ETRI, QLED 밝기 4.5배·전력효율 2.3배 높이는 기술 개발

[테크월드=선연수 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)이 양자점 발광다이오드(QLED) 정공 주입 개선 기술로 양자점 표면을 구성하는 분자체를 바꿈으로써, QLED의 밝기, 전류, 전력 효율을 높이는 기술을 개발했다고 밝혔다.

유기물을 이용한 OLED와는 달리, QLED는 자체적으로 빛을 내는 반도체 입자인 양자점을 이용한 디스플레이 기술이다. 이는 가장 넓은 색 영역을 제공해, 최근 자연에 가까운 색을 재현하는 디스플레이 수요의 증가로 QLED 기술에 대한 관심이 늘어나고 있다.

QLED 기술의 난제는 발광 층 내 전자-정공 이동 불균형 현상이다. QLED 디스플레이를 구성하는 소자는 양 전극에서 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 양자점에서 만나 빛을 낸다. 전자는 위아래로의 이동이 자유로운 반면, 정공은 전극과 양자점 에너지 간 전달이 더뎌 이동이 힘들어, QLED의 성능 저하와 소자의 수명 단축을 일으키게 된다.

연구진은 디스플레이서 밝게 빛나는 발광층 위에 양자점을 깔고 정공 쪽에 해당되는 부분만 피리딘이라는 물질로 바꿨다. 이를 통해 양자점과 정공 수송층 간 거리가 줄고 중간 에너지 층이 생성돼, 정공을 쉽고 빠르게 이동시킬 수 있었다.

기존엔 전자만 원활히 이동하고 정공은 뒤따라오지 못했으며, 이를 위해 정공을 추가로 주입하게 될 시 전압도 더 가해야만 했다. 연구진의 기술에 의해 추가적인 전압 없이도 정공이 자유롭게 이동할 수 있어, 낮은 전압에서도 빛을 낼 수 있게 된다. OLED와 같은 전압이라도 정공의 움직임이 빨라져 이동성이 빠른 전자와 많이 만나게 되면서 더 밝은 빛을 내게 된다.

기술을 통해, 기존 소자에 비해 최대 4.5배의 밝기, 1.7배의 전류효율, 2.3배의 전력효율을 가지는 QLED를 구현해냈다. 적, 녹, 청(RGB) 모든 색상의 양자점에 동일하게 적용할 수 있어, 연구진은 향후 QLED 상용화에 큰 도움이 될 것이라고 전했다.