정공수송층을 이온빔과 러빙 방법으로 표면처리해 편광도가 매우 높은 빛을 얻는데 성공

영남대 물리학과 최규진(29, 박사과정 수료) 씨가 유기발광다이오드(OLED, Organic Light Emitting Diode) 디스플레이의 광효율을 대폭 끌어올릴 수 있는 기반 기술을 개발해 학계와 산업계로부터 주목받고 있다.

최 씨는 기존 OLED 소자의 정공수송층(Hole Transport Layer)으로 사용되던 유기물 대신에 2차원 무기물질인 이황화몰리브덴(MoS₂) 나노시트(Nanosheet)를 사용해 소자의 수명을 향상시켰으며, 이 정공수송층을 이온빔(Ion beam)과 러빙(Rubbing) 방법으로 표면처리해 편광도가 매우 높은 빛을 얻는데 성공했다.

최근 최첨단 전자기기 분야에서 디스플레이의 중요성이 날이 갈수록 커지고 있어 이번 최 씨의 연구결과가 더욱 주목받고 있다. 지금까지 디스플레이이의 효율 향상과 맞물려 OLED의 편광발광에 대한 연구는 꾸준히 진행돼 왔다. 대부분의 연구는 발광물질의 분자들을 한 방향으로 정렬시키기 위해 디스플레이에서 발광층 아래 물질을 강하게 러빙하는 방법을 채택했다.

최 씨는 “기존 러빙 방법에서 주로 사용된 폴리이미드 소재는 절연체다. 때문에 아무리 얇게 입힌다 하더라도 소자의 효율이 급격히 떨어지는 특성이 있다. 또한 강한 러빙으로 생긴 표면 스크래치로 인해 깨끗한 발광이미지를 얻기가 힘들다”면서 “이번 연구에서 OLED 정공수송층에 이황화몰리브덴 나노시트를 사용하고, 고직진성을 가지는 이온빔 조사와 러빙 방법을 동시에 적용해 시너지 효과를 얻었다. 이에 따라 정공수송층 분자들을 일렬로 정렬시킴으로써 그 위에 올라가는 발광물질 분자들을 일렬로 정렬시켜 기존 연구보다 2배 이상 편광도를 향상시킬 수 있었다. 특히 이온빔 조사는 러빙에 의해 생성된 스크래치 이미지를 제거시켜주는 효과가 있어 고해상도 디스플레이에 적용 가능성을 한층 높였다”고 연구 결과를 설명했다.

최 씨의 이번 연구결과는 재료공학분야의 세계적 학술지인 <어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials), 영향력지수(IF) 19.79> 9월호에 게재 예정이다.

이번 연구의 교신저자인 곽진석(48) 영남대 물리학과 교수는 “이번 연구 결과는 OLED 및 LCD 디스플레이의 실질적인 효율 향상을 도출할 수 있는 고편광성 발광소자를 개발했다는 것 뿐 아니라 부가적으로 향후 다양한 광학소자나 광학장치 및 광학측정기구들에 적용할 수 있는 고편광광원의 개발이라는 측면에서 가치가 있다”고 말했다.

최 씨는 “광학소자를 주요 연구 분야로 다루고 있다”면서 “이번 연구를 통해 디스플레이 산업에 적용 가능성을 높인 만큼 디스플레이 소자의 광효율 향상에 대한 연구를 추가적으로 진행할 것”이라고 후속 연구계획을 밝혔다.