삼성전자, 양자점 디스플레이 개발

세계 최초 4인치 QVGA급 해상도
삼성 종기원, 네이처 포토닉스지 온라인판 게재
삼성전자 종합기술원이 색재현성이 뛰어난 양자점을 이용해 고휘도, 고효율 성능을 갖는 양자점 디스플레이 기술 개발에 성공했다.

삼성전자 종합기술원은 세계 최초로 4인치 QVGA급 해상도의 양자점 디스플레이를 개발했고, 관련 논문이 네이처 포토닉스(Nature Photonics)지 온라인판에 게재됐다고 24일 밝혔다.

화학적인 합성 공정을 통해 비교적 손쉽게 제작할 수 있는 양자점은 수 나노미터 크기를 갖는 나노 소재다. 뛰어난 색순도와 함께 양자효율이 매우 높고, 방출 또는 흡수하는 빛의 파장을 쉽게 제어할 수 있어 차세대 광소자 후보로서 많은 연구가 진행돼 왔다.

그러나 양자점을 이용한 발광 소자는 낮은 효율과 고비용, 신뢰성, 대면적화 등의 문제로 실험실 수준의 개념적인 연구만 진행돼 왔다. 이런 문제점으로 그동안 상용화 가능성은 낮은 것으로 평가돼 왔다.

이번에 삼성전자가 개발한 양자점 디스플레이 소자는 빛을 내는 양자점 박막층 위에 양자점들을 이어주는 가교(Crosslinking) 기술을 적용, 기존 방식의 문제점인 낮은 효율과 고비용, 대면적화의 한계를 극복했다.

기존에 보고된 양자점 발광 소자는 전하 수송층 재료와 구조에 초점을 맞춰 연구가 진행돼 재료선택에 제약이 많았다. 하지만 이번 연구에서는 가교 기술을 통해 발광층인 양자점 박막 자체의 물리적인 특성을 바꿔 전화 주입 에너지 장벽을 낮춤으로써 효율적인 발광이 가능하게 했다.

삼성전자는 이를 통해 가교기술을 적용하지 않은 소자 대비 발광효율을 약 10배 이상 획기적으로 높였다. 액상 공정도 가능하게 해 발광소자의 모든 층을 프린팅 방식으로 구현함으로써 대면적 디스플레이를 저비용으로 쉽게 구현할 수 있도록 했다. 또 전하수송층에 기존 유기재료 대신 무기재료를 사용해 전기적인 성능 및 신뢰성을 크게 향상시켰다.

이 기술은 유기EL 대비 절반수준의 소비전력, 저가격, 대화면의 디스플레이로부터 조명, 태양전지, 센서 등 다양한 소자에 적용 가능하며 이들 소자의 성능을 획기적으로 향상시킬 것으로 기대된다.

이근형기자 rilla@