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□ 국내연구진이 실리콘 반도체 패턴 기법인 포토리소그래피* 공정을 유기발광체에 적용하여, 메타버스의 실감형 콘텐츠를 보다 생동감 있게 구현할 초고해상도 마이크로디스플레이**의 상용화 가능성을 높였다.
*포토리소그래피: 반도체의 표면에 사진인쇄기술로 집적회로, 부품, 박막회로, 프린트 배선 패턴 등을 만들어 넣는 기법
**마이크로디스플레이: 화면 대각선 길이가 1인치 이하 고해상도 디스플레이로 실감형 콘텐츠 및 메타버스의 핵심 요소
 
□ 한국연구재단(이사장 이광복)은 김도환 교수(1저자: 권혁민 박사과정, 한양대학교 화학공학과)와 이호진 교수(숭실대학교) 공동 연구팀이 컬러필터가 필요 없는 초고해상도 RGB* OLEDoS** 마이크로디스플레이 제조 공정의 핵심인 유기발광체의 고품질 패턴 기술을 개발했다고 밝혔다.
*RGB : 빛의 삼원색으로 빨간, 녹색, 파란색을 이용해서 색을 표시하는 방식
**OLEDoS: 실리콘 기판에 적용한 발광형 유기화합물이 전류에 반응하여 빛을 내는 유기발광다이오드
 
□ 3차원 가상현실세계인 메타버스가 빠르게 발전함에 따라, 사용자에게 현실감과 몰입감 높은 시각정보를 제공할 수 있는 4,000 ppi* 이상의 초고해상도 마이크로디스플레이 개발의 중요성이 높아지고 있다.
*ppi(pixel per inch) : 해상도의 밀도를 나타내는 단위로, 1인치당 표시되는 개별 픽셀 수
○ OLED는 뛰어난 색재현성과 빠른 응답속도, 낮은 소비전력으로 최적의 마이크로디스플레이 기술로 각광받고 있지만, 종래의 OLED 패턴 기술은 1,000 ppi 이상의 초고해상도 RGB 화소 구현이 어려웠다.
○ 현재 상용화된 OLEDoS 마이크로디스플레이는 컬러필터로 빛의 삼원색을 구현하기 때문에 전력소비가 높고 색 재현성이 낮은 한계가 있었다.
 
□ 연구팀은 실리콘 반도체 패턴 기법인 초정밀 포토리소그래피를 OLED 분야에 접목하는 방법으로 초고해상도 RGB OLEDoS 마이크로디스플레이 구현의 실마리를 풀었다.
 
□ 연구팀은 먼저 유기발광체에 실리콘 분자를 도입한 고내구성 반도체 소재를 제조하고, 이를 기반으로 RGB 유기발광체의 4000 ppi급 고품질 패턴 기술을 개발했다.
○ 실리콘 도입형 유기발광체는 실리콘 소재처럼 강한 내구성을 지녀 유기발광체의 고유한 광전자적 특성 저하 없이 비등방성 식각*기반 포토리소그래피 패턴 공정을 성공적으로 구현했다.
*비등방성 식각: 비등방성은 특정 방향으로 방향성이 있음을 의미. 즉 특정방향으로 식각이 일어나며 미세패턴 구현에 유리.
○ 또한, 수평 방향 식각의 억제가 가능한 실리콘 기반 비휘발성 식각 방지층을 유기발광층 자체적으로 형성해 고밀도의 고품질 패턴을 구현했다.
 
□ 연구팀은 4,200 ppi 수준의 초고해상도 RGB 화소를 성공적으로 구현하고, 고해상도 풀컬러 OLED를 개발함으로써, 기존 컬러필터 기반의 OLEDoS 마이크로디스플레이의 한계를 극복하였다.
 
□ 김도환 교수는 “이번 연구성과는 실리콘 소재 고유의 강한 내구성과 비등방성 식각 거동을 유기발광체에 접목해 초고해상도·고품질 패턴 기술을 제시했다는 점에서 의의가 크다”라며, “이를 통해 초고해상도 RGB OLEDoS 마이크로디스플레이 상용화에 이바지할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다.
 
□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업, 중견연구지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 12월 12일 게재됐다.