차세대 디스플레이 기술 QD-LED 성능 높일 방법 찾았다
차세대 디스플레이 기술 QD-LED 성능 높일 방법 찾았다
차세대 디스플레이 기술인 양자점 전계발광소자(QD-LED)의 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 기술이 나왔다.
한국연구재단은 임재훈 성균관대 교수와 정운호 성균관대 대학원생 연구진이 양자점
전계발광소자의 밝기와 안정성을 한층 더 끌어올릴 수 있는 원천 소재를 개발했다고 31일 밝혔다.
양자점은 수 ㎚(나노미터, 10억분의 1m) 크기의 초미세 반도체 입자로, 양자점 전계발광소자는 빛을 방출하는 양자점 소자다.
양자점 기반 전계발광소자는 높은 색 순도로 인해 차세대 디스플레이를 구현할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다.
하지만 양자점 전계발광소자의 활용 범위를 차세대 초실감 디스플레이
옥외 디스플레이, 산업용 광원으로 확대하려면 단위 면적당 광량을 범용 디스플레이 대비 10배 이상 높여야 한다.
현재 널리 사용되는 소자의 경우 전도도가 낮고 열적으로 불안정해 기술을 구현하는 데 한계가 있었다.
연구진은 결함이 제어된 산화니켈과 산화마그네슘 합금 나노입자를 활용해 무기물로 이뤄진 전계발광소자의 외부양자효율을 16.4%까지 높이는 데 성공했다.
외부양자효율은 소자에 주입된 전하 대비 소자 외부로 방출된 광자의 비율이다. 광자는 빛을 이루는 기본 입자다.
특히 산화니켈과 산화마그네슘 합금 나노입자의 경우 합성 과정에서의 결함으로 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
연구진은 이 결함을 제거하기 위해 수산화마그네슘을 나노입자 표면에 처리해 소자 효율을 높였다.
그 결과 무기물로 이뤄진 전계발광소자의 외부양자효율을 기존 기술과 비등한 수준으로 끌어올릴 수 있었다.
임재훈 교수는 “대한민국 12대 국가전략기술 중 하나인 차세대 초실감 디스플레이에 양자점 기술이 사용될 수 있음을 보인 사례”라며
“무기물 소자의 효율과 안정성을 더욱 높일 수 있도록 산화물 나노입자 합성법을 고도화하고 초고해상도 화소를 제조하는 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다.
한국 디스플레이 산업의 경쟁력 확보를 위해 올레도스(OLEDoS), 저온다결정산화물(LTPO) 등과 신기술에서 앞서 나가야 할 것으로 전망됐다.
김현재 한국정보디스플레이학회장(연세대 교수)는 “올레도스는 유리 기판이 아닌 실리콘 웨이퍼 상에 구현하는
디스플레이”라며 “향후 VR, AR 등 더 작고 정밀한 디바이스 제작에 활용될 것”이라고 소개했다.
실리콘 웨이퍼를 활용하는 만큼 반도체 기술 접목도 중요한 과제다.
그는 “한국이 중국보다 OLED에서는 앞서고 있지만 격차가 줄어들고 있다”며 “한국기 기술적 우위를
유지하기 위해서는 이들 차세대 기술에 지속적인 연구개발 투자가 필수적”이라고 지적했다.
LTPO는 에너지 효율을 극대화하기 위해 화면의 주사율을 동적으로 조정할 수 있는 기술이다.
스마트폰과 같이 배터리를 탑재하는 휴대용 기기에서는 전력 소모량을 줄일 수 있다.
향후 가상현실, 혼합현실 등을 구현할 디바이스 시장이 커지면 LTPO 기반의 올레도스 수요도 크게 늘어날 전망이다.
김 회장은 “이들 기술들을 구현하려면 높은 전자 이동도로 더 작은 픽셀과 더 빠른 이미지 반응 속도를 가능하게 하는 폴리실리콘 기술도 중요하다”고 밝혔다.
