세계 최초 3D프린팅 초고화질 디스플레이 기술 선보여

국내 연구진이 세계 최초로 3D 프린터를 이용해 8K QLED TV보다 56배 높은 초고해상도 나노 디스플레이를 만들 수 있는 기술을 선보였다.

한국전기연구원(KERI) 나노융합연구센터 표재연·설승권 박사진이 3D프린터를 이용해 나노미터급 화소를 갖는 초고해상도 디스플레이를 제조할 수 있는 ‘나노포토닉 3D프린팅 기술’을 세계 최초로 개발했다고 12일 밝혔다.

디스플레이 패널에서 퀀텀닷(양자점) 화소를 3차원으로 인쇄할 수 있는 기술이다. 퀀텀닷은 빛이나 전기 자극을 받으면 다양한 색을 띤 빛을 발생시키는 나노입자다. 색 순도와 안정성이 높아 TV와 스마트폰, 태블릿 등 다양한 전자제품에서 디스플레이에 널리 사용되고 있다.

디스플레이에서 해상도를 높이려면 같은 공간에 더 많은 화소를 넣어야 한다. 이를 위해 많은 기업과 연구자들은 화소 크기를 줄이고 있다. 그런데 이 방법은 크기가 줄어든 만큼 밝기가 줄어드는 단점이 발생한다.

연구진은 화소를 3차원으로 만들면 같은 해상도라도 빛 밝기를 충분하게 얻을 수 있다는 생각으로 연구를 시작했다. 그리고 독자적인 3D프린팅 기술을 활용해 폭 620나노미터, 높이 1만 나노미터 수준으로 디스플레이 화소를 만들었다.

이렇게 만든 디스플레이는 기존 방식보다 2배 이상 밝았다. 또 현재 나온 8K QLED TV의 100PPI(1인치당 화소 개수) 해상도보다 56배나 높은 5,600PPI 해상도를 선보였다. 현재 상용화된 최고 해상도인 1,000PPI의 5배가 넘는 수준이다.

이에 따라 초고해상도를 필요로 하는 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 분야를 비롯해 다양한 미래 첨단 디스플레이 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 또 3D프린팅 기술을 응용해 초고밀도 데이터 저장매체, 3차원 구조 초고해상도 암호 패턴을 이용한 위조방지 기술, 카메라 센서 등 다양한 분야에도 활용할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

원천특허 출원을 마친 연구진은 조만간 수요기업을 찾아 3D프린팅을 활용한 초고해상도 디스플레이 기술 상용화에 나설 계획이다.

표재연 박사는 “3D프린팅 기술을 디스플레이에 적용한 사례는 세계에서 찾기 힘들다”며 “3D프린팅 소재부터 원천기술과 장비까지 통합 솔루션을 자체적으로 개발해 완전한 기술독립을 이뤄냈다”고 말했다.

이 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회 나노(ACS Nano)' 지난달 31일에 게재됐다.

박응서 머니투데이방송 MTN 선임기자