DGIST, 세계 최고 밝기 ‘신축성 양자점 디스플레이’ 개발

DGIST(총장 이건우) 에너지공학과 양지웅 교수 연구팀이 피부처럼 자유롭게 늘어나면서도 선명한 화질을 유지하는 초고해상도 신축성 양자점 디스플레이(QLED) 원천기술을 세계 최초로 개발했다. UNIST 최문기 교수 연구팀, 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 김대형 부연구단장 연구팀과 공동으로 개발한 이번 기술은 향후 차세대 신축 디스플레이의 상용화 가능성을 크게 넓힐 것으로 기대된다.

화면을 자유롭게 늘리고 변형할 수 있는 '스트레처블(Stretchable) 디스플레이'는 폴더블과 롤러블을 넘어 차세대 웨어러블 기기와 전자 피부를 구현할 핵심 기술로 주목받고 있다. 하지만 기존 기술은 화면을 늘릴 때 빛을 내는 발광부는 그대로 두고 전선(배선부)만 늘어나는 방식이어서, 화면이 늘어날수록 빛을 내는 면적의 비율이 줄어들어 화질이 크게 떨어지는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 픽셀 자체가 고무줄처럼 늘어나는 '본질적 신축성(Intrinsically stretchable)' 기반의 발광 소자 연구가 활발히 진행돼 왔다. 그러나 고무처럼 부드러운 신축 발광층을 미세한 고해상도 픽셀 형태로 정밀하게 가공하기가 매우 까다로웠고, 기존 유기전자 복합소재로는 색 재현력과 밝기가 현저히 떨어지는 문제가 있었다.

양지웅 교수 등 공동 연구팀은 이런 난제를 해결하기 위해 초고해상도 신축 QLED 제작 공정인 'LIFT' 기술을 새롭게 고안했다. 이 기술은 스스로 빛을 내는 나노 입자인 양자점과 고무처럼 늘어나는 탄성 고분자를 화학적으로 결합한 뒤, 도장을 찍듯 표면에 미세한 패턴을 전사하는 방식이다. 특히 발광층의 표면을 특수 처리해 전기가 잘 통하게 하고 접착력을 높여, 미세한 패턴 형성과 우수한 발광 성능을 동시에 잡아냈다.

그 결과, 연구팀은 1인치당 픽셀 수가 1만 6000개(1만6000 PPI)에 달하는 초고해상도 패턴을 구현하는 데 성공했으며, 빨강, 초록, 파랑(RGB) 신축 발광층을 활용해 고품질의 다색 화소도 완성했다. 새로 개발된 소자의 최대 밝기는 5만3300니트(nit)로, 기존 신축 발광소자가 1만5000니트 이하에 머물던 한계를 훌쩍 뛰어넘어 스트레처블 소자 중 세계 최고 수준을 기록했다. 이 소자는 원래 길이보다 65%가량 늘어나도 기계적 손상이나 화질 저하 없이 안정적으로 작동했다.

양지웅 DGIST 교수는 “이번 연구는 양자점 복합체의 신축성을 유지하면서도 표면과 계면을 정밀하게 제어해 미세한 화소 제작과 발광 성능 향상을 동시에 달성했다는 데 큰 의미가 있다”며, “소재의 화학적 설계와 정밀 가공 기술을 성공적으로 융합해 향후 차세대 신축 디스플레이의 상용화 가능성을 크게 넓힐 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 '글로벌영커넥트' 및 '중견연구' 사업 등의 지원을 받아 수행됐다. 이번 연구 결과는 나노 분야 세계적 권위지인 'Nature Nanotechnology'에 2026년 9월 온라인 게재됐다.