퀀텀닷(QD·양자점)을 활용해 유기발광다이오드(OLED)의 색재현율을 한층 강화시킬 수 있을 전망이다. 액정표시장치(LCD)는 물론 기존 OLED로도 만족시키기 어려운 Rec.2020과 같은 광범위한 색공간을 지원하기 위함으로 풀이된다.

14일 CK디스플레이사업단, 한국정보디스플레이학회 충청지부 주최로 호서대학교 아산캠퍼스에서 진행된 충청 디스플레이 포럼에서 경기대학교 김지완 교수는 QD의 활용범위가 한층 넓어질 것이라고 밝혔다. QD는 지름이 수 나노미터(nm)인 반도체 나노 입자를 말한다. 양자구속, 양자가둠 효과(Quantum Confinement Effect) 같은 양자역학(量子力學, Quantum Mechanics)적 특성을 지니고 있다.

현재 QD는 삼성전자가 QLED TV를 통해 상용화했다. 지금은 빛이 QD를 거치면서 발광(Photo Luminescence, PL)하는 방식이지만, 전기를 흘리면 발광(Electron Luminescence, EL)하는 방식, 이른바 ‘자발광’을 위한 연구개발(R&D)도 추진하고 있다.

다만 QD 시트를 LCD 패널에 장착하는 형태라 LCD가 가지고 있는 근본적인 한계는 벗어나기 힘들다는 게 김지완 교수의 설명이다. “(삼성전자가) QD로 색재현성을 확보했으나 해상도, 시야각 문제를 해결할 수 있는 물질은 아니다”라며 “EL(자발광) 솔루블 프로세스(잉크젯, 용액공정) 기반으로 플렉시블 디스플레이를 만들면 OLED와도 경쟁할 수 있다”고 말했다.

업계에서는 궁극적으로 PL에서 EL로 QD가 진화할 것으로 보고 있다. 이 과정에서 용액공정 OLED는 선택이 아닌 필수다. 실제로 이 분야에서 가장 적극적인 움직임을 보이고 있는 중국 TCL은 RGB에 용액공정을 덧붙여 OLED TV 대중화를 이끌고 이후에 QLED로 진입하겠다고 밝힌 바 있다. 지난 5월에 미국 로스앤젤레스에서 열린 ‘국제정보디스플레이학회(SID) 2017’에서 EL 4.8인치 QLED를 공개해 가능성을 내비쳤다.

용액공정의 가장 큰 장점은 대면적 대응과 함께 재료를 덜 쓰면서 수율을 높이는 것에 있다. 아직까지 QD는 OLED보다 가격이 훨씬 비싸다. 용액공정으로 OLED 생산량을 늘려 중저가 라인에 대응하고 EL QLED로 프리미엄 시장을 공략하겠다는 게 TCL의 속내다.

한편 일반적으로 QD 소재는 무기물로 알려져 있지만, 코어와 코어를 둘러싸고 있는 쉘만 무기물이고 에너지를 주고받으면서 QD 소재를 일정 크기까지 키우기 위한 리간드는 유기물을 쓴다. 삼성전자는 리간드가 유기물이어서 발생할 수 있는 수명 문제를 비롯해 에너지준위 차이로 인한 효율 문제, QD 소재를 발광층에 패터닝하는 기술 등의 기술적 한계를 시간을 두고 극복할 계획이다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr