［동양일보 정래수 기자］한국과학기술원(KAIST)은 전덕영 명예교수와 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. 단가가 낮고 화질을 획기적으로 개선할 수 있어 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있다.

삼성디스플레이는 지난해 10월 퀀텀닷 디스플레이 양산 라인 구축에 2025년까지 13조원을 투자하겠다고 발표하는 등 퀀텀닷은 차세대 디스플레이 소재로 떠오르고 있다.

하지만 기존 OLED(유기 발광 다이오드) 소재와 달리 용매에 녹아 분산된 형태로 존재하기 때문에 일반적인 패터닝 기술을 적용하기 어려웠다.

잉크젯 프린팅이나 기판에 회로 패턴을 새기는 리소그래피 공정이 시도되고 있지만, 해상도가 낮고 공정 과정에서 효율이 떨어지는 등 한계가 있다.

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.

이 같은 방식을 통해 풀컬러 퀀텀닷 배열의 해상도를 최대 1만4000ppi(pixels per inch·인치 당 화소 수)까지 구현하는데 성공했다.

이는 현재 최고 수준의 8K 디스플레이의 해상도(117ppi)보다 100배 이상 높은 것이다.

이렇게 만든 QLED의 성능은 기존 전사 프린팅 방식에 비해 7배 뛰어난 것으로 나타났다.

정연식 교수는 "차세대 디스플레이 뿐만 아니라 높은 민감도를 갖는 센서나 광학 소자로 응용할 수 있을 것"이라고 말했다. 정래수 기자