KIST, 발광 효율 3배 향상시킨 차세대 디스플레이 개발 박차

국내 연구진이 소자의 구동이 안정적이며 발광 효율을 3배이상 개선시킨 LED 디스플레이를 제작하는데 성공했다. 이에 고휘도 소비전력의 디스플레이 및 조명 개발이 한층 가까워질 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 황도경 박사·미래융합기술연구본부장실 최원국 박사 연구팀은 고분자 물질(PEIE)과 산화아연(ZnO) 나노입자 이중층을 전자 주입층·수송층으로 사용하여 소자의 안정성과 발광 효율을 극대화할 수 있는 극치환된 구조의 양자점 LED 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.

고분자 물질인 PEIE은 값이 싸고, 친환경적인 물질로, 금속, 전도성 유기물 등과 만나게 되면, 각 물질들이 지니고 있는 일함수를 낮춰주는 표면 개질체로서의 기능을 할 수 있다. 산화주석인듐(ITO)은 일함수가 높기 때문에(4.8eV) 주로 양(Anode)극으로 사용이 많이 되었으나, PEIE(표면 개질체)를 코팅 함으로서 일함수를 낮춰주어(3.08eV) 음(Cathode)극으로 극을 치환 할 수 있다. 이렇게 극이 치환된 구조는 소자의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한 연구진은 PEIE 고분자 표면 개질체와 효과적인 전자수송층의 역할을 하는 산화아연(ZnO) 나노 입자를 이중 층으로 형성하여 나노 이중 층이 전자 주입층·수송층으로 사용하여 극치환 구조의 양자점 LED를 제작했다.

연구팀에 따르면 산화아연·고분자물질(ZnO·PEIE) 이중층의 경우 PEIE 단일층보다 양자점내에 정공과 전자의 재결합이 효율적으로 이뤄져 LED 소자의 발광 휘도가 3배 이상 향상된 결과를 확인하였다.

황도경·최원국 박사는 "PEIE와 ZnO은 값싸고 친환경적인 물질일 뿐만 아니라 지구상에 풍부한 자원이라 대량 생산에 적합하고 극치환된 구조의 소자는 구동이 안정적인 장점이 있다"며 "이런 이유로 디스플레이의 수명 연장에 효과적일 뿐 아니라 LED 디스플레이와 구동 원리가 유사한 태양 전지 또는 광센서 소자에도 적용이 가능 할 것" 이라고 설명했다.

본 연구는 KIST의 기관고유 미래원천연구사업 및 산업통상자원부 제조기반산업핵심기술개발사업 지원으로 수행됐으며, 10일자 사이언티픽 리포트에 온라인 게재됐다.

[e-mail] 김혜민 기자

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