伸縮性이 있고 늘어나도 畫質 低下가 일어나지 않는 퀀텀닷 發光素子. IBS 提供
國內 硏究팀이 고무처럼 伸縮性이 있어 1.5倍 길이까지 늘려도 畫質이 그대로 維持되는 퀀텀닷발광다이오드(QLED) 디스플레이 素子를 開發했다.
基礎科學硏究院(IBS)은 김대형 나노粒子硏究團 副硏究團長과 현택환 團長 硏究팀이 최문기 蔚山科學技術院(UNIST) 新素材工學科 敎授, 양지웅 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지工學과 敎授팀과 共同으로 伸縮性을 지닌 스트레처블 QLED 開發에 成功해 硏究結果를 15日 國際學術誌 '네이처 일렉트로닉스'에 揭載했다고 16日 밝혔다.
접는 폴더블 디스플레이, 돌돌 마는 롤러블 디스플레이를 넘어 새로운 形態의 디스플레이 開發이 活潑하다. 次世代 디스플레이 革新으로 伸縮性 있게 늘어나는 스트레처블 디스플레이가 꼽힌다.
旣存 스트레처블 디스플레이는 新築 過程에서 발광부를 除外한 배선부만 늘어나는 構造였다. 발광부가 늘어나지 않아 畵面에서 차지하는 面積이 減少하면 畫質이 떨어지고 발광부와 배선부 接觸部의 機械的 信賴性이 떨어지는 問題가 있었다.
畫質 低下 問題 解決을 위해서는 배선부와 發光層이 함께 늘어나는 '本質的 伸縮性'이 있는 發光素子 開發이 必須다. 以前 硏究는 發光物質로 有機電子 複合素材를 活用했지만 移動도 및 色 再現力 側面에서 商用化 水準의 性能에 이르지 못했다.
硏究팀은 高解像度 發光素子人 퀀텀닷을 發光物質로 活用하는 새로운 伸縮性 發光層을 考案했다. 赤色(R), 綠色(G), 靑色(B)을 表現하는 퀀텀닷과 彈性을 가진 高分子 物質, 精工 傳達 素材를 均一하게 섞은 溶液을 製作했다. 이어 판을 회전시키며 薄膜을 形成하는 스핀 코팅 技術로 溶液을 均一하게 펴서 40나노미터(nm, 10億分의 1미터) 두께의 均一한 發光層을 形成했다.
이어 신축성 퀀텀닷 發光層에 適用할 수 있는 高解像度 패터닝 技術도 새롭게 開發해 RGB 3色의 픽셀을 모두 含有한 풀컬러 스트레처블 QLED 디스플레이 素子를 完成했다.
硏究팀은 스트레처블 디스플레이에 活用될 퀀텀닷 素子를 開發해 伸縮性 等을 테스트했다. IBS 提供
硏究팀은 스트레처블 디스플레이에 活用될 퀀텀닷 素子를 開發해 伸縮性 等을 테스트했다. IBS 提供
硏究팀이 開發한 素子의 最高 輝度(밝기)는 1萬5170니트(nits), 驅動 電壓은 6.2V로 伸縮性 퀀텀닷 發光素子 中 가장 밝고 效率的이다. 以前까지 가장 優秀하다고 報告된 2022年 美國 스탠퍼드대 硏究팀이 開發한 素子는 輝度 7450니트, 驅動 電壓 15V였다.
素子는 兩옆으로 잡아당기는 힘이 加해져도 機械的 損傷이나 發光 性能 低下가 發生하지 않았다. 最大 1.5倍까지 늘려도 素子 內 퀀텀닷 間의 距離에 큰 變化가 없는 것으로 나타났다. 硏究팀은 "이 素子로 20인치의 QLED TV를 만든다면 30인치까지 잡아당겨도 同一한 發光 性能을 維持하는 것"이라고 說明했다.
新築에 따른 퀀텀닷 發光素子의 發光 性能. IBS 提供
최문기 敎授는 "퀀텀닷 素子의 高解像度·色再現力이라는 長點을 살리면서 新築할 때 性能이 떨어지지 않는 素子를 具現했다"며 "輝度를 높이고 驅動 電壓을 낮추는 性能 最適化를 進行할 計劃"이라고 밝혔다.
硏究를 이끈 金大型 不硏究團長은 "스트레처블 素子를 活用한 可變型 디스플레이가 次世代 디스플레이 發展의 核心 트렌드"라며 "접거나 휘는 디스플레이로 具現이 어려운 自動車 內部 曲面 디스플레이 等에 活用해 自由 形象 디스플레이 時代를 앞당길 수 있을 것"이라고 말했다.
