한국전자통신연구원(ETRI)은 QLED정공 주입 개선 기술 개발을 통해 양자점 표면을 구성하고 있는 분자체를 바꿔 QLED의 밝기, 전류 및 전력 효율을 향상시킬 수 있는 핵심기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
QLED는 자체적으로 빛을 내는 반도체 입자인 양자점을 이용한 디스플레이 기술이다. OLED가 유기물을 이용하는 반면 QLED는 유기물 대신 반도체 즉, 양자점을 활용한다.
최근 자연에 가까운 색을 재현하는 디스플레이 수요가 증가하고 있어 가장 넓은 색 영역을 제공하는 QLED 기술에 대한 관심 또한 높아지는 추세다. QLED 디스플레이를 구성하는 소자는 양 전극에서 주입된 전자(electron)와 정공(hole)이 양자점에서 만나 빛을 내게 된다.
그런데 전자는 자유롭게 위아래로 잘 이동한다는 특징이 있지만, 정공의 경우 전극과 양자점 에너지 간 전달이 더뎌 이동이 힘들다. 이러한 전자-정공 불균형 문제는 양자점 발광다이오드의 성능을 떨어뜨리고 소자의 수명을 짧게 만들어 이를 해결하기 위한 연구가 필요했다.
연구진은 디스플레이서 밝게 빛나는 발광층 위에 양자점을 깔고 정공 쪽에 해당되는 부분만 피리딘이라는 물질로 바꾸어 불균형 문제를 해결했다고 밝혔다. 그 결과, 기존 소자에 비해 최대 4.5배의 밝기, 1.7배의 전류효율, 2.3배의 전력효율을 가지는 양자점 발광 다이오드의 구현이 가능케 됐다는 설명이다.
또한, 본 기술의 경우 적, 녹, 청(RGB) 모든 색상의 양자점에 동일하게 적용할 수 있어 향후 QLED 상용화에 큰 도움이 될 것으로 연구진은 보고 있다.
연구진이 개발한 기술은 그 우수성을 인정받아 재료 분야의 대표적인 국제 학술지인 Journal of Materials Chemistry 3월 표지 논문으로 선정됐다. ETRI 이현구 유연소자연구그룹장은 “향후 본 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 것으로 보인다”고 말했다.
이번 기술은 증강현실·가상현실(AR·VR)용 초고해상도 디스플레이(HMD), 니어 아이(near eye) 디스플레이, 생체 자극/억제를 위한 임플란터블 광자극 광원 등 다양한 산업에서 활용될 것으로 보여 시장전망도 밝은 것으로 평가되고 있다.
