기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 김대형 부연구단장과 현택환 단장 공동 연구팀이 종이처럼 자유자재로 접을 수 있는 QLED(양자점발광다이오드)를 개발했다고 27일 밝혔다.

QLED는 ㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 크기 반도체 입자인 양자점(Quantum dot)을 발광 물질로 활용한다.

기존 LCD(액정표시장치)와 달리 백라이트 등 부피가 큰 소자가 필요 없어 매우 얇은 두께의 디스플레이를 제작할 수 있다.

연구팀은 앞서 2015년 머리카락 두께의 30분의 1 수준인 3㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 두께의 초박형 QLED를 개발해 웨어러블 디스플레이 형태로 제작한 바 있다.

이번 연구에서는 종이접기를 하듯 초박형 QLED를 접어 나비, 비행기, 피라미드 등 다양한 형태의 3차원 폴더블 QLED를 만드는 데 성공했다.

이산화탄소 레이저를 이용해 QLED 표면에 증착된 에폭시 박막을 부분적으로 깎는 '선택적 레이저 식각 공정'을 개발, 식각된 부분을 쉽게 변형할 수 있도록 했다.

이를테면 종이접기의 접는 선을 만드는 것으로, QLED와 에폭시 박막 사이에는 은과 알루미늄 합금으로 된 식각 방지층이 있어 레이저에 의한 손상을 막아준다.

연구팀은 이 공정을 이용해 폴더블 QLED의 곡률 반경(휘어진 곡선을 이루는 원의 반지름)을 정밀하게 조절, 50㎛ 미만의 매우 작은 곡률 반경을 갖는 폴더블 QLED를 제작해 냈다.

곡률 반경이 작을수록 휘어짐을 넘어 날카롭게 접히는 수준을 구현할 수 있다.

또 500차례 이상의 반복적인 접힘에도 모서리를 포함한 모든 발광 면이 안정적으로 구동하는 모습을 보였다.

현택환 단장은 "롤러블 폰 등 차세대 폼팩터를 갖는 전자기기가 상용화를 앞둔 가운데, 전자 종이나 신문, 태블릿 등 소형 디스플레이 분야에서 유용하게 사용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 일렉트로닉스'(Nature Electronics) 지난 24일 자에 실렸다.