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더 밝고 전기 적게 쓰는 QLED 기술 개발

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더 밝고 전기 적게 쓰는 QLED 기술 개발

2019.04.16 14:51
ETRI 연구진이 이번 연구에서 사용한 발광다이오드 용 양자점 용액이다. ETRI 제공
ETRI 연구진이 이번 연구에서 사용한 발광다이오드 용 양자점 용액이다. ETRI 제공

국내 연구진이 차세대 디스플레이로 꼽히는 양자점 발광다이오드(QLED)를 더 밝고 전기를 적게 쓰게 만드는 기술을 개발됐다.  


한국전자통신연구원(ETRI)은 유연소자연구그룹 이현구 그룹장과 최수경 연구원 연구팀이 QLED의 밝기와 전류, 효율을 높인 개선 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 


QLED는 스스로 빛을 내는 반도체 입자인 양자점을 이용한 디스플레이 기술이다. 유기발광다이오드(OLED)보다 나타내는 색 영역이 넓고 뛰어난 색 재현성을 가지고 있어 차세대 디스플레이 소자로 꼽힌다. 


QLED 디스플레이 소자는 양 전극에서 주입된 전자와 정공이 양자점에서 만나 빛을 내는 원리다. 이 과정에서 전자는 자유롭게 이동하는 반면 정공은 전극과 양자점 에너지 간 전달이 어려워 이동이 더디다. 양자점 발광다이오드의 성능이 떨어지고 소자의 수명이 짧아지는 이유다. 정공을 추가로 주입할 경우 전압을 더 가해야 하는 문제도 있다.


연구팀은 탄소원자 5개와 질소원자 1개가 이뤄진 육각형 고리 모양의 유기 화합물인 피리딘으로 정공 쪽에 해당하는 부분을 교체했다. 이를 통해 양자점과 정공 사이의 거리를 줄였고 징검다리 역할을 하는 중간 에너지층을 만들었다. 중간 에너지 층은 정공이 원활히 전달되도록 돕는 역할을 한다. 


연구팀은 피리딘 덕분에 추가적인 전압 없이도 정공이 자유롭고 원활하게 이동하는 것을 확인했다. 정공의 움직임이 많아지며 양자점에서 더 많은 전자와 만나 더 밝은 빛을 냈다. 연구팀은 “기존 소자와 비교해 밝기는 최대 4.5배, 전류효율은 1.7배, 전력 효율은 2.3배에 이르는 것으로 나타났다”며 “적록청(RGB)  양자점에 동일하게 적용할 수 있어서 상용화에도 도움이 될 전망”이라고 말했다. 이와 함께 증강현실(AR)·가상현실(VR)에 사용되는 초고해상도 디스플레이, 니어 아이 디스플레이에도 활용할 수 있다고 덧붙였다. 

 

이현구 그룹장은 “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 가능하다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘머터리얼즈 케미스트리 씨’ 지난달 28일에 발표됐다. 

 

최수경 ETRI 연구원이 제작한 소자에 전극을 가해 적, 녹, 청 색상을 표현하고 있다. ETRI 제공
최수경 ETRI 연구원이 제작한 소자에 전극을 가해 적, 녹, 청 색상을 표현하고 있다. ETRI 제공

 

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