DGIST 에너지공학과 양지웅 교수 연구팀이 신축성이 뛰어나고 색 재현력이 우수한 차세대 디스플레이 핵심 소재를 개발했습니다.

연구팀은 UNIST 최문기, 박종남 교수팀과 서울대학교 김대형 교수팀과 공동연구를 통해 색을 변환하는 고성능 색 변환 층을 기존보다 더 유연하고 선명하게 구현했으며, 이를 적용한 '스트레처블 마이크로 LED 디스플레이' 개발에도 성공했습니다.

양 교수팀은 최근 차세대 디스플레이 소재로 주목받는 양자점과 고무처럼 늘어나는 신축성 고분자를 직접 연결할 수 있는 새로운 기술을 세계 최초로 개발했습니다.

이를 통해 높은 색 재현성과 동시에 50% 이상 늘어나도 성능이 유지되는 색 변환 층을 만들어, 해당 소재를 마이크로 LED 어레이와 결합해 실시간 압력 감지가 가능한 '스트레처블 마이크로 LED　디스플레이'를 구현했습니다.

양자점은 선명한 색 표현이 가능한 나노미터 크기의 소재로, 최근 고화질 디스플레이에 널리 활용되고 있지만, 이를 유연한 디스플레이에 적용하기 위해 고분자와 혼합하면 입자가 뭉치거나 색이 새는 문제 등이 발생해 실제 상용화에는 한계가 있었습니다.

양 교수팀은 친환경 양자점 표면에 새로운 분자를 결합해 신축성 고분자와 화학적으로 연결되는 '가교 네트워크'를 형성함으로써 이 문제를 해결했습니다.

이 기술을 통해 제작된 색 변환 층은 313PPI 수준의 고해상도를 구현하면서, 최대 50%까지 늘어나도 99% 이상의 색 변환율을 유지해, 지금까지 보고된 관련 기술 중 세계 최고 수준을 구현했습니다.

연구팀은 또, 이 색 변환 층을 마이크로 LED와 통합해 실제로 작동하는 풀컬러 스트레처블 디스플레이를 구현하고, 이를 로봇 피부 및 웨어러블 헬스케어 모니터링 센서에 적용해 기술의 실용성도 입증했습니다.

양지웅 교수는 "이번 연구는 기존 양자점 기반 색 변환 기술의 한계를 극복하고, 유연성과 해상도를 동시에 만족하는 세계 최초의 성과"라며, "웨어러블 전자기기, 로봇 피부, 스마트 헬스케어, 인간 기계 인터페이스 등 다양한 분야로 확장 가능성이 매우 크다"라고 밝혔습니다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 나노 및 소재 기술 개발 사업과 개인 기초연구 사업 등의 지원을 받아 수행했으며, 연구 결과는 재료과학 분야 최고 권위의 국제 학술지 Advanced Materials에 2025년 8월 게재됐습니다.