디스플레이 더 얇고 선명하게…차세대 QD-OLED 집적 기술 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 디스플레이 소부장 기업들과 협력해 차세대 QD-OLED 패널의 구조적 한계를 줄일 수 있는 공정 기술을 구현했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ㈜고산테크, 덕산네오룩스㈜ 등과 공동으로 산업용 잉크젯 프린팅 공정을 활용해 '단일 기판 적층형 QD-OLED' 패널 기술을 구현했다고 2일 밝혔다.

QD-OLED는 유기발광다이오드(OLED)가 내는 청색 빛을 양자점(QD) 소재가 적색과 녹색으로 바꿔 선명한 색을 구현하는 디스플레이 기술이다. 기존 OLED 방식과 달리 순수하고 정밀한 삼원색을 표현해 압도적인 화질을 제공한다.

양자점은 입자 크기에 따라 서로 다른 색의 빛을 내거나 변환하는 수 나노미터 크기의 반도체로, 디스플레이에서 높은 색순도와 색재현율을 구현하는 핵심 소재로 꼽힌다.

현재 상용 QD-OLED는 일반적으로 청색 OLED 발광 기판과 QD 색변환 기판을 별도로 제작한 뒤 접합하는 구조다. 두 기판 사이에 충진재층이 필요하고 기판 정렬과 합착 공정이 추가돼 패널 두께와 제조 복잡도가 크다.

연구진은 한계를 줄이기 위해 청색 OLED 광원 위에 박막봉지(TFE)층을 만들고 그 위에 블랙 픽셀 정의층과 QD 색변환층을 직접 쌓는 구조를 적용했다. 이를 통해 별도의 QD 기판을 붙이지 않고도 하나의 기판 위에서 OLED 발광층과 QD 색변환층을 연속적으로 제작할 수 있는 공정 가능성을 확인했다.

이번 기술의 핵심은 산업용 잉크젯 프린팅 장비와 100도 이하 저온 블랙 픽셀 정의층 소재·공정, QD 잉크 소재 기술을 하나의 제조 흐름으로 결합한 것이다.

단위 소자 수준의 실험에 그치지 않고 6인치급 패널 수준에서 공정을 검증했다는 점에서도 의미가 크다고 연구진은 설명했다.

특히 프리미엄 스마트폰과 폴더블 OLED에 적용되는 디스플레이 적층 기술(COE) 개념을 잉크젯 기반 QD-OLED 소자에 확대 적용하고, 이를 패널 수준까지 구현했다는 점이 주목된다.

연구진은 6인치 기판 위에 총 18만4800개의 서브픽셀을 갖는 QD-OLED 패널을 구현, 141ppi 수준의 화소 밀도를 달성했다. 이는 65인치 8K TV급 디스플레이에 요구되는 화소 밀도와 유사한 수준이다.

단일 기판 적층형 QD-OLED 기술은 패널 두께를 줄이고 기판 합착 공정을 단순화하며 정렬 오차를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 향후 대형 프리미엄 디스플레이는 물론, 얇은 폼팩터와 높은 화소 집적도가 요구되는 혼합현실(MR)·확장현실(XR)용 디스플레이 분야로도 활용 범위가 확대될 것으로 기대된다.

권병화 실감디스플레이연구실 박사는 "소재부터 공정, 패널 제작까지 이어지는 전주기 기술 기반을 확보한 만큼 향후 초고해상도 MR·XR용 디스플레이 시장 선점에 기여할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원(KEIT)의 산업기술혁신사업 지원을 받아 수행됐다.

연구 성과는 화학공학 분야 국제 학술지 '화학공학저널(Chemical Engineering Journal)'에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr