KAIST 연구진, 8K 100배 이상 해상도 구현 성공

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입력 2020.07.06 10:00
국내 연구진이 풀 컬러(적·녹·청) 퀀텀닷 배열의 해상도를 최대 1만4000ppi(인치당 픽셀 수)까지 구현하는 데 성공했다. 8K 디스플레이 해상도인 117ppi와 비교했을 때 100배 이상 개선했다.

연구 결과를 활용하면 적·녹·청 퀀텀닷 픽셀이 개별적으로 발광할 수 있는 초고해상도 차세대 능동형 퀀텀닷 LED(Active Matrix QLED) 디스플레이 구현도 가능할 것으로 기대된다.

KAIST 신소재공학과 정연식 교수, 전덕영 교수(왼쪽부터) / KAIST
KAIST는 전덕영 명예교수, 정연식 신소재공학과 교수 공동 연구팀이 차세대 퀀텀닷 기반 디스플레이 실현에 핵심 기술인 풀 컬러(적·녹·청) 퀀텀닷 패터닝 프린팅 기술 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.

퀀텀닷이란 별도 장치 없이 크기와 전압에 따라 스스로 다양한 빛을 내는 수 나노미터 크기 반도체 입자다.

연구팀은 기존 퀀텀닷 나노 패턴 구현 방법과는 원리가 다른 초 저압 전사 프린팅 방법을 세계 최초로 개발해 패턴 해상도와 프린팅 수율, 퀀텀닷 발광소자 성능을 극대화하는 데 성공했다.

지난해 10월, 삼성디스플레이가 퀀텀닷 중심 차세대 디스플레이 양산라인 구축과 기술개발에 약 13조원을 투자하겠다고 발표할 정도로 퀀텀닷 소재는 디스플레이 핵심 소재로 부상하고 있다. 하지만 퀀텀닷 소재는 OLED 발광 소재와는 달리 용매에 녹아 분산된 형태로 존재하기 때문에 기존 디스플레이 패터닝 기술을 적용하기 어려웠다. 이를 해결하기 위해 잉크젯 프린팅이나 리소그래피와 같은 공정을 적용하고 있지만, 양산성 및 해상도 측면에서 제한이 있었다. 공정 과정 중 퀀텀닷 효율이 크게 떨어지는 문제도 발생했다.

연구팀은 문제해결을 위해 여러 용매를 조절해 혼합물을 만들어 퀀텀닷 미세 패턴을 구현했다. 초 저압 방식으로 프린팅하는 기술을 활용해 풀 컬러 나노미터급 패턴을 100%에 달하는 수율로 얻었다.

QLED용 퀀텀닷 패턴은 극도로 얇아서 외부 압력에 매우 민감하다. 연구팀은 초저압 전사 프린팅 기술을 활용해 패턴 손상을 방지해 QLED 소자 성능이 기존 전사 프린팅 방식 대비 약 7배 증가하는 결과를 확인했다고 덧붙였다.

정연식 교수는 "연구 성과를 활용하면 단일 퀀텀닷 크기를 갖는 극한 해상도 수준 패턴도 구현이 가능해 차세대 디스플레이 분야만 아니라 높은 민감도를 갖는 센서나 광학 소자로 응용까지 기대된다ˮ라고 말했다.

김동진 기자 communication@chosunbiz.com


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