低温注入法を活用したペロブスカイトナノ結晶の大量合成実施図（上）。下はペロブスカイトナノ結晶色変換フィルムを搭載したタブレットディスプレイ。 (イ・テウ教授)
次世代ディスプレイの核心素材として注目されるペロブスカイトを大量生産して商用化できる道が開かれた。品質の低下なしに100％の発光効率で生産できるように、既存の限界を成功裏に克服した。
科学技術情報通信部はイ・テウソウル大学教授研究チームがペロブスカイトナノ結晶を発光効率100%維持状態で大量生産できる新しい合成技術開発に成功したと19日明らかにした。
ペロブスカイトは有機発光ダイオード（OLED）と無機量子ドット発光ダイオード（QLED）を超える発光性能が長所だ。超高解像度テレビをはじめ、拡張現実（AR）や仮想現実（VR）などのような次世代ディスプレイに活用が期待される素材だ。
製品化のためにナノ結晶合成方式で150℃以上の高温溶液に素材を注入する「ホットインジェクション(Hot-injection)」技術が主に使用されているが、火災など安全の危険があり、酸素や水分を遮断するための特殊設備が必須である。これに代わって常温で合成可能な技術が提示されたが、均一で高品質のナノ結晶確保が難しく、大量生産時の生産性と品質が急激に低下する限界がある。
研究チームは、大量生産時に発生する品質低下が、速い合成速度による均一性低下と結晶欠陥に起因することに注目した。これを解決するために、「低温注入（Cold-injection）」合成技術を開発した。
低温注入合成技術は、０℃付近低温に冷却したリガンド溶液にペロブスカイト前駆体溶液を注入して「類似乳化」と呼ばれる状態を形成した後合成する方式である。ナノ結晶合成速度を効果的に制御して欠陥生成を抑制し、１００％の発光効率を有する高品質ナノ結晶を大量に生産することができる。
研究チームは教員創業企業のエスエンディスプレイと協力して大量生産されたペロブスカイトナノ結晶を基に色変換フィルムを製作し、実際のタブレットディスプレイに装着して商用化可能性を検証した。
今回の成果は、2014年にペロブスカイト素材の研究分野が本格的に形成される以前に研究チームが確保した源泉特許を基盤としているという点で、産業的価値も非常に高い。
OLEDコア素材技術に対する特許料を海外企業に支払っているが、今後ペロブスカイトディスプレイが本格商用化されれば技術依存構造を克服し、次世代ディスプレイ市場競争力の確保に寄与すると期待を集める。
イ・テウ教授は「今回の研究結果はペロブスカイト素材の商用化を早めるのに寄与するだろう」とし「今後、ペロブスカイト素材を活用してディスプレイ応用のための高効率・高安定性発光素子の開発に注力する計画」と明らかにした。
一方、今回の研究成果は、世界最高権威の学術誌「Nature」に19日に掲載された。先月、ネイチャーとサイエンス本誌に異なるディスプレイ核心技術に関する研究成果発表に続く発表とした研究チームが短期間で相次いで成果を収めたのは世界的にも非常に珍しい事例だ。
イ・インヒ記者[email protected]
#次世代ディスプレイコアペロブカイト性能低下のない大量生産の道が開かれた