표재연·설승권 박사팀, 국산 기술로 세계 최초 나노급 3D 퀀텀닷 픽셀 제작

기존 퀀텀닷 픽셀(왼쪽)과 연구팀이 만든 3D 퀀텀닷 픽셀(오른쪽)./한국전기연구원 제공

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국내 연구진이 3차원(3D) 프린터로 해상도를 8K QLED TV보다 50배 이상 높일 수 있는 퀀텀닷(quantum dot·양자점) 디스플레이 기술을 개발했다.

표재연·설승권 한국전기연구원 나노융합연구센터 박사 연구팀은 3D 프린터를 이용해 나노미터(nm·10억분의 1미터)급 화소를 갖는 디스플레이를 제조할 수 있는 ‘나노포토닉 3D 프린팅 기술’을 세계 최초로 개발했다고 12일 밝혔다.

퀀텀닷은 빛이나 전기 자극을 받으면 다양한 빛깔을 내는 나노 크기의 반도체 입자로, 디스플레이 발광 소재로 쓰이고 있다.

현재 디스플레이 제조 방식은 퀀텀닷을 패널에 얇게 도포하는 방식이다. 이 방식으로 해상도를 높이려면 픽셀의 크기를 줄여야 한다. 픽셀이 작아지면서 빛의 밝기도 줄어들기 때문에 일정 수준 이상으로는 해상도를 높이지 못하는 문제가 있다.

연구팀은 3D 프린팅 기술을 이용해 2차원의 얇은 막이 아닌 3차원 기둥 구조로 픽셀을 만들어 충분한 해상도와 밝기를 모두 구현했다. 폭 620나노미터·높이 1만 나노미터의 픽셀들로 만든 디스플레이는 같은 해상도에서 기존 대비 2배 이상 밝아졌다.

해상도는 5600PPI(인치당 픽셀 수) 수준으로, 기존 8K QLED TV(100PPI)보다 50배 이상 높고 스마트폰(800PPI)보다도 7배 높은 것으로 나타났다. 현재 상용 디스플레이 기술의 해상도 한계인 1000PPI보다도 5배 이상 높은 수치라고 연구팀은 설명했다.

나노포토닉 3D프린팅 기술 장비./한국전기연구원 제공

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연구팀은 "세계 최초로 나노미터 크기의 픽셀을 3차원 구조로 만드는 데 성공했다. 특히 3D 프린팅 소재부터 원천기술 및 장비까지 완전한 기술독립을 실현했다"며 의의를 설명했다.

표 박사는 "디스플레이 업체에 기술이전해 사업화할 계획"이라고 말했다.

연구성과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 재료과학 분야 학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’에 지난달 31일 게재됐다.

김윤수 기자(kysme@chosunbiz.com)

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