선명한 색 내는 삼성 QLED TV의 비법은? 크기에 따라 방출 파장을 조정하는 ‘퀀텀닷’ 소재

삼성전자가 삼성 QLED TV의 핵심인 퀀텀닷 기술의 원리와 적용기술을 소개했다. 크기에 따라 방출되는 파장을 조정할 수 있는 퀀텀닷 소재를 이용한 퀀텀닷 필름을 이용해 QLED TV가 선명한 색을 낼 수 있다는 설명이다.

4일 삼성전자 뉴스룸은 ‘리얼 퀀텀닷 인터뷰’에서 현택환 서울대학교 화학생물공학부 석좌교수와 이도창 카이스트 생명화학공학과 교수, 그리고 손상현 삼성전자 선행디스플레이랩장의 인터뷰를 통해 퀀텀닷에 대해 설명했다.

퀀텀닷은 크기가 굉장히 작고 물성이 특이한 반도체 나노 결정이다. 크기가 머리카락 굵기의 수만 분의 1에 불과할 정도로 작아 10억 분의 1미터인 ‘나노미터(nm)’ 단위로 측정한다. 반도체는 나노미터 단위로 크기가 작아지면 벌크(bulk, 덩어리) 상태일 때와 달리 전기적, 광학적 특성이 크게 변한다.

크기에 따라 방출되는 파장을 조정할 수 있는 퀀텀닷은 태양전지, 광촉매, 의료, 양자 컴퓨터 등 여러 분야에서 주목받았지만, 가장 먼저 상용화 성과를 낸 것은 디스플레이 산업이었다.

손상현 삼성전자 선행디스플레이랩장은 “삼성이 퀀텀닷에 주목했던 이유 중 하나는 뾰족한 꼭지점을 갖는 컬러였다”며 “파장이 좁고 형광성이 높아 다양한 컬러를 정확하게 표현하는 데 적합하기 때문”이라고 설명했다.

퀀텀닷을 디스플레이 제품에 사용하려면 높은 성능을 오랫동안 지속할 수 있는 장치가 필수적이다. 삼성 QLED는 이를 위해 ‘퀀텀닷 필름’을 채택했다.

이도창 카이스트 생명화학공학과 교수는 “퀀텀닷 필름은 빛을 잘 빠져나가게 하면서 효율적으로 광변환을 이끌어내야 하는 등 요구 사항이 많다”며, “퀀텀닷이 가지고 있는 광특성을 필름으로 어떻게 구현하느냐가 디스플레이의 색 재현율을 결정한다”고 강조했다.

이 교수는 “퀀텀닷은 소재 개발 이후에도 내구성 강화를 통한 안정성 확보가 중요한데 삼성전자의 인듐 포스파이드(InP)를 활용한 퀀텀닷 합성과 필름 제작 기술은 높은 수준”이라며, “퀀텀닷 필름은 QLED TV의 핵심이자 삼성전자 기술 노하우의 산물”이라고 평가했다.

해당 인터뷰에서 삼성전자는 퀀텀닷 TV의 조건도 설명했다. 현택환 교수는 “퀀텀닷 TV의 정체성은 크기에 따라 밴드 갭 에너지를 조절하는 양자 제한 효과 발생 여부에 달려있다”며 “퀀텀닷 TV의 전제조건은 퀀텀닷 함유 여부”라고 강조했다.

이 교수는 “퀀텀닷 TV로 정의되기 위해서는 퀀텀닷이 핵심 광 변환 소재 또는 핵심 발광 소재로 기능해야 한다”며 “백라이트 유닛에 쓰이는 청색광을 충분히 흡광해 변환할 수 있을 정도의 퀀텀닷을 함유해야 할 것”이라고 말했다.

삼성전자는 2001년부터 퀀텀닷 기술 개발에 착수해 2015년 세계 최초 친환경 무(無)카드뮴 퀀텀닷 TV인 ‘SUHD TV’를 선보였다. 2017년엔 프리미엄 TV 라인업 ‘삼성 QLED’를 공개한 바 있다.

[녹색경제신문 = 조아라 기자]