양자점 캡슐 파우더, 양자점 캡슐 필름 제품. 한국광기술원 제공

한국광기술원이 차세대 디스플레이용 QD-OLED 및 마이크로 LED에 적용 가능한 친환경 AIGS 양자점 캡슐 색 변환소재 개발에 성공했다.

22일 한국광기술원에 따르면 이번 개발은 산업통상자원부 국가첨단전략산업특화단지연대협력지원사업인 ‘BT2020 90% 이상을 만족하는 고신뢰성 AIGS·AGS QD 대량생산 및 QD-OLED 적용기술 개발’을 통해 이뤄졌다.

AIGS 양자점은 자체적으로 빛을 내는 수 나노미터의 반도체 결정이다. 빛을 내는 반도체 결정으로 양자효율과 색 순도가 우수해 디스플레이의 색 재현력 향상을 위한 소재 기술로 사용되고 있다.

QD-OLED 및 마이크로 LED에 적용이 가능하며 Ag-In-Ga-S의 조성으로 이루어진 색변환 소재다.

기존 퀀텀닷은 색순도가 우수한 장점이 있으나 열 안정성이 낮아 높은 휘도 구현이 불가하고 수분 안정성이 낮아 장기 신뢰성이 취약하다는 단점이 있었다.

또한 현재 상용으로 사용되는 InP 양자점은 Blue 영역에서의 광 흡수율이 낮아 청색광의 누설현상 발생에 따른 디스플레이의 높은 광변환효율 달성에 어려운 문제가 있다.

한국광기술원 무기발광디스플레이연구센터 송영현 박사 연구팀은 컨소시엄 기업 ㈜이노큐디·㈜파인랩·순천향대학교와 함께 공동 개발에 돌입했다.

신기술은 AIGS 양자점 및 캡슐화 기술을 도입해 기존 InP 양자점 대비 외부 환경에 대한 낮은 안정성 문제를 해결하고 청색광 누설현상을 개선한 것이 특징이다.

이 소재는 효율 저하 없이 AIGS 양자점의 고농도 농축이 가능하며 수분·산소 차단이 가능한 유기·무기 별도층을 코팅할 수 있어 신뢰성 향상이 가능하다. QD-OLED 및 마이크로 LED 디스플레이에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

개발 기술은 서브 마이크론 고분자 입자속에 고정 위치하는 방식으로 캡슐화했으며 고분자 입자 표면을 무기 산화물층으로 코팅해 양자점을 보호할 수 있는 자체 배리어성을 가진다. 온도·용매의 안정성과 분산성도 확보했다.

새롭게 제조된 양자점 캡슐을 활용하면 색 변환 필름 외 분말 형태로 제조가 가능하고 QD-OLED 및 마이크로 LED 등 다양한 차세대 디스플레이에 적용될 수 있을 것으로 기대를 모은다.

전시욱 한국광기술원 무기발광디스플레이연구센터장은 “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 강조했다. 홍승현 기자