▲ 끓는 물속에도 안정성을 보이는 퀀텀닷 실록산 재료. KAIST 제공
디스플레이 발광 소재 ‘퀀텀닷’ 가격경쟁력 뛰어나

차세대 디스플레이 발광 소자인 ‘퀀텀닷(Quantum dot·QD)’을 고온, 고습 등 극한의 환경에서도 안정적으로 보호하는 기술이 개발됐다.

KAIST는 지난 10일 배병수 신소재공학과 교수와 이도창 생명화학공학과 교수 공동연구팀이 퀀텀닷을 보호하는 실리콘 기반의 고분자인 ‘퀀텀닷 실록산 수지’를 개발했다고 밝혔다.

이 기술을 통해 퀀텀닷을 차세대 고화질 디스플레이 기기에 다양하게 이용할 수 있을 것으로 예상된다.

퀀텀닷은 수 나노미터 크기의 반도체 결정이다.

크기 변화에 따라 발광 파장을 쉽게 조절할 수 있고, 넓은 색 표현 범위를 가져 초화질 디스플레이를 쉽게 구현할 수 있다.

하지만 우수한 발광특성에도 고온과 고습한 환경에서는 쉽게 산화돼 고유의 발광특성이 급격하게 떨어지는 문제가 있다.

현재 상용화된 퀀텀닷 디스플레이 제품은 고온의 원인인 청색 LED 광원과 거리를 둘 수 있는 퀀텀닷 필름을 사용하거나 산화 방지를 위해 산소, 수분을 막는 차단 필름을 퀀텀닷 필름에 감싸서 사용키도 한다.

문제는 퀀텀닷 문제의 대안인 차단 필름의 값이 비싸 디스플레이 시장에서 가격경쟁력이 떨어진다는 점이다.

KAIST 공동 연구팀은 문제를 해결하려 자체적으로 개발한 ‘솔-젤 합성공정’을 이용했다.

이 기술은 세라믹 또는 유리를 화학물질 반응을 이용해 고온이 아닌 낮은 온도에서 합성하는 공정이다.

연구팀은 이 기술을 통해 열에 강한 실록산 분자구조 안에 퀀텀닷을 도포했다.

실록산 수지가 퀀텀닷을 담는 컵 역할을 하는 동시에 열과 수분을 차단해 별도의 차단 필름이 없어도 극한의 환경에서 성능을 유지할 수 있게 됐다.

화학적으로 균일하게 분산된 수지는 85도의 고온과 85%의 고습 환경뿐만 아니라 강산성과 강염기성 환경에서도 발광특성이 낮아지지 않고, 오히려 고습 환경에서 발광특성이 높아졌다.

배 교수는 “이번 연구는 퀀텀닷이 차세대 디스플레이 소재로 나아가는 시점에서 한계를 극복하고 널리 쓰이는 방법을 제시한 것”이라며 “원천소재를 기반으로 국내 디스플레이 산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 KAIST 연구팀은 관련 특허를 국내외 출원 중이며, KAIST 교원창업기업인 ㈜솔잎기술에 이전해 사업화를 추진할 계획이다.

정재훈 기자 jjh119@cctoday.co.kr
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