100%에 가까운 색 재현율이 강점
QD-LED 개발과 불량 없는 양자점의 대량 생산 이뤄져야
지금 우리는 IT 기기, 가전제품은 물론 자동차에 이르기까지 모든 기기에 디스플레이가 탑재되는 시대에 살고 있다. 디스플레이는 점점 더 선명하고 깨끗한 화질을 제공해 사용자들에게 생생함을 선물한다. 나아가 자연 그대로의 색을 재현하는 디스플레이를 만들기 위한 노력이 계속되고 있다. 양자점의 발전으로 우리는 그 목표에 가까워졌다. 양자점 디스플레이를 파헤쳐 보자.
디스플레이와 양자점의 결합
2015년 삼성전자는 세계 최초로 양자점을 도입한 디스플레이를 공개했다. 이때의 양자점 디스플레이는 LCD 방식에 양자점을 접목한 형태인 QD-LCD였다. LCD란 △백색의 빛을 내는 백라이트 △빛의 양을 조절하는 액정 △빛의 삼원색을 띠는 컬러 필터로 구성된 디스플레이다. 액정은 백라이트가 생성하는 빛의 양을 조절한다. 이에 컬러 필터의 빨간색, 초록색, 파란색의 농도가 조절되며 다양한 색이 만들어진다. 우리 학교 에너지과학과 임재훈 교수는 “디스플레이는 삼원색의 농도를 조절해서 다양한 색상을 만들어 내기 때문에 만들어 낼 수 있는 색상의 수는 삼원색이 얼마나 순도가 높은지에 의해 결정된다”고 설명했다. QD-LCD는 백라이트 위에 양자점 필름을 더해 삼원색의 색 순도를 높여 다양한 색을 만들어 낼 수 있다. 그러나 QD-LCD의 백라이트가 만드는 빛은 직진성을 가지고 있어 측면에서 바라보면 빛의 강도가 약해진다. 이에 디스플레이를 바라보는 방향에 따라 밝고 어두운 정도가 달라진다는 문제점이 있다. 또한 고려대 전기전자공학부 주병권 교수는 “LCD의 경우 액정이 커튼과 같은 역할을 한다”며 “빛의 양을 조절할 수는 있지만 완전히 차단하기는 어려워 검은색을 구현하기 어렵다”고 전했다. 이어 “밝고 어두움의 차이가 크지 않아 검은 하늘의 밝은 별과 같은 화면을 선명하게 만드는 데 한계가 있다”고 말했다.
양자점으로 높아진 디스플레이의 색 재현율
QD-LCD의 한계를 보완한 것이 QD-OLED다. QD-OLED는 발광형 디스플레이인 OLED의 일종으로 입자 크기를 조절해 원하는 색의 빛을 내는 양자점을 발광원으로 한다. 따라서 LCD와 달리 빛을 생성하는 백라이트와 빛의 양을 조절하는 액정이 불필요해 얇고 가벼운 디스플레이를 구현할 수 있다.
QD-OLED의 가장 큰 장점은 100%에 가까운 색 재현율을 보이는 것이다. 주 교수는 “양자점은 방출하는 빛의 스펙트럼 폭이 좁기에 순도 높은 색을 얻을 수 있어 색 재현율이 높다”고 설명했다. 이어 “LCD와 달리 QD-OLED의 경우 양자점의 빛을 끔으로써 완전히 검은색을 구현할 수 있어 밝고 어두움의 차이가 크다”고 덧붙였다. 또한 양자점은 빛을 전방위로 균일하게 발해 어느 각도에서 보더라도 균일한 색감과 명암을 전달할 수 있다. 양자점은 단순히 고순도의 다양한 색을 만들어 낼 뿐 아니라 균등하고 정확한 색상과 명암을 구현해 실제 자연에 가까운 색을 재현할 수 있다.
양자점 디스플레이의 미래
자체 발광하는 QD-OLED는 기존 LCD와 달리 발광원과 액정 사이의 상호작용이 불필요하다. 이에 디스플레이의 응답속도가 1만분의 1초 수준으로 매우 빠르다. 따라서 빠른 화면 전환에도 끊김과 지연 없이 선명한 화질이 제공돼 고화질 게임이나 스포츠 경기 시청에 현장감을 더한다. 한편 현재 QD-OLED는 빨간색과 초록색의 양자점만을 사용하고 있으나 더 높은 색 재현율을 위해 파란색의 양자점까지 발광원으로 하는 QD-LED가 개발 단계에 있다. 덧붙여 주 교수는 “아주 작은 입자에 불과한 양자점을 불량 없이 대량 생산해 내는 것이 양자점 디스플레이 분야의 가장 큰 숙제”라고 전했다.
