KAIST 연구팀 '실록산 수지' 활용
성능 개선에 가격 경쟁력도 향상
성능 개선에 가격 경쟁력도 향상
국내 연구진이 차세대 디스플레이 발광소재인 '퀀텀닷(QD)'을 고온·고습 환경에서 안정적으로 보호할 수 있는 고분자를 개발했다. 별도의 차단필름 없이도 안정적인 퀀텀닷 필름을 제작해 가격을 낮출 수 있고, 향후 청색 LED 광원에 직접 도포해 퀀텀닷 사용량을 줄이면서 성능은 우수한 퀀텀탓 디스플레이를 개발하는 데 쓰일 수 있을 전망이다.
KAIST는 배병수 신소재공학과 교수와 이도창 생명화학공학과 교수팀이 공동으로 실리콘 기반 고분자인 '실록산 수지' 안에 퀀텀닷을 넣어 고온·고습에서 작동시키는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
퀀텀닷은 수 나노미터 크기의 반도체 나노결정으로, 크기 변화에 따라 발광 파장을 쉽게 조절할 수 있고, 색표현 범위가 넓어 초고화질 디스플레이 구현에 활용된다. 또한 고분자 수지에 분산된 형태로 필름에 코팅되거나 LED 광원에 도포되기 때문에 차세대 디스플레이 핵심 소재로 주목받고 있다.
하지만 우수한 발광 특성에도 고온이나 고습 환경에서 쉽게 산화돼 고유의 발광 특성이 급격히 떨어지는 한계가 있다. 이를 막기 산소나 수분을 차단하는 필름으로 퀀텀닷을 감싸야 해 가격 경쟁력을 떨어뜨리는 원인이 된다.
연구팀은 세라믹이나 유리를 화학물질 반응을 이용해 고온이 아닌 낮은 온도에서 합성하는 '솔-젤 합성공정'으로 열에 강한 실록산 분자구조 안에 퀀텀닷을 감싸도록 했다. 실록산 수지가 퀀텀닷을 담는 컵 역할을 해 열과 수분을 차단시켜 별도의 차단 필름 없이도 성능을 유지할 수 있게 한 것이다.
실험 결과, 퀀텀닷 실록산 수지가 85℃의 고온이나 85%의 높은 습도뿐 아니라 강산성과 강염기성 환경에서도 발광 특성이 저하되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 오히려 고습 환경에서 발광특성이 상승하는 현상이 나타났다고 연구팀은 설명했다.
배병수 교수는 "이 기술은 퀀텀닷이 차세대 디스플레이 소재로 나아가는 시점에서 한계를 극복하고 널리 활용될 수 있는 토대가 돼 원천소재를 기반으로 한 국내 디스플레이 산업 발전에 기여할 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 화학 분야 국제 학술지 '미국 화학회지(JACS)' 지난달 21일자에 실렸으며, KAIST 교원 창업기업인 솔잎기술에 기술을 이전해 사업화를 추진할 계획이다.
대전=이준기기자 bongchu@
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