전자통신硏, 성능향상 기술개발
양자점 표면 분자체 바꿔 효율↑
증강·가상현실용 초고해상도
니어 아이 디스플레이 등 활용
[일간투데이 송호길 기자] 국내 연구진이 유기발광다이오드(OLED)의 뒤를 이을 차세대 디스플레이 '양자점 발광다이오드(QLED)'의 성능을 향상시키는 기술을 개발했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 '정공 주입 개선 기술'을 개발해 양자점 표면을 구성하고 있는 분자체를 바꿔 QLED의 밝기, 전류 및 전력 효율을 향상시킬 수 있는 핵심 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
QLED 디스플레이는 양자점에서 전자와 정공이 만나 빛을 낸다. 그런데 정공은 전자와 달리 에너지 전달이 더뎌 소자의 수명과 최대 밝기에 한계가 있어 QLED 기술의 가장 큰 난제였다.
연구진은 디스플레이서 밝게 빛나는 발광층 위에 양자점을 깔고 정공 쪽에 해당되는 부분만 피리딘이라는 물질로 바꿔 불균형 문제를 해결했다.
피리딘으로 바꿔주면 양자점과 정공 수송층 사이의 거리가 줄어들고 중간 에너지 층이 만들어 진다. 중간 에너지 층은 정공을 보다 원활히 전달하도록 도와 전자와 정공이 만나 빛을 내는 효율을 증대시키게 해준다.
정공을 추가로 주입하게 되면 전압을 더 가해야만 하는 문제점도 해결했다. 연구진에 의해 추가적인 전압이 필요 없이도 정공이 자유롭고 원활하게 이동함이 따라 낮은 전압에서도 빛을 구현할 수 있게된 것이다.
OLED와 같은 전압이지만 정공의 움직임이 빨라져 이동성이 빠른 전자와 많이 만나게 돼 밝게 빛이 나는 것이다. 그 결과 기존 소자에 비해 최대 4.5배의 밝기, 1.7배의 전류효율, 2.3배의 전력효율을 가지는 양자점 발광 다이오드의 구현이 가능케 됐다.
특히 이 기술은 적, 녹, 청(RGB) 모든 색상의 양자점에 동일하게 적용할 수 있어 향후 QLED 상용화에 큰 도움이 될 것으로 연구진은 설명했다.
증강현실·가상현실용 초고해상도 디스플레이, 니어 아이(near eye) 디스플레이, 생체 자극·억제를 위한 임플란터블 광자극 광원 등 다양한 활용도가 예상된다.
이현구 ETRI 유연소자연구그룹장은 "향후 이 기술을 연구진이 개발 중인 마이크로 디스플레이도 적용해 볼 계획"이라며 "미국 국가 텔레비전 시스템 위원회(NTSC) 기준 약 159%의 색 재현율을 보여 자연색에 보다 가까운 색상구현도 가능해 차세대 디스플레이 등에 다양하게 적용될 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구 결과는 재료 분야의 대표적인 국제 학술지인 '저널 오브 매테리얼 케미스트리(Journal of Materials Chemistry)' 3월 표지 논문으로 선정됐다.
연구진은 그간 차세대 디스플레이 연구개발을 위해 15건의 연구 논문과 15건의 특허 등록을 완료했다.
송호길 기자
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