OLED 정공전달층 초고해상도 패터닝 기술

본 내용은 " (A+)디스플레이 TFT 공학 성균관대 25년도 최종보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2025.10.27

문서 내 토픽

• 1. 실리콘 통합 정공수송층(SI-HTL) 소재 기술

  저분자 유기 반도체에 실리콘 네트워크를 공유 결합으로 형성시켜 유기물의 기계적, 화학적 안정성을 향상시키는 기술. 옥세탄 작용기를 가진 유기 반도체와 실리콘 가교제를 혼합 후 열처리하면 3차원 실리콘(Si-O-Si) 네트워크가 형성되어 포토리소그래피 공정을 견딜 수 있게 함. 이를 통해 기존 유기물 패터닝의 한계를 극복하고 표준 반도체 공정 적용이 가능해짐.

• 2. 전기적 픽셀 간섭(Electrical Pixel Crosstalk) 현상

  초고밀도 OLED 환경에서 모든 픽셀 하부의 공통 정공수송층(HTL)으로 인해 특정 픽셀의 전압이 주변 비활성 픽셀로 누설되어 원치 않는 발광을 유발하는 현상. 이는 디스플레이의 색 순도와 명암비를 저해하는 치명적 결함. SI-HTL을 미세 패터닝하여 물리적으로 분리하면 누설 전류를 1/10 수준으로 감소시켜 픽셀 간섭을 근본적으로 해결 가능.

• 3. 초고해상도 OLED 미세 패터닝 공정

  SI-HTL 박막 위에 감광액을 도포하고 노광/현상 후 반응성 이온 식각(RIE)을 진행하는 표준 반도체 공정. RIE 중 실리콘 성분이 산소 플라즈마와 반응하여 식각 측벽에 실리콘 산화물(SiₓOᵧ) 보호층을 형성하여 이방성 식각을 구현. 이를 통해 1µm 선폭과 2µm 간격의 패턴을 구현하여 10,062 ppi의 초고해상도 달성.

• 4. OLED 소자 성능 최적화 및 이중층 구조

  SI-HTL 적용 시 실리콘 네트워크로 인해 HTL의 HOMO 에너지 준위가 깊어져 정공 주입이 원활해지고 전하 균형이 최적화되어 외부양자효율(EQE)이 5.7%에서 6.9%로 21% 이상 향상. 실리카 전구체 농도가 다른 두 층(4mol%와 16mol%)을 순차적으로 쌓은 이중층 구조로 에너지 준위 구배를 형성하여 전하 주입 효율을 극대화하고 더 높은 휘도와 효율 달성.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 실리콘 통합 정공수송층(SI-HTL) 소재 기술

  실리콘 통합 정공수송층 기술은 OLED 소자의 효율성과 안정성을 향상시키는 핵심 기술로서 매우 중요한 의미를 갖습니다. 기존의 유기 정공수송층 대비 실리콘 기반 소재는 더 우수한 열적 안정성과 전하 이동도를 제공할 수 있습니다. 특히 장시간 구동 시 소자의 열화를 억제하고 수명을 연장하는 데 효과적입니다. 다만 실리콘과 유기층 간의 계면 특성 제어가 복잡하고, 공정 난이도가 높다는 점이 상용화의 걸림돌이 될 수 있습니다. 향후 계면 엔지니어링 기술의 발전과 공정 최적화를 통해 이 기술이 차세대 고성능 OLED 디스플레이의 핵심 소재로 자리잡을 것으로 예상됩니다.

• 2. 전기적 픽셀 간섭(Electrical Pixel Crosstalk) 현상

  전기적 픽셀 간섭 현상은 고해상도 OLED 디스플레이에서 화질 저하를 초래하는 중요한 문제입니다. 인접한 픽셀 간의 전기적 상호작용으로 인해 색감 왜곡과 명암비 감소가 발생하며, 특히 미세 픽셀 피치에서 더욱 심화됩니다. 이를 해결하기 위해서는 픽셀 간 절연 구조 개선, 구동 회로 최적화, 그리고 신호 처리 알고리즘의 개발이 필요합니다. 픽셀 간섭을 완전히 제거하기는 어렵지만, 적절한 설계와 보정 기술을 통해 그 영향을 최소화할 수 있습니다. 이는 초고해상도 디스플레이 구현을 위한 필수적인 기술 과제입니다.

• 3. 초고해상도 OLED 미세 패터닝 공정

  초고해상도 OLED 미세 패터닝 공정은 차세대 디스플레이 기술의 핵심으로, 수백 ppi 이상의 해상도를 구현하기 위해 필수적입니다. 포토리소그래피, 잉크젯 프린팅, 나노임프린팅 등 다양한 공정 기술이 개발되고 있으며, 각각의 장단점이 있습니다. 특히 미세 패턴 형성 시 정확도, 재현성, 그리고 대면적 균일성을 동시에 확보하는 것이 도전과제입니다. 공정 난이도가 높을수록 생산 비용이 증가하고 수율이 저하될 수 있으므로, 경제성과 기술성의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 지속적인 공정 혁신을 통해 더욱 정밀하고 효율적인 패터닝 기술이 개발될 것으로 기대됩니다.

• 4. OLED 소자 성능 최적화 및 이중층 구조

  OLED 소자의 이중층 구조는 발광층의 성능을 극대화하기 위한 중요한 설계 방식입니다. 정공수송층과 전자수송층으로 구성된 이중층 구조는 전하 주입 효율을 높이고 발광층 내에서의 여기자 생성을 최적화합니다. 각 층의 두께, 재료 선택, 그리고 계면 특성이 전체 소자 성능에 미치는 영향이 매우 큽니다. 이중층 구조를 통해 발광 효율, 색순도, 그리고 수명을 동시에 개선할 수 있습니다. 다만 층 수가 증가할수록 공정 복잡도가 높아지므로, 최소한의 층 수로 최대의 성능을 달성하는 최적화가 필요합니다. 향후 다층 구조와 신소재 개발을 통해 OLED 소자의 성능이 더욱 향상될 것으로 전망됩니다.