▲ KRISS 나노측정센터 이주인 박사가 직선형 하향식증발증착장치를 개발해 대형 OLED 기판 제작의 난제를 해결했다..

국내 연구진이 대형 유기발광 다이오드(OLED) 생산기술로 주목받고 있는 증발증착기술의 핵심난제를 해결해 산업체 활용도를 높였다.

미래창조과학부(장관 최양희) 신기술융합형성장동력사업 지원 하에 한국표준과학연구원(원장 신용현, KRISS) 나노측정센터 이주인 박사는 8세대 이상 대형 OLED의 생산기술인 하향식 증발증착기술의 유기물질 분사방식을 이전 하향식 점형 형태에서 직선형으로 발전시키는데 성공했다.

하향식증발증착기술은 기판을 아래에 두고 증발원으로 유기물질을 위에서 증발 증착시키는 OLED 공정방식이다. 상향식의 경우, 대형 기판이 무게로 인해 휘어질 수 있다는 단점이 있는 반면 하향식은 기판을 바닥에 놓기 때문에 크기와 상관없이 제작이 가능하다.

이주인 박사는 2013년 8월, 무결점 하향식증발증착 기술을 개발했다. 당시 많은 산업체로부터 기술이전 문의가 있었지만 증발원의 형태 문제로 실용화하는데 한계가 있었다.

당시 연구팀은 점형태 증발원으로 구성된 기술을 공개했는데 OLED 디스플레이를 생산하는 산업체 공정라인은 모두 상향식 직선형으로 구성돼 해당 원천기술이 그대로 적용되기 어려웠다.

유기물질을 가열하는 증발원의 형태가 하향식 직선형으로 바뀌면 기존 상향식에서 발생하는 마스크와 기판의 휨 현상, 생산 수율 저하 문제 등을 해결해 적은 비용으로 대형 OLED 패널의 대량생산이 가능해진다.

KRISS 이주인 박사가 이번에 발전시킨 하향식증발증착기술은 증발원형태가 산업체에 적용중인 직선형으로 구성돼 추후 실용화하기 쉽다.

이번 기술에서는 고주파 유도가열을 이용해 기존의 열선 가열에서 발생하는 노즐이 막히는 현상과 기판이 오염되는 문제 등을 해결했다.

또한 발전된 광기술을 응용해 증기의 분사각도를 조정, 기판에 수직으로 분사되는 면적당 비율을 점형 대비 5배로 증가시켜 UHD(Ultra-HD)와 같은 고해상도 OLED를 제작할 수 있고 재료사용 효율도 80% 이상으로 높였다.

해당기술은 기존의 상향식에도 적용할 수 있도록 개발했기 때문에 현재 공정 라인을 하향식으로 바꿔야 하는 경제적 부담 없이도 고효율, 고품질 OLED 제품을 생산할 수 있다.

KRISS 이주인 박사는 “모든 것을 산업체 입장에서 고려했다”며 “하향식증발증착기술은 커져가는 OLED 시장에서 가장 각광받는 생산기술이기 때문에 하향식 증발원 형태가 직선형으로 응용가능해지면 산업체는 공정라인 변경을 고려할 수 있을 것이다”고 말했다. 또한 그는 “굳이 하향식으로 바꾸지 않더라도 동 기술을 상향식에 적용할 경우 재료사용 효율을 높이고 고해상도 OLED를 제작할 수 있어 활용효과가 매우 클 것으로 기대한다”고 말했다.

이주인 박사는 해당 연구 성과를 국내외에 특허 출원했고 점형 및 직선형 하향식 증발증착기술의 원천특허를 포함해 10여건의 국내외 관련 특허 기술을 보유하고 있다.