상업적 마인드를 갖춘 화학
Mar 7, 2022
5 분 읽기
스마트켐의 수석 과학자가 스케일링 재료, 유기 반도체, 퀀텀닷에 대해 이야기합니다.
글 로라 비스턴
일러스트 앨런 마티아스
베벌리 브라운 박사는 인쇄 전자 분야의 최고 전문가입니다. 20여 년 전부터 이 분야에서 일해 온 그녀는 디스플레이 기술의 원동력인 유기 반도체 기술 분야의 세계 최고 전문가 중 한 명입니다.
재료 과학자로서 폭넓은 경력을 쌓은 브라운 박사는 글래스고 대학교에서 합성 유기 화학 박사 학위를 취득하고, 임페리얼 케미컬 인더스트리의 신과학 연구 그룹에서 18년간 근무했으며, 2014년 스마트켐에 합류하기 전에는 제네카와 국립 공정 혁신 센터(CPI)에서 근무한 경력이 있습니다.
수석 과학자는 1999년부터 유기 전자 분야에서 재료 성능이 크게 향상되었다고 말합니다.
오늘날의 핵심 과제는 우리가 개발한 자료 세트를 업계에서 활용하도록 하는 것입니다."
브라운 박사와 그녀의 팀은 유기 박막 트랜지스터(OTFT), 미니 LED(약 0.1밀리미터 크기)를 구동하는 화학을 연구하고, 분할된 백라이트 유닛에서 LED 광량을 국부적으로 제어하여 이미지의 명암비를 향상시키는 풀 어레이 로컬 디밍(FALD) 프로세스를 개발하는 데 일조했습니다.
SmartKem은 현재 16개의 특허 제품군, 122개의 특허를 획득하고 30개의 특허를 출원 중이며 광범위한 회사 영업 비밀 라이브러리를 보유하고 있습니다.
우리 대부분은 TV나 노트북의 액정 디스플레이를 볼 때 밝고 화려한 픽셀에 익숙하지만, 이를 구동할 수 있는 적절한 전자 장치가 없으면 픽셀이 빛을 발하고 환상적인 색상을 만들어낼 수 없습니다.
브라운 박사에 따르면 "섹시한 부분은 색상 표현입니다."라고 합니다.
디스플레이 맨 뒤쪽에는 그녀의 작품과 이미지를 생성하는 빨강, 녹색, 파랑 픽셀을 구동하는 수만 개의 미크론 크기의 유기 전계 효과 트랜지스터로 제조된 스마트켐의 유기 화학 물질을 볼 수 있습니다.
브라운 박사는 "OLED 디스플레이든 LCD 디스플레이든 모두 이미지를 생성하기 위해 트랜지스터 백플레인이 필요합니다."라고 설명합니다. "이러한 보이지 않는 '백룸' 발명품이 없었다면 디스플레이 전면에서 고해상도, 고대비 이미지를 얻을 수 없었을 것입니다."
국부적인 디밍 백라이트는 최종 사용자에게 환상적인 이미지를 제공한다고 그녀는 덧붙입니다. "훨씬 더 나은 색 밝기, 매우 높은 명암비 덕분에 액정 디스플레이(LCD)와 같은 아주 오래된 기술이 새로운 생명을 얻고 더 비싼 OLED TV와 경쟁할 수 있게 되었습니다."
능동형 유기 반도체 부품과 그에 수반되는 모든 수동형 층간 화학을 개발한 SmartKem은 매우 안정적인 유기 전자 기술 플랫폼을 개발했습니다.
"우리는 6가지 잉크를 판매하며 이 잉크는 전체 트랜지스터 백플레인을 만드는 데 사용됩니다."라고 브라운 박사는 말합니다. "우리가 하는 일은 산업 규모의 제조 공정에서 매우 세심하게 보호할 필요가 없도록 주변 환경에서 바로 사용할 수 있는 잉크를 제조하는 것입니다."
"디스플레이 제조업체가 최소한의 자본 투자로 생산 라인에서 사용할 수 있는 제품입니다."
