삼성전자, 세계 최초 풀컬러 양자점 디스플레이 개발

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유리기판에 구현된 4인치 QVGA급 풀컬러 양자점 디스플레이.
<유리기판에 구현된 4인치 QVGA급 풀컬러 양자점 디스플레이.>

 삼성전자가 세계 최초로 풀컬러 ‘양자점(퀀텀닷:quantum dot) 디스플레이’ 기술 개발에 성공했다. 양자점 디스플레이는 현재 상용화된 유기발광다이오드(OLED)의 발광 소재를 양자점으로 대체한 것으로 광(光) 안정성이 뛰어나 차세대 기술로 주목받고 있다. 삼성이 OLED에 이은 차세대 디스플레이 원천 기술을 확보했다는 평가다.

 삼성전자 종합기술원(원장 김기남)은 양자점 디스플레이의 대면적화를 가능케 하는 신개념 패터닝 방법을 개발, 4인치 QVGA(320×240)급 풀컬러 디스플레이를 구현했다고 23일 밝혔다. 이는 지난 2009년 모노컬러에 이어 이번에 풀컬러 양자점 디스플레이 개발에 성공한 것이라고 덧붙였다.

 양자점 디스플레이는 ‘전자층-발광물질-정공층’의 구조로 돼 있는 OLED 구조에서 발광물질을 유기물질 대신 양자점으로 대체한 제품이다. 양자점은 수 나노미터(nm) 크기의 반도체 결정으로 크기에 따라 색깔이 바뀌는 특성을 갖고 있다. 특히 발광 파장 조절이 쉽고 색 순도와 양자 효율이 우수하며, 광 안정성이 뛰어나 차세대 소재로 주목받아 왔다. 하지만 양자점 디스플레이는 대면적화가 어려워 기술의 한계가 있는 것으로 인식돼 왔다.

 종합기술원 연구팀은 대면적 양자점 디스플레이 구현을 위해 ‘전사 프린팅(Transfer Printing)’으로 패터닝하는 새로운 방법을 적용했다. 이는 마스크를 이용한 포토리소그래피나 잉크젯 방식 등 전통적인 디스플레이 패터닝 방법으로는 양자점 디스플레이를 구현하기 힘들다는 것에 착안했다. 전사 프린팅은 디스플레이 구현에 필요한 적(Red), 녹(Green), 청(Blue) 색상의 양자점 막을 각각 다른 웨이퍼에 형성한 후, 웨이퍼를 스탬프로 눌렀다가 떼는 방법으로 양자점을 찍어 올려 디스플레이 기판 위로 이동시키는 방법이다. 이를 통해 대면적 양자점 디스플레이를 만들 수 있을 뿐 아니라 양자점을 기판 위로 옮기는 과정에서 촘촘하게 재배열해 발광 효율도 향상시킬 수 있다.

 특히 연구팀은 이 방법으로 유리기판뿐 아니라 플라스틱기판에도 양자점 디스플레이를 구현하는데 성공, ‘플렉시블 양자점 디스플레이’ 기술의 가능성도 증명했다.

 이번 연구를 주도한 김종민 삼성펠로우(전무)는 “전사 프린팅에 의한 패터닝 방법 개발은 양자점을 이용한 대면적 디스플레이 개발의 가능성을 보여줬다는 데 의미가 있다”며 “향후 양자점 디스플레이와 양자점 발광다이오드(LED), 양자점 태양전지 등의 구현에 핵심 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.

 한편 이 같은 연구결과는 광학분야 국제학술지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 인터넷판(21일자)에 게재됐다.

양종석기자 jsyang@etnews.co.kr