국내 연구진이 산업용 잉크젯 프린팅 공정을 활용해 하나의 기판 위에 OLED 발광층과 양자점(QD) 색변환층을 연속 적층하는 QD-OLED 패널 기술을 구현했다. 기존 2기판 접합 방식의 공정 복잡도를 줄이고, 차세대 디스플레이 산업화 가능성을 높인 성과로 평가된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 3일, ㈜고산테크·덕산네오룩스㈜와 공동으로 ‘단일 기판 적층형 QD-OLED’ 집적 기술을 개발했다고 밝혔다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 국제 학술지 『Chemical Engineering Journal』에 게재됐다.

현재 상용 QD-OLED는 청색 OLED 발광 기판과 QD 색변환 기판을 별도 제작한 뒤 접합하는 2기판 구조가 일반적이다.

이 방식은 충진재층과 합착 공정이 추가돼 패널 두께와 제조 복잡도가 높아진다는 한계가 있다.

연구진은 청색 OLED 광원 위에 박막봉지(TFE)층을 형성하고, 그 위에 블랙 픽셀 정의층(Black PDL)과 QD 색변환층을 직접 쌓는 구조를 적용했다.

이를 통해 별도의 QD 기판 없이도 단일 기판에서 두 층을 연속 제작할 수 있는 공정 가능성을 확인했다.

이번 기술의 핵심은 세 가지 기술 요소의 통합에 있다.

덕산네오룩스㈜는 100℃ 이하 저온 공정에서도 안정적으로 형성 가능한 고종횡비 Black PDL 소재를 개발해 하부 OLED 소자에 대한 열 영향을 최소화했다.

㈜고산테크는 다수 노즐 기반 잉크젯 헤드로 QD 잉크를 미세 화소 영역에 정밀 토출할 수 있는 공정 제어 기술을 제공했다.

ETRI는 이들 소재·부품·장비 기술을 통합해 패널 제작 공정을 최적화했다.

연구진은 6인치 기판에 총 18만 4,800개 서브픽셀을 구현하고 141ppi 화소 밀도를 달성했다.

이는 65인치 8K TV급 디스플레이에 요구되는 수준과 유사하다고 연구진은 설명했다.

단위 소자 실험에 그치지 않고 6인치급 패널 수준에서 공정을 검증했다는 점에서 산업화 가능성이 높다는 평가다.

ETRI 실감디스플레이연구실 권병화 박사는 “소재부터 공정, 패널 제작까지 이어지는 전주기 기술 기반을 확보한 만큼 향후 초고해상도 혼합현실(MR)·확장현실(XR)용 디스플레이 시장 선점에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 산업통상자원부·한국산업기술평가관리원(KEIT) 산업기술혁신사업 ‘Flexible QD-OLED용 Inkjet Printing 소재·부품·장비 개발’과 ETRI 기본사업 ‘초실감 공간 소자 기술 연구’의 지원으로 수행됐다.