KAIST, OLED 고효율 제조기술 개발
KAIST, OLED 고효율 제조기술 개발
  • 왕보영 기자
  • 승인 2011.01.25
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국내 및 국제 특허 출원 완료

유기발광다이오드(OLED)의 제조공정이 크게 개선될 것으로 보인다.

카이스트(총장 서남표) 양민양 교수팀은 대기 중에서도 쉽게 제조할 수 있는 고분자 OLED를 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

이번 연구는 음극이나 양극과 같은 금속 전극을 제외한 기능성 층(정공주입층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층)을 모두 액상으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다. 이 액상물질은 인쇄기술과 같은 용액공정을 적용할 수 있어 앞으로 저렴한 비용으로 제조 가능할 것으로 기대된다.

기존 유기발광다이오드에는 LiF, CsF, Cs2CO3 등과 같은 알칼리・알칼리토금속을 포함하는 물질들이 전자주입층으로 구성돼 음극과 발광층 사이에서 전자가 극복해야 할 전자주입장벽을 낮춰 발광효율을 높이는 역할을 했다.

그러나 이 물질들은 대기 중에서 불안정할 뿐만 아니라 1nm(나노미터)정도의 초박막을 진공에서 증착을 통해 막을 입혀야 하기 때문에 대면적으로 얇은 층을 구현하기 어려웠다.

또 아래층의 표면품질에 소자의 효율이 큰 영향을 받는다는 문제가 있어 모든 층을 용액공정으로 소자를 제조하는 데 어려움이 있었다.

양민양 연구팀은 이번 연구를 통해 5nm의 크기를 갖는 산화아연 나노입자 용액과 암모늄 이온용액을 통해 용액공정의 적용이 가능한 전자수송·주입 복합구조를 제시했다. 이들 용액은 알칼리·알칼리토금속을 전혀 포함하고 있지 않아 대기 중에서 안정해 모든 층을 용액공정으로 제조가 가능해졌다.

특히 산화아연 나노입자층과 암모늄이온 복합층에 존재하는 암모늄 이온은 일정 이상의 전계를 가하면 발광층과 음극 사이에서 이온들이 전계에 따라 정렬해 계면쌍극자(interface dipole)를 형성한다.

이를 효과적으로 발광층과 음극사이의 전자주입 장벽을 낮춰 알칼리·알칼리 토금속을 사용하지 않음으로서 효율이 저감되는 문제를 극복해 발광효율 10cd/A와 휘도 50000cd/m2의 고성능을 구현했다.

한편 KAIST 양민양 교수와 윤홍석 박사과정 학생이 주도한 이번 연구결과는 지난해 12월14일 국제학술지인 ‘어플라이드 피직스 레터스(Applied Physics Letters)’지 온라인 판에 게재됐으며 현재 국내 및 국제 특허 출원 완료한 상태다. 


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