종이처럼 접을 수 있는 폴더블 QLED. 기초과학연구원 제공종이접기를 하듯 자유자재로 접을 수 있는 QLED를 국내 연구진이 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 김대형 부연구단장과 현택환 단장 공동연구팀이 종이처럼 자유자재로 접을 수 있는 3차원 양자점발광다이오드(QLED) 개발에 성공했다고 27일 밝혔다.
QLED는 ㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 크기 반도체 입자인 양자점(Quantum dot)을 발광 물질로 활용하며 기존 LCD(액정표시장치)와 달리 백라이트 등 부피가 큰 소자가 필요 없어 훨씬 얇은 두께의 디스플레이를 제작할 수 있다.
연구팀은 이산화탄소 레이저를 이용해 QLED 표면에 증착된 에폭시 박막을 부분적으로 깎는 '선택적 레이저 식각 공정'을 개발했다. 식각된 부분은 주변보다 상대적으로 얇은 두께를 가지고 있어 외부에서 힘이 가해졌을 때 쉽게 변형이 일어난다.
종이접기로 치면 '접는 선'을 만드는 것으로 이때 QLED와 에폭시 박막 사이에 은과 알루미늄 합금으로 구성된 얇은 식각 방지층이 있어 레이저로 인한 QLED 내부의 손상을 효과적으로 막아준다고 연구팀은 설명했다.
연구진은 이 공정을 통해 폴더블 QLED의 곡률반경을 정밀하게 조절하는 데 성공했다. 약 50㎛ 미만의 매우 작은 곡률 반경을 가진 폴더블 QLED를 제작해냈다.
곡률 반경이 수십㎛ 이하로 작아지면 눈으로 보기에 휘어짐을 넘어 날카롭게 접히는 것처럼 보이며 500번 이상 반복적인 접힘에도 모서리 부분을 포함한 모든 발광면이 안정적으로 구동한 것을 확인했다.
연구팀은 이를 통해 나비, 비행기 등 복잡한 3차원 모양을 가진 QLED를 제작했다. 특히 64개의 픽셀로 구성된 피라미드형 3차원 폴더블 QLED는 2차원과 3차원 구조 간 변형이 자유로워 사용자가 원하는 형태로 자유자재로 접을 수 있는 디스플레이 개발의 가능성을 보여줬다고 연구팀은 설명했다.
현택환 단장은 "전자 종이나 신문, 태블릿 등 소형 디스플레이 분야에서 유용하게 사용할 수 있을 것"이라고 말했다.