항생제로 '고효율 디스플레이' 만든다

- 고려대 유승윤 교수팀, 유기전계 발광소자 효율 높여

이번 연구성과가 게재된 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 8월호 표지.[고려대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 항생제와 전도성 고분자 혼합물을 결합시켜 고효율 디스플레이 소자를 개발했다.

한국연구재단은 고려대학교 디스플레이반도체물리학과 류승윤 교수 연구팀이 항생제 기반 미세구조 합성을 통해 유기전계 발광소자의 효율을 높일 수 있는 원천기술을 확보했다고 16일 밝혔다.

최근 탄소중립을 위한 에너지 사용의 고효율성이 대두되고 있어, 높은 전력효율을 가지는 디스플레이 소자 연구가 활발하게 진행되고 있다.

특히 유기전계 발광소자는 무한대의 명암비와 풍부한 색 재현율 그리고 높은 전력효율 특성을 기반으로 스마트폰, 차량용 디스플레이뿐만 아니라 증강현실용 디스플레이 등 넓은 분야에서 잠재력을 인정받고 있다.

하지만 유기전계 발광소자의 효율을 최대한 증가시키기 위해서는 이중, 삼중으로 소자를 결합하거나 별도의 미세 패턴 기판을 사용하는 등 복잡한 공정을 거쳐야 한다는 한계가 있었다.

연구팀은 암피실린 항생제와 전도성 고분자를 합성하여 수용액 기반의 미세구조를 구현했고, 이를 디스플레이용 소자에 적용하여 유기 태양전지, 페로브스카이트 및 양자점 광전소자와 같은 다양한 소자에 적용할 수 있음을 확인했다.

또한 소자 내부에 만들어진 암피실린 미세구조는 전기에너지와 빛에너지를 효율적으로 재활용하여 소자 스스로 빛을 낼 수 있게 했고 방출되지 못하고 소자 안에 갇히는 빛에 대한 광 추출 또한 용이하게 만들어 효율 향상을 극대화했다.

미세구조의 에너지 재활용 광방출 방식.[고려대학교 제공]

이 기술은 스마트폰, TV 등 디스플레이의 전력 소모를 절감시켜 배터리 사용 시간을 늘리고 디스플레이 자체의 수명을 연장하는 효과로 이어질 수 있다.

류승윤 교수는 “디스플레이뿐만 아니라 태양광 전지, 양자점 광소자 등 다양한 분야에서 사용 가능한 정공주입층으로써의 활용 가능성을 검증한 것”이라며 “의료 분야에서 사용되는 항생제와 전자소자 종류 중 하나인 유기전계 발광소자의 융합이 항생제 용도의 새로운 이정표를 제시하였고 고성능 광전자와 바이오 전자소자 개발 등을 촉진할 것”이라고 기대를 덧붙였다.

한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료과학분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 7월 12일 온라인 게재됐으며 정식출간본 표지 논문으로도 선정됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com