대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 전자정보시스템연구부·융합전공 최병대 박사 연구팀이 엠에스웨이 박종천 박사, 한국공학대학교 신소재공학과 이성의 교수 연구팀과 공동으로 실버 나노박막 전극을 이용해 섬아연석(황화아연) 분말 기반의 전계 발광 필름 소자의 효율을 대폭 개선했다고 20일 밝혔다.
전계 발광 필름 소자는 반도체 물질에 전압을 가할 때 발생하는 빛을 이용하는 디스플레이·조명 기술이다. 유연하고 신축성이 있어 유도조명은 물론 접히거나 말리는 디스플레이에도 적용할 수 있는 등 응용범위가 넓다.
이 중에서도 섬아연석 분말 기반의 전계 발광 필름은 인쇄 기법만으로 손쉽게 제조할 수 있어 기존 기술 대비 제조공정이 단순하고 고가의 진공 제조 장치가 필요하지 않아 가격 경쟁력이 우수하다. 하지만 이런 장점에도 불구하고 광 효율이 낮은 탓에 폭넓게 응용되지 못하고 있다.
디지스트 연구팀은 소자의 효율은 전계 발광 효율뿐만 아니라 발광체에 전류를 전달하는 전극 등에서 소실되는 전류가 크게 영향을 미친다는 사실에 착안했다. 이에 낮은 소자 효율을 개선하고자 낮은 전기저항을 갖는 실버 나노 박막을 발광체의 표면 전극으로 사용했다.
실버 나노 박막은 적층하는 방법에 따라 광 투과도는 기존의 투명전극과 동일한 수준을 유지하면서도 전기저항은 10분의 1 수준으로 낮출 수 있다. 최병대 박사 연구팀은 섬아연석 분말로 이뤄진 발광층 양면에 실버 나노 박막 전극 필름을 적층해 저항에 의한 에너지 손실을 최소화했다.
또 전극 저항 최소화는 발광의 효율 향상뿐만 아니라 디스플레이로 적용 시 영상신호 왜곡을 줄이는 효과도 기대할 수 있다. 연구팀은 이를 확인하기 위해 실버 나노 전극을 적용한 분말형 전계발광 필름에 미세 전극 패턴을 형성해 디스플레이 픽셀 어레이를 제작했다. 여기에 영상신호를 인가한 결과 신호 끌림 등 왜곡이 없는 자연스러운 동영상이 구현됨을 확인했다.
디지스트 전자정보시스템연구부 최병대 박사는 “상용화를 위한 추가 연구를 통해 저가형의 디지털사이니지, 필름형 조명 등으로 개발이 기대된다”고 말했다.
한편 이번 연구는 디지스트 일반사업의 지원으로 이뤄졌으며 존 와일리 앤 선즈(Wiley)에서 발간하는 세계적 광 전문 학술지인 어드밴스트 포토닉스 리서치(Advanced Photonics Research)의 6월 표지논문으로 채택됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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