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국내 연구진이 유기발광다이오드(OLED)의 뒤를 이을 차세대 디스플레이 소자인 양자점발광다이오드(QLED)의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 기술개발에 성공했다. / 사진 출처 = 뉴시스
[글로벌경제신문 안종열기자]
국내 연구진이 유기발광다이오드(OLED)의 뒤를 이을 차세대 디스플레이 소자인 양자점발광다이오드(QLED)의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 기술개발에 성공한 것으로 알려졌다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 16일 QLED 정공 주입 개선 기술 개발을 통해 양자점 표면을 구성하고 있는 분자체를 바꿔 QLED의 밝기, 전류 및 전력효율을 향상시킬 수 있는 핵심 기술을 개발했다고 발표했다.

QLED 기술의 가장 큰 난제는 발광 층 내 전자-정공 이동 불균형 현상이다. 연구원에 따르면 QLED 디스플레이를 구성하는 소자는 양 전극에서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 양자점에서 만나 빛을 내게 된다.

전자는 자유롭게 위와 아래로 이동한다는 특징이 있지만 정공의 경우 전극과 양자점 에너지 간 전달이 더뎌 이동이 힘들다. 이런 전자-정공 불균형 문제는 양자점 발광다이오드의 성능을 떨어뜨리고 소자의 수명을 짧게 만들어 이를 해결키 위한 연구가 필요하다.

ETRI 연구팀은 디스플레이서 밝게 빛나는 발광층 위에 양자점을 깔고 정공 쪽에 해당되는 부분만 피리딘(Pyridine)이라는 물질로 바꿔 불균형 문제를 해결했다.

고리구조의 유기화합물인 피리딘으로 바꿔주면 양자점과 정공 수송층 사이의 거리가 줄어들고 중간 에너지 층이 만들어지기 때문에 정공을 쉽고 빠르게 이동시킬 수 있으며, 중간 에너지 층은 정공을 더욱 원활히 전달하도록 도와 전자와 정공이 만나 빛을 내는 효율도 증대시킨다.

기존에는 전자만 원활하게 이동하고 정공이 뒤따라 오질 못했다. 또 정공을 추가로 주입하게 되면 전압을 더 가해야만 했다. 하지만 연구진은 추가적인 전압이 없어도 정공이 자유롭고 원활하게 이동할 수 있도록 해 낮은 전압에서도 빛이 날 수 있고 밝기와 전류효율도 기존 소자 대비 보다 크게 개선시켰다.

그 결과, 기존 소자에 비해 최대 4.5배의 밝기, 1.7배의 전류효율, 2.3배의 전력효율을 가지는 양자점 발광 다이오드의 구현이 가능케 됐다. 특히 적, 녹, 청(RGB) 모든 색상의 양자점에 동일하게 적용할 수 있어 향후 QLED 상용화에 큰 도움이 될 것으로 연구진은 전망했다.

한편 연구진이 개발한 이 기술은 우수성을 인정받아 재료 분야의 대표적인 국제 학술지인 'Journal of Materials Chemistry'의 3월 표지 논문으로 선정됐다.

안종열 기자 news@getnews.co.kr
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