차세대 디스플레이용 고신뢰성 퀀텀닷 소재·부품 상용화 기술 확보
한국광기술원(원장 신용진)은 차세대 디스플레이용 ‘고신뢰성 자기조립형 퀀텀닷 마이크로캡슐 색 변환 소재’ 개발에 성공했다고 23일 밝혔다.
퀀텀닷(Quantum Dot)은 자체적으로 빛을 내는 수 나노미터의 반도체 결정을 말한다. 빛을 내는 반도체 결정으로 양자효율과 색 순도가 우수해 디스플레이의 색 재현력 향상을 위한 소재 기술로 사용되고 있다. 광발광 및 전계발광이 모두 가능하며 현재는 청색광을 순수한 녹색과 적색으로 변환시키는 광발광 방식의 색 변환 소재로 적용되고 있다.
기존 퀀텀닷은 공기나 수분에 민감해 외부 환경에 노출되면 광 특성이 저하되는 문제로 상·하부 투습을 막는 배리어층을 표면에 결합하는 필름 방식으로 만들었다. 하지만 이 제조 방식으로는 퀀텀닷이 가지는 광 특성 저하 문제를 100% 해결하지 못했다.
이번에 개발한 기술은 퀀텀닷의 외부 환경에 따른 안정성 문제를 해결하고 배리어 필름이 필요 없는 것이 특징이다.
한국광기술원 조명소재부품연구센터 최승희 박사 연구팀과 컨소시엄 기업 ㈜두와이즈켐(대표 서영수)이 공동 개발한 이 소재는 연속 대량 공정이 가능하고, 배리어층이 사용된 필름에 비해 공정 과정이 단순하고 불량률이 낮아 가격 경쟁력 확보에 유리할 것으로 평가된다.
이번 개발 기술은 열 가공이 가능해 고분자 복합화 및 압출 공정 등에 안정적으로 사용할 수 있으며, 자체 배리어성을 띠기에 추가 배리어층 제조를 위한 라미네이션 공정이 필요 없이 균일한 얇은 두께의 필름 제조가 가능하다.
새롭게 제조된 퀀텀닷 마이크로캡슐을 활용하면 양자점 응집으로 인한 발광 파장의 적색 편이와 효율 감소를 개선할 수 있으며, 다루기 쉬운 장점에 따라 색 변환 필름 외 분말 형태로 제조 시 다양한 차세대 프리미엄급 디스플레이용 색 변환 소재로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
한국광기술원 김완호 조명소재부품연구센터장은 “이번에 개발된 고신뢰성 퀀텀닷 기술은 기존 기술 대비 공정 과정을 줄이고 가격 경쟁력을 높였기에 디스플레이 분야뿐만 아니라 스마트팜과 조명 분야에도 확대 적용할 수 있다”며 “앞으로 비카드뮴계 퀀텀닷 신뢰성을 향상하고 패턴화 기술을 확보해 색 변환 소재·부품의 국산화를 이뤄내겠다”고 포부를 밝혔다.
/김경태 기자 kkt@namdonews.com