大邱慶北科学技術院(DGIST)は、エネルギー工学科のヤン・ジウン教授チームがUNIST新素材工学科のチェ・ムンギ教授、IBSナノ粒子研究団のヒョン・テグファン団長との共同研究を通じて、発光層と電子伝達層を同時に基板に転写する二重層乾式転写印刷技術を開発したと6日に明らかにした。
この技術は、拡張現実(AR)と仮想現実(VR)でより生き生きとした画面を提供し、没入感を大幅に向上させることが期待される。
最近、ウェアラブル、モバイル、モノのインターネット(IoT)技術の発展により、拡張現実(AR)、仮想現実(VR)、ウェアラブルディスプレイの需要が増加している。
手首や目に着用するウェアラブルディスプレイは、小さな画面に様々な情報を詰め込む必要があり、着用時のめまいを防ぐために超高解像度パターニング技術が必要である。
量子ドットナノ粒子は、高い色純度と色再現性により、次世代ディスプレイ発光物質として注目されている。
しかし、従来の乾式転写印刷技術で量子ドットインクを塗って基板に移す方式は、超高解像度ピクセルの実現は可能だが、発光効率が5%以下と低く、実際のディスプレイ製作に活用されていない。
そこでヤン教授は、UNISTのチェ教授、IBSのヒョン・テグファン団長との共同研究を通じて、少ない電流でも明るい光を出すことができる発光層-電子伝達層二重層乾式転写印刷技術を開発した。
これにより、高解像度画素パターニング技術を実現し、超高解像度と高効率を同時に満たす発光素子を製作した。
新しい高密度二重層薄膜は、発光素子製作時の界面抵抗を減少させ、電子注入を円滑にし、漏洩電荷の移動を制御し、最大23.3%の高い外部量子効率(EQE)を示した。
これは、量子ドット発光素子の最大理論効率と類似した数値である。
また、研究チームは新しい薄膜を利用して最大2万526PPIの量子ドット超高解像度パターンを実現し、繰り返し印刷を通じて8㎝ x 8㎝の大面積化にも成功し、製品商用化のための大量生産の可能性も確認した。
DGISTのヤン・ジウン教授は、「二重層乾式転写印刷技術を通じて界面抵抗を減少させて電子注入を円滑にし、超高解像度と高効率を同時に満たす発光素子を製作した」とし、「今回の技術で製作された二重層薄膜を活用した発光素子は、最大23.3%の高い外部量子効率(EQE)を示し、これは量子ドット発光素子の最大理論効率と類似した数値で、非常に意味のある結果だ」と述べた。
UNISTのチェ・ムンギ教授は、「今回の研究を通じて、仮想現実(VR)および拡張現実(AR)でより高い解像度の画面を実現できる技術を開発できたことをうれしく思う」とし、「今後の研究を通じて、色再現性と色純度の高い量子ドットをスマートウェアラブル装置などに幅広く適用できるように努力したい」と述べた。
一方、今回の研究は韓国研究財団及びサムスン未来技術育成事業などの支援を通じて行われ、光学分野世界最高の国際学術誌であるネイチャーフォトニクス(Nature Photonics)に8月オンライン掲載された。