KAIST, 유독물질 뺀 초고해상도 QLED 신기술 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 유독성 물질을 포함하지 않는 초고해상도 QLED 기술을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 조힘찬 교수 연구팀이 친환경 InP 양자점의 우수한 광학적 특성을 유지하며 초고해상도 패턴을 제작하는 신기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

현재 현재 많은 디스플레이 기업들은 국제 유해물질 제한지침(RoHS) 규정을 만족하지 못하는 제품이 많은 나라에서 판매가 금지되므로 환경친화적인 특성을 갖춘 InP 양자점을 디스플레이에서의 빛 방출 소재로 채택해 TV 등 중대형 디스플레이에 적용하기 시작했다.

그러나 InP 양자점은 외부 환경에 매우 민감한 성질을 가지고 있어 픽셀을 만드는 패터닝 공정 적용시 소재의 광학적 특성이 크게 저하되는 단점이 있어 우수한 광학적 및 전기적 특성이 동시에 요구되는 QLED 디스플레이나, 기존 TV 대비 수십배의 초고해상도를 필요로 하는 안경형 증강·가상현실 기기 적용에 어려움이 있었다.

연구팀은 자외선을 받으면 산을 발생시키는 광산 발생기의 원리를 활용하여 초미세 양자점 패턴을 제작했다. 양자점이 자외선을 받은 경우 생성된 산에 의해 양자점 표면이 변화하면서 자외선을 받지 않은 부분 대비 용해도 차이가 생겨 패턴 형성이 가능해지는 원리다.

연구팀은 패터닝시 손상된 InP 양자점의 발광 효율을 획기적으로 높일 수 있는 양자점 표면 치료법을 개발했다. 양자점에는 양자점을 둘러싸고 있는 표면 리간드(ligand)들이 있는데, 이 리간드들에 의해 양자점의 발광 효율이 큰 영향을 받는다.

연구팀은 친환경 InP 양자점의 표면 리간드를 개질할 수 있는 맞춤형 후처리 공정을 개발했고 이를 통해 최종적으로 높은 발광 효율을 가지는 1마이크로미터(μm)급 초미세 양자점 패턴을 구현할 수 있었다.

또 연구팀은 정밀한 분석을 통해 개발된 광산 발생기 기반의 패터닝 기술의 반응 원리를 규명했고, 개발된 기술이 양자점 LED나 대면적 공정에 쉽게 적용될 수 있음을 증명했다.

조힘찬 교수는 “이번에 개발한 친환경 InP 양자점 패터닝 기술은 높은 발광 효율과 초고해상도 패턴 제작을 동시에 가능하게 하여 차세대 양자점 LED 기반 디스플레이, 증강현실 기기, 이미지 센서 등 다양한 산업에 실제로 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 설명했다.