한국연구재단, 초고해상도·고효율 발광소자 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 초고해상도와 발광 효율을 동시에 높인 양자점 디스플레이 패터닝 기술을 개발했다.

한국연구재단은 UNIST 최문기 교수, DGIST 양지웅 교수, IBS 나노입자 연구단 현택환 단장 공동연구팀이 발광층과 전자전달 층을 동시에 기판에 옮기는 이중층 건식 전사인쇄기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

웨어러블, 사물인터넷 등의 발달로 증강/가상현실(AR/VR) 및 웨어러블 디스플레이의 수요도 증가하고 있다. 손목이나 눈에 착용하는 웨어러블 디스플레이는 작은 화면에 다양한 정보를 담아야하며, 착용 시 어지러움을 예방하기 위해 초고해상도 패터닝 기술이 요구된다.

양자점 나노 입자는 높은 색순도와 색재현도를 가져 차세대 디스플레이 발광 물질로 각광받고 있다.

하지만 도장으로 양자점 잉크를 찍어 기판에 옮기는 기존의 건식 전사 인쇄기술은 초고해상도 픽셀 구현은 가능하지만, 발광효율이 5% 이하로 낮아 실제 디스플레이 제작에는 활용되지 못했다.

연구팀은 적은 전류로도 밝은 빛을 낼 수 있는 발광층-전자전달층 이중층 건식전사 인쇄기술로 고해상도 화소 패터닝 기술을 개발하고, 초고해상도와 고효율을 동시에 충족하는 발광소자를 제작했다.

새로운 고밀도 이중층 박막은 발광소자 제작 시 계면 저항을 감소시켜 전자 주입을 원활하게 하고, 누설 전하의 이동이 제어돼 최대 23.3%의 높은 외부양자효율(EQE)*을 나타냈다. 이는 양자점 발광소자의 최대 이론효율과 유사한 수치다.

또 새로운 박막을 이용해 최대 20,526 PPI 양자점 초고해상도 패턴(약 400 nm 픽셀)을 구현하고 반복 인쇄를 통해 8 cm x 8cm 대면적화에도 성공하여 대량 생산의 가능성을 확인했다.

나아가 2.6 마이크로미터 두께의 초박막 QLED 소자를 제작하여 웨어러블 디스플레이로의 활용을 선보였다.

최문기 교수는 “이번 연구결과 뛰어난 색 재현도와 색 순도를 가진 양자점을 스마트 웨어러블 장치 등에 광범위하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다”며 “특히 가상현실(VR) 및 증강현실(AR)에 더 높은 해상도의 화면을 구현함으로써 몰입감 향상이 가능하다”고 말했다.