나비·비행기 등 복잡한 모양으로 QLED 접어 쓴다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 종이처럼 자유자재로 접을 수 있는 3차원 양자점발광다이오드(QLED)를 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 김대형 나노입자 연구단 부연구단장과 현택환 단장 공동 연구팀이 이같은 연구성과를 냈다고 27일 밝혔다.

김대형 기초과학연구원 나노입자연구단 부연구단장(왼쪽)과 현택환 연구단장(IBS).(사진=기초과학연구원)

양자점을 발광물질로 쓰는 QLED는 기존 액정디스플레이(LCD)와 달리 백라이트 등 부피가 큰 요소가 필요하지 않아 훨씬 얇은 두께를 가진 디스플레이를 만들 수 있다.

연구단은 지난 2015년 머리카락 두께의 약 30분의 1정도인 3마이크로미터 두께의 얇은 QLED를 개발한뒤 이를 자유롭게 접도록 만들었다. 이를 바탕으로 나비, 비행기, 피라미드 등 복잡한 구조를 가진 3차원 폴더블 QLED를 제작했다.

우선 이산화탄소 레이저를 이용해 QLED 표면에 증착된 에폭시 박막을 부분적으로 가공하는 ‘선택적 레이저 식각 공정’을 개발했다. 가공된 부분은 주변보다 상대적으로 얇은 두께를 가져 외부에서 힘이 가해지면 쉽게 변형된다. 이때, QLED와 에폭시 박막 사이에 은과 알루미늄 합금으로 구성된 얇은 식각 방지층이 레이저로 인한 QLED 내부 손상을 막아준다.

연구진은 이 공정을 통해 QLED 기판이 휘어지는 정도인 곡률반경을 조절해 50마이크로미터 미만의 곡률 반경을 가진 폴더블 QLED를 만들었다. 곡률 반경이 수십 마이크로미터 이하로 작아지면 눈으로 보기에 휘어짐을 넘어 날카롭게 접히는 것처럼 보인다. 500번 이상 반복적으로 접어도 모서리 부분을 포함한 모든 발광면이 안정적으로 구동했다.

나비, 비행기 등 복잡한 3차원 모양을 가진 QLED도 만들었다. 64개의 픽셀로 구성된 피라미드 형 3차원 폴더블 QLED는 2차원과 3차원 구조 간 변형이 자유로워 사용자가 원하는 형태로 자유롭게 접는 디스플레이를 만들 가능성을 보여줬다.

대형 부연구단장은 “레이저 공정을 개발해 자유자재로 접는 3차원 폴더블 QLED를 제작했다”며 “64개 픽셀로 이뤄진 디스플레이를 넘어 앞으로 더 복잡한 형태를 가진 QLED 디스플레이를 만들 수 있다”고 말했다.

현택환 단장도 “전자 종이, 신문, 태블릿 등 작은 디스플레이가 필요한 곳에서 유용하게 쓸 수 있다”며 “사용자 맞춤형 디스플레이를 만들 가능성을 열었다”고 강조했다.

연구결과는 전기전자분야 국제 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 지난 24일자로 게재됐다.