한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 정연식 교수·전덕영 명예교수 공동 연구팀이 기존 디스플레이보다 해상도가 100배 이상 높은 퀀텀닷(양자점) 프린팅 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.
퀀텀닷이란 별도 장치가 없어도 크기와 전압에 따라 스스로 다양한 빛을 내는 수 nm(나노미터·1nm는 100만분의 1㎜) 크기의 반도체 입자를 뜻한다.
지난해 10월 삼성디스플레이가 퀀텀닷 중심의 차세대 디스플레이 양산라인 구축과 기술개발에 2025년까지 약 13조 원 규모의 투자계획을 발표하는 등 이제 퀀텀닷 소재는 디스플레이용 핵심 소재로 부상 중이다. 하지만 OLED 발광 소재와는 달리 용매에 녹아 분산된 형태로 존재하기 때문에 기존 디스플레이 패터닝 기술을 적용하기 어려웠다.
연구팀은 용매 성분을 미세하게 조절해 퀀텀닷이 수 나노미터~수천 나노미터 크기 주형틀 안에서 스스로 조립하도록 만들었다. 이어 극도로 얇은 QLED(퀀텀닷 발광 다이오드) 패턴에 초 저압 전사 프린팅 기술을 적용, 패턴 손상을 최소한으로 줄였다.
이런 식으로 연구팀은 풀 컬러 퀀텀닷 배열의 해상도를 최대 1만 4000ppi(인치당 픽셀 수)까지 구현하는 데 성공했다. 이는 현재 8K 디스플레이의 해상도인 117ppi보다 약 100배 이상에 달하는 것이다.
연구팀은 이번 연구 결과를 활용할 경우 적·녹·청 퀀텀닷 픽셀이 개별적으로 발광하며 초고해상도를 지닌 차세대 능동형 퀀텀닷 LED (Active Matrix QLED) 디스플레이 구현도 가능할 것으로 내다봤다.
정연식 교수는 “단일 퀀텀닷 크기를 갖는 극한 해상도 수준의 패턴도 구현이 가능해 차세대 디스플레이 분야만 아니라 높은 민감도를 갖는 센서나 광학 소자로의 응용까지 기대된다”고 말했다.
