OLED와 양자점 융합한 고효율 발광소자개발

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두 기술 장점살려 디스플레이 기술 발전에 미래먹거리 창출

박광신 기자 기자페이지 + 입력 2019-05-21 12:01:07

디스플레이 기술의 발전을 위한 두 가지 발광소자 제작기술 융합이 국내 연구진을 통해 개발됐다. 한국연구재단(이사장 노정혜)는 21일 김지완 교수(경기대학교)·양희선 교수(홍익대학교) 연구팀이 양자점에 OLED를 적층한 고효율의 백색 발광소자를 개발했다고 밝혔다.

양자점은 나노 사이즈인 입자 크기가 변함에 따라서 다양한 빛을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 색 순도가 높아 차세대 발광 소자로 많은 관심을 받고 있다. 양자점을 이용한 양자점 전계 발광 소자(QLED)는 1994년에 처음 연구된 뒤로 세계 많은 연구진들은 다양한 연구를 진행해오고 있다. 하지만 단일 색상 소자의 효율 개선에 대한 연구가 주를 이루고 있어 적·녹·청색을 서로 혼합하여 다양한 색을 가지는 소자에 대한 연구는 부족하여 실제 디스플레이 분야에 적용하기에 한계점을 지니고 있다.

연구팀은 이번 연구에서 양자점과 올레드용 인광 유기 재료를 발광층으로 함께 사용하여 2개의 발광층으로 이루어진 역구조의 전계 발광 소자를 제작했다. 제작된 소자는 양자점에서 녹색과 청색 빛을 방출시키고 유기 인광 분자에서 적색 빛을 방출시켜 최종적으로 고효율, 고연색성의 백색을 구현한다.

그동안 기존의 양자점 기반 백색 전계발광 소자에 관한 연구들은 3가지 이상 색상의 양자점을 섞어서 발광층을 형성하거나, 적·녹·청색의 양자점을 차례대로 쌓아올리는 방식을 사용했다. 두 방식 모두 양자점만을 사용하면 좁은 반치폭을 가지는 양자점의 장점이 백색광을 만들기 위해서는 오히려 연색성을 떨어뜨린다는 단점으로 지적되어 왔다. 또한 적·녹·청색을 쌓아올리는 방식의 경우 그 층 사이를 구분하기 위해 완충층(buffer layer)을 넣어주어야 하기 때문에 제작 공정이 복잡했다.

이 연구에서는 넓은 반치폭을 가지는 적색 올레드 재료를 같이 사용함으로써 연색성을 향상시키는 새로운 시도를 하면서도 높은 효율과 밝기를 유지한다.

올레드는 이미 국내 기술이 세계 최고수준으로 축적되어 있는 분야로 양자점 전계 발광소자는 차세대 디스플레이 분야를 선도하는 분야다. 이번 연구를 통해 기존의 올레드 기술을 접목시킨 새로운 구조의 고효율의 백색 양자점 전계발광 소자가 개발되면 디스플레이 분야에서 중국 등 후발주자와의 격차를 더욱 벌릴 수 있게 된다.

연구 책임자인 김지완 교수는 “이 연구는 무기 양자점 물질과 유기 OLED 물질을 접목시켜 새로운 백색 전계 발광소자를 개발한 것이다”라며 ”이번 개발은 미래 디스플레이와 고체 조명의 고효율 백색 발광소자에 적용할 수 있으며, 우리나라 OLED 기술이 후발주자와의 격차를 벌리는 기회가 되길 바란다“고 말했다.