50% 쭉쭉 늘어나는 차세대 마이크로 LED 소재 등장

시사위크=박설민 기자  국내 연구진이 신축성이 뛰어나고 색 재현력이 우수한 차세대 디스플레이 핵심 소재 개발에 성공했다. 미래 로봇 피부, 스마트 헬스케어, 우주복 등 차세대 웨어러블 기술 등에 확장 가능성이 높을 것으로 기대된다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 양지웅 에너지공학과 교수팀이 고성능 색변환층을 기존보다 더욱 유연하고 선명하게 구현 가능한 ‘양자점 색변환층 디스플레이’ 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구는 최문기·박종남 울산과학기술원(UNIST) 교수팀, 김대형 서울대학교 교수팀과 공동 진행했다.

DGIST 연구팀은 이번 연구를 통해 최근 차세대 디스플레이 소재로 주목받는 양자점과 고무처럼 늘어나는 신축성 고분자를 직접 연결할 수 있는 새로운 기술을 세계 최초로 개발했다. 이를 통해 높은 색 재현성과 동시에 50% 이상 늘어나도 성능이 유지되는 색변환층을 만들었다. 해당 소재를 마이크로 LED 어레이와 결합, 실시간 압력 감지가 가능한 ‘스트레처블 마이크로 LED디스플레이’도 성공적으로 구현했다.

양자점은 선명한 색 표현이 가능한 나노미터(nm) 크기의 소재다. 최근 고화질 디스플레이에 널리 활용되고 있다. 하지만 이를 유연한 디스플레이에 적용하기 위해 고분자와 혼합하면 입자가 뭉치거나 색이 새는 문제 등이 발생해 실제 상용화에는 한계가 있었다. 

DGIST 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 친환경 양자점 표면에 새로운 분자를 결합해 신축성 고분자와 화학적으로 연결되는 ‘가교 네트워크’를 형성했다. 이렇게 제작된 색변환층은 313PPI 수준의 고해상도를 구현했다. 또한 최대 50%까지 늘어나도 99% 이상의 색변환율을 유지했다. 이는 지금까지 보고된 관련 기술 중 세계 최고 수준이다.

또한 연구팀은 이 색변환층을 마이크로 LED와 통합해 실제로 작동하는 풀컬러 스트레처블 디스플레이를 구현했다. 이를 로봇 피부 및 웨어러블 헬스케어 모니터링 센서에 적용해 기술의 실용성도 입증했다.

양지웅 교수는 “이번 연구는 기존 양자점 기반 색변환 기술의 한계를 극복하고, 유연성과 해상도를 동시에 만족하는 세계 최초의 성과”라며 “웨어러블 전자기기, 로봇 피부, 스마트 헬스케어, 인간-기계 인터페이스 등 다양한 분야로 확장 가능성이 매우 크다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 8월 표지논문으로 선정됐다.