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ETRI, 고해상 디스플레이 제품 위한 ‘유기 나노 렌즈’ 기술 개발

마이크로렌즈보다 훨씬 작은 크기로 이미지 왜곡과 화질변화 낮춰

2018-09-06곽예하 기자

ETRI 연구진들이 유기 나노렌즈 샘플을 점검하고 있다. (좌측부터 유병곤 박사, 조남성 그룹장, 조두희 박사, 박영삼 박사)

최근 고성능 디스플레이 제품에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이에 따라 보다 고화질의 영상을 구현할 수 있으면서도 전력소모를 최대한 줄일 수 있는 디스플레이 기술을 개발하려고 많은 연구가 이뤄지고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 이러한 디스플레이 제품에 사용되는 ‘유기 나노 렌즈’ 제작 기술 개발에 성공했다고 6일 밝혔다. ETRI에 따르면 이 유기 나노 렌즈는 저전력으로 고명함비 패널을 구현할 수 있고, 대량 생산이 용이하다는 장점이 있다.

OLED 디스플레이 제품이 고해상화 될수록, 점점 더 작은 크기의 렌즈가 요구 된다. 현재 그 수준은 수십 마이크로미터에 이르고 있다. 하지만 픽셀과 비슷한 크기인 마이크로렌즈를 적용하는 경우 화질 저하가 나타나는 단점이 있다. 반면 상대적으로 크기가 작은 나노렌즈는 마이크로 렌즈보다 뛰어난 화질과 안정적인 색을 구현할 수 있다.

ETRI가 개발한 기술을 사용하면 렌즈 크기를 수십 나노미터부터 수백 나노미터까지 자유자재로 조절할 수 있다. 덕분에 OLED 픽셀보다 훨씬 작은 크기로 유기 나노 렌즈를 제조할 수 있어 이미지의 왜곡을 줄일 수 있다. 나아가 시야각에 따른 화질변화를 낮추고 전력소비도 줄일 수 있다.

기존 마이크로렌즈 기술은 주로 액체를 활용하는 ‘웻(Wet) 공정’으로 이뤄져 산업체 적용이 어려웠다. 이에 반해 ETRI 연구진은 물기가 없는 드라이 공정 중 하나인 ‘진공 증착’ 공정을 사용했다. 덕분에 마스크, 열처리, 패터닝과 같은 추가 공정이 필요 없어 제작 비용을 줄이고, 저온에서도 쉽게 제작이 가능하게 됐다. 기존 공정 과정에 변화를 줄 필요 없이 그대로 적용할 수 있어 호환성 역시 뛰어나다는 설명이다.

ETRI 연구진은 서울대 김장주 교수와의 협력으로 상부발광형 OLED 소자 실험을 통해 유기나노렌즈의 성능을 확인했다. 그 결과 적녹청(RGB) 모든 색상에 화질저하 없이 광추출효율이 동일하게 약 1.5배 증가했음을 밝혔다. 시야각 특성도 향상되는 것을 확인했다.

조남성 ETRI 유연소자연구그룹 그룹장은 “최근 디스플레이 시장에서 중국과 일본의 추격이 거세지고 있다”라며 “이번 연구가 OLED 디스플레이 기술 및 가격 차별화에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 말했다.

ETRI에 따르면 이번 기술은 반도체 및 디스플레이 관련 장비를 생산하는 국내 중견업체 ‘주성엔지니어링’에 기술이전 됐다. ETRI 연구진은 이번 연구 결과에 주성엔지니어링이 보유한 기술력을 더해 효율적인 산업화가 진행될 수 있도록 하겠다는 계획이다.

한편 이번 연구는 ETRI 주요 사업인 ‘초저가 플렉서블 라이팅 서피스(Lighting Surface) 기술 개발’과 산업통상자원부 한국산업기술평가관리원(KEIT)의 ‘에너지 절감을 위한 외광효율이 최대 100% 향상된 OLED용 광추출 기초 원천기술 개발’과제의 결과물이다. 또한 영국 화학회에서 발행하는 ‘Nanoscale Nanoscale’과, 미국 화학회에서 발행하는 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 게재됐다.

 

[테크M = 곽예하 기자(yeha1798@techm.kr)]