8K QLED TV보다 50배 이상 높은 나노 디스플레이
8K QLED TV보다 50배 이상 높은 나노 디스플레이
  • 함예솔
  • 승인 2020.08.12 15:20
  • 조회수 2078
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

최근 TV와 스마트폰 등 각종 전자제품의 디스플레이 분야에서 전 세계 많은 기업들이 초고해상도 전쟁을 벌이고 있습니다. 특히 4차 산업혁명의 핵심 키워드인 '가상현실'은 더 높은 수준의 영상 화질을 요구하고 있습니다. 이에 국내 연구진이 3D프린팅 기법을 이용해 압도적인 해상도를 자랑하는 '나노 디스플레이'를 제작할 수 있는 기술을 개발해 SCI 논문에 게재되는 등 많은 주목을 받고 있습니다.

나노포토닉 3D프린팅 기술 장비.  출처: KERI
나노포토닉 3D프린팅 기술 장비. 출처: KERI

한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 표재연·설승권 박사팀이 3D프린터를 이용해 나노미터급 화소를 갖는 초고해상도 디스플레이를 제조할 수 있는 '나노포토닉 3D프린팅 기술'을 세계최초로 개발했습니다. 해당 연구는 <ACS Nano>에 게재됐습니다.

 

디스플레이에서 사용되는 퀀텀닷

 

KERI의 성과는 디스플레이 패널의 '퀀텀닷(Quantum dot, 양자점)' 화소를 3차원 구조로 인쇄할 수 있도록 만든 기술입니다. 퀀텀닷은 빛이나 전기 자극을 받으면 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 나노입자로, 색 순도와 안정성이 높아 TV, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 전자제품의 디스플레이용 발광재료로 활발하게 사용되고 있습니다.

출처: KERI
출처: KERI

현재 디스플레이 제조공법에서는 퀀텀닷을 얇게 도포하는 방식으로 화소(픽셀, Pixel)를 제작하고 있습니다. 흔히 해상도가 높다는 말은 한 화면 안에 화소의 수가 많다는 것을 의미합니다. 화소가 고밀도로 많이 모여 있으면 그만큼 영상이나 사진이 정밀하다는 뜻이고 더 섬세하게 표현됩니다. 

 

이를 위해 많은 업체들이 화소의 개수를 늘리기 위해 화소의 크기를 줄여 해상도를 높이려고 하지만 줄어진 크기만큼 발생하는 빛의 밝기가 제한되는 문제가 있었습니다. 최근 TV나 스마트폰 등 각종 전자제품에서의 초고화질 경쟁이 대세인 가운데 화소의 크기를 더욱 줄여 높은 선명도를 확보하는 것이 치열한 시장에서 주도권을 가져올 수 있는 관건이 된 겁니다.

 

3차원 구조로 문제해결

 

이에 KERI 연구팀은 화소를 얇은 막이 아닌 3차원 구조로 제작하면 높은 해상도에도 필요한 밝기의 빛을 확보할 수 있겠다는 점에 착안해 연구개발을 시작했고 독자적인 3D프린팅 기술을 활용해 폭 620나노미터, 높이 1만 나노미터 수준의 화소를 제작했습니다. 기존 2차원이 아닌 3차원 구조의 화소 제작을 통해 빛의 밝기 제한 문제를 해결한 겁니다. 그 결과 기존 얇은 막 대비 2배 이상의 밝기를 풀컬러(적색, 녹색, 청색)로 구현할 수 있었습니다.

KERI 3D프린팅 풀컬러(적색, 녹색, 청색) 퀀텀닷 잉크. 출처: KERI
KERI 3D프린팅 풀컬러(적색, 녹색, 청색) 퀀텀닷 잉크. 출처: KERI

해상도의 지표인 'PPI(Pixels Per Inch, 1인치당 화소의 개수)'로 비교하면 KERI의 기술은 5,600PPI 수준의 3원색 컬러 화소를 시현하여, 기존 8K QLED TV(100PPI), 노트북(200PPI), 스마트폰(800PPI)의 수준을 압도적으로 뛰어넘습니다. 또한 현재 상용기술의 한계수준인 1,000PPI 보다도 5배 이상 높은 해상도를 보여줍니다.

 

초고해상도를 필요로 하는 가상현실 관련기술(VR, AR), 빔프로젝터 등 미래 첨단 디스플레이 분야까지 폭넓게 활용이 가능한 수준압나다. 이 밖에도 개발한 3D프린팅 기술을 응용하면 초고밀도 데이터 저장매체, 3차원 구조 초고해상도 암호 패턴을 이용한 위조방지 기술, 카메라 센서, 생명공학 등 다양한 분야에 적용할 수 있습니다.

 

무엇보다 KERI의 나노포토닉 3D프린팅 기술은 유연 기판재료인 폴리이미드(Polyimide) 및 PET(Polyethylene terephthalate) 필름에도 직접 인쇄가 가능하여 웨어러블(Wearable) 및 롤러블(Rollable) 장치에도 적용할 수 있다는 큰 장점도 가지고 있습니다.

KERI 전기재료연구본부 나노융합연구센터 3D프린팅 기술 연구개발팀(왼쪽부터 배종천 석사과정, 표재연 박사, 설승권 박사). 출처: KERI
KERI 전기재료연구본부 나노융합연구센터 3D프린팅 기술 연구개발팀(왼쪽부터 배종천 석사과정, 표재연 박사, 설승권 박사). 출처: KERI

기술개발자인 표재연 박사는 "3D프린팅 기술을 디스플레이 산업에 적용한 사례는 전 세계에서도 찾아보기 힘들다"고 전히며 "흔히 외산 장비에 의존하는 3D프린팅 연구와는 달리, KERI의 기술은 3D프린팅 소재부터 원천기술 및 장비까지 '통합 솔루션'을 개발한 완전한 기술독립의 실현이다"고 밝혔습니다.


##참고자료##

 

 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 충청남도 보령시 큰오랏3길
  • 법인명 : 이웃집과학자 주식회사
  • 제호 : 이웃집과학자
  • 청소년보호책임자 : 정병진
  • 등록번호 : 보령 바 00002
  • 등록일 : 2016-02-12
  • 발행일 : 2016-02-12
  • 발행인 : 김정환
  • 편집인 : 정병진
  • 이웃집과학자 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2016-2024 이웃집과학자. All rights reserved. mail to contact@scientist.town
ND소프트