DGIST, 디스플레이 수명 66배 늘린 신소재 개발

대구경북과학기술원(DGIST)는 이윤구 에너지공학과 교수 연구팀이 차세대 디스플레이 핵심 기술인 양자점 발광다이오드(QLED) 수명과 효율을 동시에 끌어올린 새로운 소재를 개발했다고 18일 밝혔다.

연구팀은 전기적·열적 스트레스에도 쉽게 분해되지 않는 ‘고결합 에너지 유기 소재’를 정공수송층에 적용해 장기간 밝기와 안정성을 유지할 수 있는 QLED 구현 가능성을 제시했다. QLED는 선명한 색감과 전력 효율 면에서 차세대 디스플레이로 주목받아 왔다. 기존에 널리 쓰이던 트리페닐아민 소재는 구조적 한계 탓에 시간이 지날수록 효율이 급격히 떨어지고 수명도 짧았다.

이윤구(왼쪽부터) 에너지공학과 교수와 황영준 석박사통합과정생. 디지스트 제공

이런 한계를 극복하기 위해 연구팀은 안정적 분자 구조를 가진 ‘디벤조퓨란’을 적용한 새로운 정공수송층 소재를 개발했다.이를 통해 분자 결합 에너지를 높이는 동시에 정공 이동도를 개선하고, 전자 누출과 표면 결함도 줄이는 데 성공했다.

실험 결과, 해당 소재가 적용된 녹색 QLED 소자는 외부양자효율 25.7%라는 높은 수치를 보였다. 수명도 기존 대비 66배 향상된 약 146만 시간을 기록했다. 이는 현재까지 보고된 동일 계열 소재 가운데 최고 수준이라는 게 연구팀의 설명이다.

이윤구 교수는 “기존 한계를 넘어 안정적인 정공수송층을 구현함으로써 QLED의 효율과 수명을 대폭 향상시켰다”며 앞으로 태양전지 등 다양한 분야에도 활용해 나가겠다”고 밝혔다.

이번 연구 성과는 세계적인 학술지 스몰(Small)에 지난 7월 온라인 게재됐다.

대구=김덕용 기자 [e-mail]