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Technology 나노기술동향
한국연구재단(이사장 노정혜)은 주상현 교수 연구팀(경기대)이 퀀텀닷 소재와 투명전극 용액을 하나의 펜 속에 탑재시킨 펜드로잉 방식의 디스플레이 제작기술을 개발했다고 밝혔다.
펜드로잉 방식이란 그림을 그리듯 누구나 언제 어디서든 드로잉 펜만을 이용하여 원하는 크기와 모양으로 디스플레이를 손쉽게 제작하는 기술로 기존 사각형의 모니터, 스마트폰, 네비게이션 등을 벗어날 수 있는 실마리가 될 것으로 기대된다.
휴대가 간편하고 이동이 용이해 장소와 시간의 제약을 받지 않는 펜드로잉 방식은 종이, 플라스틱, 아크릴판 등 어디든 구현할 수 있고 각지거나 굴곡이 있는 표면에도 제작할 수 있다. 때문에 건물외벽, 자동차 등 종전 실내·외 디스플레이는 물론 높은 산악지대나 섬 등 기존 디스플레이 설치가 어려운 장소에도 구현할 수 있는 한편 고정된 사각형 프레임을 벗어난 사용자 맞춤형 디스플레이를 견인할 수 있을 것으로 기대된다.
전극층부터 발광층까지 디스플레이 제작의 전 과정을 펜 하나에 담아낸 이번 성과는 진공환경 하에서 반도체와 장비를 사용하는 일반적인 디스플레이 제작방식과는 차별화된다. 기존에 일부 한, 두개 전극층 또는 발광층에 대해서만 제한적으로 펜 드로잉 방식을 적용한 사례와도 차별화된다.
핵심은 고효율·고휘도·고색감의 하이브리드 퀀텀닷 소재(발광용액)와 고투명도·저저항 투명전극용액(전도성 용액)을 하나의 펜 속에 탑재시킨 데 있다. 전극층으로 사용하는 2종의 전도성 용액을 합성하고 펜/스프레이 공정에 적합하도록 최적화하는 한편, 발광층으로 사용하는 4종의 발광용액을 최적화하여 하나의 펜 속에 담은 것이다.
드로잉 과정에서 손상되지 않는 균일한 박막형성을 유도하는 한편, 드로잉 속도나 드로잉 사이클 횟수, 기판 온도 등을 조절함으로써 각 층의 두께와 균일도를 정밀하게 제어하는 기술을 확보했다. 이를 통해 투명하고 휘어지는 한편 우수한 색 재현율과 선명한 칼라, 양면발광 등 기존 디스플레이에 견줄만한 성능을 확보 했다는 설명이다.
연구팀은 향후 펜드로잉 기법의 해상도를 높여 새의 깃털이나 사람의 눈썹처럼 미세한 펜터치가 가능하도록 연구를 계속할 계획이다. 경기대 주상현 교수가 주도하고 정상미 박사, 임태경 박사(공동 제1저자)가 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노소재원천기술개발사업, 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communi cations)’에 9월 24일 게재됐다.
주상현 교수는 “디스플레이 제작에 필요한 핵심소재와 부품을 전량 일본에서 수입하고 있어 새로운 방식의 미래형 디스플레이 제작기술이 절실한 상황에서 이번에 개발된 펜드로잉 디스플레이 개발이 그 첫 단추가 되었으면 하는 바람이다”이라고 설명했다.
* 논문명 : Pen Drawing Display (Nature Communications)
