한국광기술원(원장 신용진)은 차세대 디스플레이용 '퀀텀닷(QD·양자점)-유기 발광다이오드(OLED) 및 마이크로 발광다이오드(LED)에 적용 가능한 친환경 AIGS(Ag(은)-In(인듐)-Ga(갈륨)-S(황) 양자점 캡슐 색 변환 소재'를 개발했다고 19일 밝혔다.
AIGS 양자점은 자체적으로 빛을 내는 수 나노미터(㎚)의 반도체 결정이다. 빛을 내는 반도체 결정으로 양자효율과 색 순도가 우수해 디스플레이의 색 재현력 향상을 위한 소재 기술로 사용하고 있다. QD-OLED 및 마이크로 LED에 적용이 가능하며 Ag-In-Ga-S의 조성으로 이뤄진 색변환 소재다.
기존 퀀텀닷은 색순도가 우수한 장점이 있으나, 열 안정성이 낮아 높은 휘도 구현이 불가하다. 수분 안정성이 낮아 장기 신뢰성이 취약하다.
현재 상용되는 인듐인(InP) 양자점은 블루 영역에서의 광 흡수율이 낮아 청색광의 누설현상 발생에 따른 디스플레이의 높은 광변환효율 달성에 어려운 문제가 있다.
송영현 광기술원 무기발광디스플레이연구센터 박사팀이 컨소시엄 기업 이노큐디(대표 최재균), 파인랩(대표 송진원), 순천향대학교 연구팀과 공동 개발한 기술은 AIGS 양자점 및 캡슐화 기술을 도입해 기존 InP 양자점 대비 외부 환경에 대한 낮은 안정성 문제를 해결하고 청색광 누설현상을 개선 한 것이 특징이다. 이 소재는 효율 저하 없이 AIGS 양자점의 고농도 농축이 가능하다, 수분과 산소 차단이 가능한 유·무기 별도층을 코팅할 수 있어 신뢰성 향상이 가능함에 따라 QD-OLED 및 마이크로 LED 디스플레이에 적용이 가능할 것으로 기대한다.
새로 개발한 기술은 서브 마이크론 고분자 입자속에 고정 위치하는 방식으로 캡슐화했다.고분자 입자의 표면을 무기 산화물층으로 코팅해 양자점을 보호할 수 있는 자체 배리어성을 가지며 온도와 용매의 안정성과 분산성을 확보했다. 새롭게 제조한 양자점 캡슐을 활용하면 색 변환 필름 외 분말 형태로 제조가 가능하며 QD-OLED 및 마이크로 LED 등 다양한 차세대 디스플레이에 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
전시욱 광기술원 무기발광디스플레이연구센터장은 “이번에 개발된 친환경 AIGS 양자점 캡슐 기술은 기존 기술 대비 공정 과정을 줄이고 신뢰성을 높였기에 디스플레이 분야뿐만 아니라 센서, 자동차, 조명, 의료 분야에도 확대 적용할 수 있다”며 “InP계 양자점을 능가하는 AIGS 양자점 캡슐 기술을 확보해 디스플레이 소재·부품의 초격차를 이뤄내겠다”고 말했다.
이번 기술 개발은 산업통상자원부 국가첨단전략산업특화단지연대협력지원사업인 'BT2020 90% 이상을 만족하는 고신뢰성 AIGS/AGS QD 대량생산 및 QD-OLED 적용기술 개발' 사업을 통해 이뤄졌다.
광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
