양자점-OLED(올레드) 융합된 발광소자 개발

디스플레이와 조명 분야에 응용 기대

(그림1) 개발된 소자의 모식도와 현미경 이미지 (a)에서 발광층(EML1, 2)이 양자점과 인광 유기분자로 구성되어있음 볼 수 있다.

(그림2) 개발된 소자의 모식도와 현미경 이미지 (b)는 실제 소자의 단면을 투과 전자 현미경으로 분석한 이미지이다. 나노 입자의 양자점과 그 위에 균질하게 증착된 유기 인광 분자를 확인할 수 있다.

(그림3) 개발된 소자가 방출하는 빛의 스펙트럼과 실제 소자 사진 소자가 실제로 방출하는 빛을 측정하여 빛의 파장 길이로 표현한 그래프이다. 적, 녹, 청색이 각각 방출되는 것을 볼 수 있으며 3가지 색이 합쳐져 최종적으로 백색 빛을 방출하게 된다.

디스플레이 기술의 발전을 위해 두 가지 발광소자 제작기술이 융합됐다.

경기대 김지완 교수·홍익대 양희선 교수 연구팀이 양자점(QD)에 OLED(올레드)를 적층한 고효율의 백색 발광소자를 개발했다고 한국연구재단이 21일 밝혔다. 이 연구에는 경기대 오성근 연구원, 홍익대 한창렬 연구원이 참여했다.

현재 시판 중인 OLED 디스플레이의 뒤를 이을 차세대 디스플레이 소재로서 양자점이 주목받고 있다.

OLED(Organic Light Emitting Diodes)는 스스로 빛을 내는 유기화합물질. 우리나라 OLED 디스플레이 기술은 세계 최고 수준으로 인정받고 있고, 양자점(Quantum dot)은 수 나노미터(nm) 규모의 자체적으로 빛을 내는 반도체 결정. 기존 LCD기술에 양자점을 접목한 QLED가 상용화되어 더욱 주목받으며, 연구가 활발하다.

양자점은 OLED보다 색 재현이 뛰어나 한국, 미국, 중국 등에서 발광소자 개발 연구가 활발하다. 그러나 아직까지 단색(적,녹,청색) 소자에 연구가 편중되어, 다양한 색을 갖는 실제 디스플레이에 적용하기에는 부족한 점이 있다.

연구팀은 유기화합물인 OLED와 무기물인 양자점을 융합하여, 적/녹/청색 빛이 모두 잘 나오는 백색 발광소자를 개발했다. 용액공정 기반 양자점의 높은 효율과 진공공정 기반 OLED의 숙련된 제작기술이 만나, 두 기술의 장점을 모두 살렸다.

연구팀은 발광소자의 하부를 녹색,청색의 두 종류의 양자점으로 형성하고, 그 위는 적색 빛을 내는 기존 OLED 물질을 형성했다. 이 하이브리드 백색 발광소자는 그동안 발표된 양자점 기반 백색 발광소자 중 최고 수준 효율과 밝기를 나타냈다.

김지완 교수는 “이 연구는 무기 양자점 물질과 유기 OLED 물질을 접목시켜 새로운 백색 전계 발광소자를 개발한 것”이라며, ”미래 디스플레이와 고체 조명의 고효율 백색 발광소자에 적용할 수 있으며, 우리나라 OLED 기술이 후발주자와의 격차를 벌리는 기회가 되길 바란다“라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구)의 지원으로 수행됐다.

나노물질 분야 대표 국제학술지인 ‘나노스케일(Nanoscale)’에 5월 2일 게재되었다.

[e-mail] 조석장 기자