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[IT뉴스]동전 크기에 1000만화소 담기는 양자점 디스플레이

온카뱅크관리자

2026-04-23 10:47:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> UNIST 연구진 "XR 기기 적용 기대" 
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 <img alt="연구팀이 개발한 RGB 양자점 패턴과 10x10 양자점 발광다이오드(LED) 배열 이미지. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104334054xhgf.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="ZRZR4ye4eI" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104334054xhgf.jpg" width="658">
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 연구팀이 개발한 RGB 양자점 패턴과 10x10 양자점 발광다이오드(LED) 배열 이미지. UNIST 제공
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 국내 연구팀이 매우 작은 공간에 양자점(퀀텀닷) 화소를 성능 저하 없이 촘촘히 배열하는 기술을 개발했다. 동전 크기만한 공간에 1000만 화소 이상을 집적할 수 있어 눈과 화면 사이의 거리가 매우 가까운 확장현실(XR) 기기 등에 적용될 것으로 기대된다.
 울산과학기술원(UNIST)은 김봉수 화학과 교수와 강문성 서강대 교수, 강찬모 한국전자통신연구원 책임연구원 공동연구팀이 양자점을 좁은 공간에 반듯하게 배치할 수 있는 디스플레이 기술을 개발했다고 23일 밝혔다. 연구결과는 지난달 19일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 공개됐다.
 양자점은 수 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 크기의 작은 반도체 결정으로 크기, 모양, 성분 조성을 정밀하게 조절해 탄력적으로 다양한 특성을 구현할 수 있어 태양전지나 디스플레이 등 다양한 첨단 분야에 두루 사용된다. 특히 디스플레이 소자로 사용했을 때 밝기와 색 순도가 높아 주목받는 소재다.
 스마트글라스 같은 XR 기기 화면에 양자점을 쓰려면 1인치당 3000개 화소가 들어갈 정도로 화소 크기를 줄여야 한다. XR 기기는 화소가 크면 몰입감이 떨어지고 눈 피로를 유발한다.
 양자점을 배열하는 기존 포토리소그래피 방식은 고에너지 공정 조건 때문에 양자점의 성능이 저하되는 문제가 있다. 포토리소그래피는 빛과 감광물질을 활용해 반도체에 정밀한 패턴을 그리는 공정이다.
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 <img alt="포토레지스트막을 양자점 잉크를 가두는 틀로 활용한 제조 공정 모식도. 가교제를 첨가한 잉크를 가열하면 활성화된 가교제가 양자점 입자를 묶어주는 역할을 해 양자점이 용매에 씻겨나가지 않는다. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104335338grdb.png" data-org-width="680" dmcf-mid="uHfmABsAMc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104335338grdb.png" width="658">
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 포토레지스트막을 양자점 잉크를 가두는 틀로 활용한 제조 공정 모식도. 가교제를 첨가한 잉크를 가열하면 활성화된 가교제가 양자점 입자를 묶어주는 역할을 해 양자점이 용매에 씻겨나가지 않는다. UNIST 제공
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 연구팀은 포토리소그래피 공정에 사용되는 감광액(포토레지스트, PR)을 틀로 사용하는 새로운 공법을 개발했다. 빛으로 PR 층에 양자점이 배열된 공간을 미리 도려내고 그 위에 '양자점 잉크'를 얇게 도포하는 원리다. 틀 역할을 한 PR 층만 용매로 제거하면 반듯한 양자점 화소만 남는다.
 양자점 잉크 속에는 특수 가교제가 들어 있어 용매가 PR 층을 벗겨낼 때 잉크가 같이 씻겨나가지 않도록 했다. 가교제를 가열해 활성화하면 양자점끼리 서로 묶여 고정돼 모양이 유지된다. 기존 포토리소그래피 공정처럼 고에너지 자외선을 활용하지 않고 열 활성화 온도는 110℃로 낮아 손상이 발생하지 않는다.
 연구팀은 개발된 기술로 양자점 화소를 머리카락 굵기보다 수십 배 얇은 2마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m)로 배열하는 데 성공했다. 1인치당 4000개의 양자점 화소를 집적해 동전 크기에 1000만개 이상의 화소를 구현할 수 있다. 가로세로 10개 배열의 양자점 발광다이오드(LED)를 실제로 제작해 상용화 가능성도 보였다.
 김 교수는 "양자점 고유의 우수한 발광 특성을 유지하면서도 초고해상도 패터닝이 가능한 마이크로 제조 공정"이라며 "최근 애플과 삼성이 눈독을 들이는 차세대 XR 글라스와 마이크로디스플레이 시장에서 기술 경쟁력을 확보하는 데 기여할 것"이라고 밝혔다.
 &lt;참고 자료&gt; - doi.org/10.1038/s41467-026-70770-z
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 <img alt="왼쪽부터 김봉수 UNIST 교수, 강문성 서강대 교수, 강찬모 한국전자통신연구원 책임연구원, 함효빈 UNIST 연구원. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104336618ddeh.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="7RwzFcqFMA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/23/dongascience/20260423104336618ddeh.jpg" width="658">
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 왼쪽부터 김봉수 UNIST 교수, 강문성 서강대 교수, 강찬모 한국전자통신연구원 책임연구원, 함효빈 UNIST 연구원. UNIST 제공
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 [이병구 기자 2bottle9@donga.com]
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