투명한 디스플레이로 선명한 색상 본다… 양자점 LED 안정성 높였다

서울대·인천대 공동 연구진

양자점이 균일하게 퍼져있는 콜로이드 용액. 서울대·인천대 연구진은 최근 고효율의 능동 구동 양자점 발광다이오드(AM-QLED)의 한계로 꼽히던 안정성 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾았다./영국 왕립화학회

국내 연구진이 투명한 양자점 발광다이오드(QLED) 디스플레이에 사용할 수 있는 소자를 개발했다.

곽정훈 서울대 전기정보공학부 교수와 진성훈 인천대 전자공학과 교수가 이끄는 공동 연구진은 능동 구동 양자점 발광다이오드(AM-QLED)의 안정성을 높이는 방법을 찾았다고 27일 밝혔다.

QLED는 선명한 색상과 긴 수명은 물론 기존 기술로는 낼 수 없었던 다양한 색을 낼 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 주목받고 있다. 특히 스스로 빛을 내는 자발광 QLED는 투명하게 만들 수 있고, 구부러지거나 늘어나도 성능을 유지해 활용도가 높은 기술로 꼽힌다.

그중에서도 광원의 개별 픽셀을 직접 제어하는 능동 구동 방식의 AM-QLED는 투명하게 만들 수 있고, 구부러지거나 늘어날 수 있어 활용도가 높은 기술이다. 다만 현재까지는 비용과 안정성을 고려해 여러 픽셀을 통합해 제어하는 수동구동(PM) 방식의 QLED가 사용되고 있다. 반면 AM-QLED는 상대적으로 안정성이 떨어져 상용화에 어려움을 겪고 있다.

연구진은 안정성이 높은 AM-QLED를 개발하기 위해 ‘단일벽 탄소나노튜브 박막 트랜지스터(SWNT TFT)’의 최적 구조를 제안했다. 박막 트랜지스터는 회로를 구동하는 역할을 한다.

SWNT TFT는 전기전도도와 투명도가 우수해 AM-QLED의 제작에 쓸 수 있을 것으로 기대됐다. 그러나 빛과 온도, 수분에 민감해 안정성이 떨어진다는 평가를 받았다. 연구진은 실리콘을 코팅해 안정성을 높이고 이를 적색 QLED 소자와 조합해 디스플레이를 만들었다.

그 결과 1000번 이상 늘린 이후에도 디스플레이 성능이 유지될 정도로 안정성이 크게 개선된 것으로 나타났다. 300차례 이상 구부린 이후에도 전류 저항 변화가 8%를 넘지 않았다. 또 투명도 82%를 달성해 실제 환경과 가상 공간을 연결하는 증강현실(AR) 디스플레이에도 활용할 수 있는 수준으로 나타났다.

연구진은 이번에 개발한 디스플레이 기술을 활용하면 다양한 분야에서 QLED를 활용할 수 있게 될 것이라 기대했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 이달 25일 소개됐다.

참고자료

Adanced Materials, DOI: https://doi.org/10.1155/2013/627215

이번 연구에 참여한 연구진. 왼쪽부터 곽정훈 서울대 전기정보공학부 교수, 진성훈 인천대 교수, 백근우 서울대 박사후연구원, 서승기 인천대 박사후연구원./서울대 공대

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