초고해상도 디스플레이 난제 풀었다…양자점 새 원리 규명

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김종민 케임브리지대 교수 연구팀, '제어 가능한 균열' 공정 개발

(서울=연합뉴스) 박상현 기자 = 증강현실(AR)과 가상현실(VR) 등에 필요한 초고해상도 디스플레이 구현의 걸림돌로 여겨졌던 난제를 한국 연구진이 풀었다.

나노 디스플레이 분야 연구자인 김종민 영국 케임브리지대 명예교수 연구팀은 초미세 양자점 전사(轉寫·Transfer Printing)의 새로운 물리적 원리를 규명하고 이를 기반으로 기존과 다른 제조 공정을 개발했다고 17일 밝혔다.

초미세 양자점은 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 단위의 매우 작은 반도체 입자를 뜻한다.

김 교수는 초미세 양자점 전사 공정이 기존에는 '접착'이라는 개념으로 이해됐으나, 이번 연구에서는 '균열'에 주목했다고 설명했다.

연구팀은 전사 과정에서 발생하는 균열을 제어할 수 있는 형태로 바꿨고, '제어 가능한 균열'이 초고해상도 구현의 핵심이라고 판단했다.

연구팀은 이 생각에 근거해 전사하기 전 양자점 박막에 미세한 균열을 의도적으로 형성해 응집력을 제어하는 공정인 'CATP'(Cracking-Assisted Transfer Printing)를 개발했다고 김 교수가 전했다.

CATP를 통해 연구팀은 600나노미터 크기의 초미세 양자점 픽셀을 제작하고, 1만6천933PPI(1인치당 픽셀 수)의 해상도를 구현했다.

김 교수는 "픽셀 크기가 작아질수록 원하는 위치에 양자점을 정확하게 전사하기 어렵다는 것이 초고해상도 디스플레이 구현의 제약이었다"며 이번 연구에서는 양자점 박막이 치밀하고 균열하게 형성돼 발광 효율과 소자 수명이 함께 개선되는 효과를 확인했다고 말했다.

그는 "차세대 AR·VR 디스플레이는 눈앞에서 영상을 보여줘야 해 스마트폰보다 훨씬 높은 해상도와 색 재현성이 요구된다"며 "이번 연구가 차세대 AR·VR 디스플레이, 스마트글라스에 활용되고 다양한 광전자[017900] 소자의 상용화를 앞당기는 핵심 제조 플랫폼으로 활용되기를 바란다"고 덧붙였다.

이번 연구는 조정완 인천대 교수, 김윤우·정성민 박사가 함께 수행했다. 결과는 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스'에 실렸다.

psh59@yna.co.kr

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