[디지털데일리 배태용 기자] 2024년 현재, 디스플레이 기술은 매우 진보된 단계에 있습니다. 과거 CRT (Cathode Ray Tube) 브라운관으로 시작해, LCD(액정표시장치)가 등장, 더 얇고 가벼운 디스플레이로 발전했고, 최근 몇 년간은 OLED(유기발광다이오드)가 주목받으며 폴더블, 롤러블 등의 형태의 디스플레이도 나오고 있습니다.

폴더블, 롤러블 등장은 기존의 정사각형이나 직사각형 형태의 디스플레이와는 완전히 다른 사용자 경험을 제공하며, 전자기기의 디자인과 사용 방식에 혁신을 가져왔지요. 하지만 앞으로는 더 다양한 형태의 디스플레이가 등장할 것이라는 점 알고 있나요? 디스플레이 산업이 지속적으로 발전하며, 더 혁신적인 디스플레이 기술이 앞으로 등장할 가능성도 매우 높습니다.

그중에 하나는 디스플레이를 고무줄처럼 쭉쭉 늘릴 수 있는 '스트레처블 퀀텀닷' 기술입니다. 최근 현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단장과 김대형 부연구단장이 이끄는 국내 연구지니 퀀텀닷(양자점)을 이용해 이 스트레처블 디스플레이를 개발했는데요.

그동안 디스플레이 업계는 양쪽으로 잡아당겨 늘릴 수 있는 이러한 스트레처블 디스플레이를 개발했으나 발광부는 제외한 배선부만 늘어나는 데 그쳤습니다. 이런 방식은 늘렸을 때 발광부가 차지하는 면적 비율이 감소해 화질이 떨어지고, 발광부와 배선부의 마찰로 인해 내구성도 떨어진다는 문제가 있었습니다.

이 같은 문제를 해결하려면 배선부와 발광층이 모두 늘어나는 소자를 개발해야 했는데요. 그동안 디스플레이 업계는 유기전자 복합 소재를 이용한 시도가 이어지고 있으나 색상 재현력이 떨어진다는 문제가 있었습니다. 이 때문에 단기 일에 상용화 수준에는 이르지 못할 것이라는 평가가 주를 이뤘지요.

그러나 이번 국내 연구진이 개발한 스트레처블 퀀텀닷 기술은 새 발광물질로 활용해 이런 문제를 해결했습니다. 빨간색, 녹색, 파란색을 내는 퀀텀닷 소자를 탄성을 가진 고분자에 섞어 사용하는 방식인데요. 이렇게 만든 용액을 40㎚(나노미터) 두께의 발광층으로 만들었습니다.



이번에 개발한 스트레처블 디스플레이는 소자의 밝기는 1만5170니트(nits), 구동 전압은 6.2V로 지금까지 스트레처블 퀀텀닷 발광소자 중 가장 우수한 성능을 보인다고 합니다. 2022년 미국 스탠퍼드대 연구진이 개발한 밝기 7450니트에 구동 전압 15V를 2배 이상 뛰어넘는 수치입니다. 완력을 가해 최대 1.5배 늘려도 성능을 유지할 수 있어 현 기준 세계 최고 성능을 자랑합니다.

이번 스트레처블 퀀텀닷 기술 개발이 주목되는 이유는 또 한 번 패러다임 변화를 불러올 수 있다는 점에서입니다. 이 기술의 개발로 인해, 전자기기의 형태가 더욱 다양해질 수 있다는 것인데요.

디스플레이나 기타 유연한 형태가 필요한 곳에 적용, 이전에는 구현하기 어려웠던 자유 형상의 디스플레이를 실현할 수 있게 되는 것이지요. 고해상도 패터닝 기술과 결합해 더욱 세밀하고 정교한 디스플레이를 제작할 수 있습니다.

자동차 내부의 곡면이나 기타 유연한 형태가 필요한 곳에 적용하는 것을 상상해보죠. 조각상이나 예술 작품에 디스플레이를 통합, 작품이 동적인 이미지나 정보를 표시할 수 있게 될 수 있을지 모릅니다.

또한 가구나 건축물의 일부로 디스플레이를 적용, 공간의 분위기를 바꾸거나 실용적인 정보를 제공하는 역할을 할 수도 있습니다. 의류나 액세서리에 디스플레이를 적용해, 패션 아이템이 시각적인 메시지를 전달하거나 변화하는 디자인을 보여줄 수도 있을 겁니다.

스트레처블 퀀텀닷 기술은 기존의 폴더블이나 롤러블 디스플레이의 한계를 넘어서, 사용자가 필요에 따라 디스플레이 크기를 조절할 수 있는 유연성을 제공할 것으로 전망됩니다. 이는 전자기기의 사용성을 크게 향상할 뿐만 아니라, 새로운 사용자 경험을 창출하고, 새로운 산업과 시장을 만들어낼 잠재력을 가지고 있습니다. 스트레처블 퀀텀닷 기술은 디스플레이 산업뿐만 아니라 전자기기의 미래에도 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

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