차세대 디스플레이 '페로브스카이트 LED' 수명 12배 늘렸다
숭실대 강범구·박민호 교수팀, 핵심 고분자 소재 개발
[파이낸셜뉴스] 차세대 디스플레이로 주목받는 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)의 수명을 기존보다 12배나 늘리고, 빛을 내는 효율도 크게 높인 신소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
숭실대학교는 화학공학과 강범구 교수와 신소재공학과 박민호 교수 공동 연구팀이 PeLED의 성능과 수명을 한꺼번에 끌어올릴 수 있는 새로운 고분자 소재를 개발했다고 20일 밝혔다.
PeLED는 현재 널리 쓰이는 유기발광다이오드(OLED)보다 색을 더 선명하고 순수하게 낼 수 있는 데다, 물질의 배합만 바꾸면 화면의 색상을 쉽게 조절할 수 있어 미래형 디스플레이 기술로 꼽힌다. 하지만 화면을 구성하는 핵심 층 사이에서 빛 손실이 일어나고 소자가 쉽게 망가져 수명이 짧다는 점이 상용화의 큰 걸림돌이었다.
빛을 내려면 플러스(+) 성질을 띤 알갱이(정공)가 빛을 내는 층으로 빠르게 이동해야 하는데, 이 이동 통로 역할을 하는 층의 효율과 내구성이 핵심이다.
연구팀은 영하 30도의 극저온에서 단 2분 만에 화학 반응을 마무리하는 정밀 합성 기술을 적용해, 크기와 모양이 일정한 맞춤형 고분자 소재를 만드는 데 성공했다. 이 소재는 열에 강하고 액체 상태로 화면을 인쇄하는 공정에서도 망가지지 않는 튼튼한 성질을 지녔다.
연구팀이 개발한 소재를 적용한 결과, 플러스 알갱이가 빛을 내는 층으로 막힘없이 부드럽게 전달됐다. 또한 빛을 내는 층의 미세한 결함을 메워줘 에너지가 엉뚱하게 새어 나가는 현상도 크게 줄였다. 그 결과 소자가 빛을 내는 효율(외부 양자효율)은 15.8%에 달했으며, 화면이 켜져 있는 시간(수명)은 기존 소재보다 약 12배나 길어졌다.
강범구 교수는 "이번 연구는 분자 구조를 정밀하게 조절해 PeLED의 에너지 전달 효율과 접촉면의 안정성을 동시에 해결했다는 데 의미가 있다"며, "앞으로도 더 밝고 오래가는 차세대 화면용 소재를 계속 개발해 나갈 것"이라고 말했다.
이번 연구에는 김준모·이예지 석사 졸업생이 제1저자로 참여했으며, 한국연구재단의 지원을 받았다. 연구 성과는 고분자 분야 국제 학술지 '유러피언 폴리머 저널(European Polymer Journal)' 온라인판에 게재됐다.
[email protected] 김만기 기자
