[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 화면을 상하좌우로 구부리거나 늘려도 화질 손상 없이 세계 최고 수준의 화질과 밝기를 유지하는 차세대 스트레쳐블 양자점발광다이오드(QLED) 기술 개발에 성공했다.
한국연구재단은 울산과학기술원(UNIST) 최문기 교수, 대구경북과학기술원(DGIST) 양지웅 교수, 기초과학연구원(IBS) 김대형 부연구단장 공동연구팀이 신축성 양자점 발광층을 미세 가공함과 동시에 소자 성능을 극대화하는 ‘LIFT(Ligand engineering at the Interface and intaglio Film Transfer printing)’ 공정 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
과기정통부 및 한국연구재단 사업의 지원을 받은 이번 연구 성과는 나노 분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 온라인 게재됐다.
기존 신축 디스플레이는 화면을 늘릴 때 배선만 늘어나 유효 발광 면적이 줄어들거나, 픽셀 자체가 늘어나는 본질적 신축성 소재의 경우 부드러운 성질 탓에 정밀 미세 패터닝과 전하 주입이 어려웠다.
이에 연구진은 탄성 고분자(SEBS-g-MA)가 결합된 양자점 표면을 짧은 리간드인 MPA로 선택적 개질해 음각 트렌치와의 접착력을 끌어올림으로써 필름의 늘어남이나 번짐 없이 선폭 700 nm 수준인 약 1만6000PPI(pixel per inch)의 초고해상도 픽셀 구현에 성공했다.
이번 LIFT 공정의 리간드 치환 기술은 양자점 표면의 절연성 긴 리간드를 대체하여 전하 이동 거리를 줄이고 에너지 준위를 정밀 조절했다.
이를 통해 발광층 내부의 정공 주입 효율을 대폭 높였으며, 기존 신축 발광소자들(1만5000니트 이하) 대비 3배 이상 향상된 최대 5만3300니트(nit)의 밝기를 기록했다. 이는 세계 최고 수준이다.
개발된 스트레쳐블 QLED 소자는 최대 1.65배까지 기계적 손상 없이 작동했으며, 빨강(R)·초록(G)·파랑(B) 신축 발광층을 모두 적용해 풀컬러 디스플레이 어레이 형태로도 성공적으로 작동했다.
UNIST 최문기 교수는 "단일 소자의 성능 개선을 넘어 고해상도 신축 디스플레이의 실질적 구현 가능성을 증명했다"며 "향후 전자피부, 웨어러블 기기, 바이오 디스플레이, XR 기기 등 소프트 전자소자 상용화의 핵심 기반이 될 것"이라고 설명했다.
