국민대학교 (총장 유지수) 응용화학부 도영락 교수 연구팀은, 고효율 및 고안정성 CsPbX3/CsPb2Br5 코어/쉘 (core/shell) 구조 페로브스카이트 양자점 기반의 디스플레이 컬러필터 개발에 대한 연구 논문이, Advances in Engineering (AIE) 온라인 뉴스에 선정되어 Nanotechnology Engineering 분야에 2019년 4월 27일자로 게시되었다. AIE 온라인 뉴스는 전세계 엔지니어링 분야의 논문 중에서 0.1% 이하의 혁신적인 공학기술과 과학기술 개발을 이룬 탁월한 연구논문을 선정하여서 전세계에 소개하는 뉴스매체이다.
최근 연구가 활발히 진행되고 있는 CsPbX3 기반의 페로브스카이트 양자점은 할라이드 이온의 조성 변화로 가시광선 내 색변환이 용이하고 높은 발광효율과 좁은 발광 반치폭에서 오는 높은 색순도로 인해 디스플레이 응용에 매우 적합한 소재이다. 그러나 페로브스카이트 양자점은 이온결합력이 주된 결합이기 때문에 대기 중 수분 및 산소에 매우 취약한 특성을 가지고 있고, 따라서페로브스카이트 양자점이 광응용소자에 사용되기 위해서는 환경안정성을 확보하는 기술의 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 one-step으로 녹색 및 적색의 CsPbX3/CsPb2Br5 코어/쉘 구조 페로브스카이트 양자점의 합성법을 확보하고, 이를 통해 페로브스카이트 양자점의 효율과 안정성을 향상시켰으며, 이러한 페로브스카이트 양자점을 광경화 폴리머에 적용시켜 양자점 칼라필터 필름으로 제작하였다. 이는 코어/쉘 구조를 통한 양자점 보호와 폴리머 봉지를 통한 양자점의 외부 데미지 차단을 동시에 수행함으로써 빛, 수분 및 열 안정성이 대폭 향상 될 수 있었으며, 이에 따라 발광 효율도 상승될 수 있다는 것을 확인하였다. 제작된 필름은 액정 및 LRF (light-recycling filter), LPDF (long-wavelength pass-dichroic filter)와 함께 양자점 컬러필터로 이용되어 기존 백색 LED 기반 백라이트의 디스플레이에 대비하여 볼 때 효율이 4.28배 상승하는 효과를 기대할 수 있으며, 높은 색재현율 (134.2%)를 확보할 수 있었다. 결과적으로, 페로브스카이트 양자점이 컬러필터로써 안정적으로 풀컬러 (full-color) 디스플레이에 사용 될 수 있다는 가능성을 보여주는데 큰 의의를 가질 수 있다.
AIE 선정된 논문은 ‘Journal of Materials Chemistry C’에 2018년 12월 21일 게재되었다. (논문명: Highly efficient wide-color-gamut QD-emissive LCDs using red and green perovskite core/shell QDs, 제 1저자: 윤희창 박사, 교신저자: 도영락 교수). 관련 선행 논문은 ‘Advanced Optical Materials’ 에 2018년 6월 5일 게재되었다. (논문명: Color-by-blue QD-emissive LCD enabled by replacing RGB color filters with narrow-band GR InP/ZnSeS/ZnS QD films, 제1저자: 강혜림, 교신저자: 도영락 교수). 본 연구는 연구재단의 중견연구자 사업, 미소디 사업, ERC 연구센터, 그리고 교육부 BK21 플러스 사업의 지원으로 이루어졌다.