반도체와 퀀텀닷의 결합
처음에는 유기 트랜지스터가 LCD나 전기영동 디스플레이(Amazon Kindle)에 사용되었지만, 브라운 박사는 이 과학이 지문 인식이나 바이오센서와 같은 응용 분야에서 주목받고 있다는 점에 주목했습니다.
"이것은 엄청난 일입니다."라고 그녀는 말합니다."이 기술이 감지 애플리케이션과 보안 애플리케이션으로 마이그레이션되는 것을 보게 될 것입니다. 플라스틱 전자제품의 적합성은 이제 막 실현되기를 기다리고 있습니다."
단기적인 응용 분야는 디스플레이 분야라고 생각합니다."
첨단 디스플레이를 위한 차세대 저비용 솔루션 인쇄 마이크로LED 및 퀀텀닷 소재를 개발할 계획입니다.
이번 계약에서 브라운 박사는 유기 화학을 발명하는 역할을 맡게 되는데, 이는 그녀에게 아주 잘 맞는 분야입니다.
"저는 기기 뒷면의 화학적 결합이 마음에 듭니다."라고 말하며 파트너십의 첫 번째 단계이자 단기적인 성과는 전체 디스플레이 프로토타입을 만드는 것이라고 설명합니다.
스마트켐의 백플레인 트랜지스터와 마이크로LED, 나노시스의 퀀텀닷 향상 기술을 사용하여 최종 제품은 OLED 디스플레이와 경쟁할 수 있는 고휘도, 고대비, 고색재현율 디스플레이가 될 것입니다.
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장기적으로는 유기 트랜지스터와 전계발광 퀀텀닷을 원하는 기판에 직접 저온에서 증착할 수 있는 올 프린팅 디스플레이를 제공하기 위해 적층 인쇄 기술을 평가할 것입니다.
이 파트너십의 목표는 트랜지스터와 모든 전자 장치를 포함한 모든 레이어를 인쇄하는 완전한 솔루션 인쇄 디스플레이를 달성하는 것이며, 이는 업계에 진정한 파괴적 혁신을 가져올 것입니다.
장기전을 위한 발명
디스플레이 기술의 차선책을 기다리는 사람들에게는 이 첨단 화학에 대한 탐구가 어렵게 느껴질 수 있지만, 브라운 박사는 앞으로 몇 달 동안 그녀와 그녀의 팀이 해야 할 일에 활력을 불어넣고 있는 것 같습니다.
그녀의 경험에 따르면 과학자로서의 가장 큰 도전과 보람 중 하나는 "해결해야 할 기술적 문제가 부족하지 않다는 것"입니다.
80%는 절망의 계곡(일이 잘 풀리지 않는 곳)에 있다고 말하고 싶어요."라고 그녀는 웃으며 말합니다. "80%는 절망의 계곡이고 20%는 행복감의 계곡입니다."
브라운 박사는 비정질 실리콘과 인듐 갈륨 아연 산화물이 생산에 완전히 최적화되기까지 거의 20년이 걸렸다고 회상합니다.
그래서 그녀는 시야를 수평선으로 유지합니다.
현재 스마트켐은 주변 환경에서 바로 사용할 수 있도록 제조된 잉크를 만드는 데 주력하고 있으며, "대기 오염 물질로부터 매우 세심하게 보호할 필요가 없으므로 디스플레이 제조업체는 최소한의 자본 투자로 라인에 사용할 수 있습니다."라고 그녀는 말합니다.
나노시스의 퀀텀닷 기술을 사용하여 마이크로LED 또는 나노LED 디스플레이를 제조할 수 있는 스마트켐의 OTFT 백플레인을 통해 디스플레이의 미래는 밝을 뿐만 아니라 저전력, 비용 효율적이고 견고하며 유연하고 가벼워질 것입니다.
"이번 협업이 매우 기대됩니다."라고 브라운 박사는 말합니다. "양측의 케미스트리가 매우 겹치는 부분이 많아요. 그리고 정말 멋진 제품을 만들 수 있을 것 같아요."
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