종이처럼 자유자재로 접는 'QLED' 등장..나비·비행기 등 복잡한 모양 제작

IBS, '3차원 양자점발광다이오드(QLED)' 개발
50마이크로미터 크기의 폴더블 QLED 제작 성공

IBS 나노입자 연구단은 종이처럼 자유자재로 접을 수 있는 3차원 양자점 발광다이오드(QLED)를 개발했다. 사진은 나비와 비행기 등 복잡한 3차원 모양을 지닌 QLED로 제작한 모습 IBS 제공

국내 연구진이 종이처럼 자유자재로 접을 수 있는 3차원 폴더블 디스플레이 기술을 내놨다.

IBS(기초과학연구원)은 김대형 나노입자 연구단 부연구단장(서울대 교수)과 현택환 단장(서울대 교수) 공동 연구팀이 기존 평면 디스플레이로 구현하기 힘든 정보까지 표현할 수 있는 '3차원 양자점 발광다이오드(QLED)'를 개발했다고 27일 밝혔다.

양자점을 발광물질로 활용하는 QLED는 기존 LCD(액정표시장치)와 달리 백라이트 등 부피가 큰 요소가 필요 없어 얇은 두께의 디스플레이를 제작할 수 있다.

앞서 연구팀은 머리카락 두께의 30분의 1 수준인 3마이크로미터 두께의 초박형 QLED를 개발해 웨어러블 디스플레이 형태로 제작한 바 있다.

이번에는 종이접기를 하듯 초박형 QLED를 원하는 형태로 자유자재로 접어 나비, 비행기, 피라미드 등 복잡한 구조의 3차원 폴더블 QLED를 만드는 데 성공했다.

연구팀은 이를 위해 이산화탄소 레이저를 이용해 QLED 표면에 증착된 에폭시 박막을 부분적으로 깎아내는 '선택적 레이저 식각 공정'을 개발, 식각된 부분을 외부에서 힘이 가해졌을 때 쉽게 변형할 수 있도록 했다.

종이접기로 치면 '접는 선'을 만든 것으로, QLED와 에폭시 박막 사이에는 은과 알루미늄 합금으로 구성된 얇은 식각 방지층이 있어 레이저에 의한 QLED 손상을 막아준다.

연구팀은 이 같은 공정을 이용해 폴더블 QLED의 곡률 반경(휘어진 곡선을 이루는 원의 반지름)을 정밀하게 조절했고, 약 50마이크로미터 미만의 매우 작은 곡률 반경을 갖는 폴더블 QLED를 제작해 냈다.

이 QLED는 500차례 이상의 반복적인 접힘에도 모서리를 포함한 모든 발광 면이 안정적으로 구동했고, 나비, 비행기 등 복잡한 3차원 모양을 가진 QLED를 제작했다.

현택환 단장은 "전자 종이나 신문, 태블릿 등 소형 디스플레이 분야에서 유용하게 사용할 수 있을 것"이라며 "롤러블폰 등 서로 다른 형태의 폼팩터를 가진 전자기기 상용화에 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 일렉트로닉스(지난 24일자)'자에 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr