초고해상도 '손목위 디스플레이 시대' 성큼(05.14)

IBS, HDTV의 42배 QLED 소자개발…맘대로 구부리고 탈부착 가능

길애경 기자 kilpaper@hellodd.com 

 

 

▲고해상도 음각 전사-인쇄 기술을 이용해 구현된 삼원색 픽셀기반 양자점 백색광 다이오드.<이미지=IBS 제공>

영화에서 보았던 마음대로 구부리고 늘릴 수 있으며 사람의 피부에 부착시킨 상태에서도 초고해상도를 자랑하는 디스플레이 소자가 개발돼 관심이 쏠리고 있다.

 

 

IBS(기초과학연구원)의 나노입자연구단 연구팀이 자유롭게 휘어지고 늘어나며 해상도는 가장 높은 양자점 LED소자(QLED, Quantum dot light emitting diode)를 개발했다.

 

웨어러블 기기들이 중요한 차세대 전자기기로 부각되면서 적합한 차세대 고해상도 디스플레이의 중요성도 점점 커지고 있다. 그러나 기존에 연구된 웨어러블 발광다이오드들은 너무 두꺼워 변형이 쉽지 않고, 저전압에서 성능이 좋지않은 단점이 있다.

 

이번에 연구팀이 개발한 QLED는 유기물로 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED)에 비해 진화한 차세대 발광소자. 나노크기(10억분의 1m)의 양자점 물질을 발광소자로 사용한다. 전류를 흘려주면 양자점이 청색, 녹색, 적색 빛을 내는데 OLED에 비해 색 재현율이 우수하고 주변 환경(수분, 산소 등)에 대한 안정성도 높다.
 
고해상도 양자점 디스플레이 구현을 위해서는 다양한 색상의 양자점들을 잘 디자인해 배열해야 한다. 그동안 미국 등 여러나라에서 개발에 박차를 가했지만 아직 상용화에 성공한 사례는 없다.

 

연구팀은 다양한 색상의 양자점을 소자 내에 적합하게 배열하기 위해 양자점 나노입자에 적합한 고해상도 음각 전사-인쇄 기술 개발했다. 이는 고성능 나노 재료들을 구부릴 수 있어 플렉서블 기판에 옮길 수 있는 기술이며, 대면적에 걸쳐 적용할 수 있는 방법이다.

 

이 기술을 적용해 연구팀은 OLED나 LCD를 사용하는 최신 스마트폰보다 4~7배, HDTV의 42배에 해당하는 초고해상도로 양자점을 정확히 배열하는데 성공했다. 무엇보다 QLED는 두께가 머리카락의 약 40분의 1(2.6마이크로미터)에 불과해 마음대로 휘고 늘릴 수 있으며 저전압에서도 작동해 사람의 피부에 부착시킨 상태에서도 사용이 가능하다.

 

연구팀은 이번 연구 성과와 관련해 올해초 국내에 특허를 출원했고 국제 특허 출원도 준비 중이다.

 

연구성과는 과학기술분야 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 10.742) 5월 14일자 온라인판에 게재됐다.

 

연구를 주도한 현택환 단장과 김대형 연구위원은 "두껍고 휘어지기 어려웠던 기존 웨어러블 기기의 단점을 완전히 해결하면서 초고해상도를 가진 양자점 LED를 처음 개발한 것"이라면서 "LED 분야에서 미국 등 선진국을 앞섰다는 의미다. 앞으로 제품과 생산공정 기술만 개발하면 양산이 가능하다"고 말했다.

 

▲매우 얇아 피부에 부착이 가능하고 저전압에서도 고성능을 보이는 웨어러블 전자 패치.<이미지=IBS 제공>