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QLED 기술은 무엇인가

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QLED 기술은 무엇인가

2020.10.15 00:01
동아사이언스DB
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삼성전자가 푸른색을 스스로 내는 양자점(퀀텀닷) 발광다이오드(QLED) 기술을 선보이면서 진정한 의미의 QLED TV가 나올지도 관심사다. 삼성전자는 미래 먹거리로 퀀텀닷 디스플레이를 꼽고 있다. 지난해 10월 퀀텀닷 디스플레이에 13조 1000억 원을 투자하겠다고 발표하기도 했다. 내년부터는 푸른색 유기발광다이오드(OLED)를 광원으로 하는 QLED 디스플레이를 양산할 계획이다.

 

삼성전자는 2015년 퀀텀닷 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2015에서 퀀텀닷을 처음 적용한 TV를 선보였다. 퀀텀닷은 인체에 해로운 카드뮴을 주로 활용해 왔는데 삼성전자가 비카드뮴 소재로 상용화한 디스플레이 기술을 선보이며 QLED 활용에 대한 대한 기대가 커졌다. 이후 삼성은 액정표시장치(LCD) 디스플레이 다음 기술로 QLED를 지목하고 이를 활용한 디스플레이를 개발해 왔다.

 

시판중인 QLED TV는 스스로 빛을 내는 퀀텀닷은 아니다. 퀀텀닷은 전류를 받아 바로 빛을 내는 전계발광(EL) 방식과 빛을 받아 다른 파장의 빛으로 변화시키는 광발광(PL) 두 가지 종류가 있다. 이중 QLED TV에는 광발광 퀀텀닷이 쓰인다.

 

지금의 QLED는 파란색 발광원을 뒤에 둔 후 앞에 적색 퀀텀닷과 초록색 퀀텀닷 컬러필터를 부착하는 방식이다. 붉은색과 녹색은 푸른색 광원을 흡수해 다시 빛을 발산하는 퀀텀닷이 내는 색이다. 파란색은 발광원에서 나오는 빛이 그대로 눈에 들어온다. 때문에 진정한 의미의 QLED 디스플레이는 아니라는 의견도 나온다. 백라이트가 필요한 LCD와 기본 원리가 같기 때문에 ‘퀀텀닷(QD)-LCD’라고 표현하기도 한다.

 

퀀텀닷은 크기가 작고 특정 파장대의 빛만을 내기 때문에 선명한 색을 드러내기에 유리하다. 두께도 얇게 만들 수 있어 마음대로 휘어지는 디스플레이를 만들기에도 적합하다. 하지만 스스로 빛을 내지 않고 청색광 OLED를 광원으로 활용하면 이같은 장점을 발휘하기 어려워진다.

 

삼성전자도 자발광 QLED 소재개발에 나서고 있다. 장은주 삼성전자 종합기술원 펠로우 연구팀은 지난해 11월 전계발광 방식의 ‘자발광 QLED’ 소자의 발광 효율 21.4%를 달성하고 소자 구동 시간을 100만 시간으로 구현한 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표했다.

 

연구팀은 빛의 손실을 줄이기 위해 소자에서 빛을 내는 퀀텀닷(코어) 표면 산화를 억제하고, 코어 주위를 둘러싸는 껍질인 쉘을 대칭 구조로 균일하게 성장시키면서 두께를 증가시켜 에너지 손실을 최소화하는 기술을 개발했다. 외부 환경으로부터 쉘과 코어를 보호하는 쉘 표면의 리간드는 짧게 만들어 전류가 들어가는 속도를 높여 발광 효율은 높이고 수명은 늘렸다.

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