“눈이 가요, 눈이 가. 양자점 TV에!” 세계 전자업체와 과학계가 양자점 [Quantum Dot, 퀀텀닷] TV에 주목하고 있습니다. 양자점 TV가 현재 주력인 유기발광다이오드 [OLED, 올레드]에 이은 차세대 주자로 손꼽히기 때문 입니다.
시장조사기관 IHS의 자료를 인용한 8월 28일 연합뉴스 보도에 따르면 양자점 디스플레이의 경우 연평균 110% 성장해 2020년 경 수요가 8700만대에 달하고 TV·태블릿 물량의 6%를 점할 것이란 예측입니다.
양자점은 전류를 흘리면 자체적으로 빛을 내는 양자, 量子, Quantum을 나노미터 [1nm=10억분의 1m] 단위로 넣은 반도체 결정을 일컫습니다. 양자점 TV의 경우 색 재현율이 올레드에 못지 않은데다 색 순도와 빛의 안정성이 뛰어나다는 평가가 일반적입니다.
양자점 TV는 특히 색의 영역을 확장해 고,高색역 디스플레이란 소리도 듣습니다. 양자점 입자는 크기가 작으면 파란색에 가깝고 크면 빨간색에 가까운 색을 발현해 크기에 따라 발광파장을 세밀하게 조절할 수 있어서 입니다. 기존 LCD 디스플레이의 색 재현율을 70%로 볼 때 양자점 TV는 110%에 이른다는 분석입니다.
과학계에 따르면 기존에 개발된 양자점 디스플레이의 경우 이 같은 특장점에도 불구하고 상용제품화에 일부 난제가 따른다는 지적입니다. 양자점의 원재료인 ‘발광소스’로 유해성 논란이 따르는 중금속인 카드뮴계열의 CdSe나 CdS가 사용되고 있는 것이 그 하나입니다.
또 발광소스로 무해한 탄소계열을 사용한 양자점 디스플레이의 경우 제조공정상 황산이나 질산으로 선처리 하고 환원과정에서 독성이 강한 하이드라젠이 쓴다고 합니다. 까닭에 수율이 낮고 제조 시간이 오래 걸려 비용증가의 요인이라는 해석입니다.
국제 과학계와 전자업체들은 이에 따라 비카드늄 계열의 양자점 디스플레이 기술 개발에 사활을 걸고 있다는 분석입니다. 국내 연구진이 양자점 디스플레이 제조에서 이 같은 기존 문제점을 해결한 획기적인 기술 (탄소계열의 흑연층간 화합물 합성 성공)을 개발해 시선집중입니다.
한국과학기술원 KAIST 신소재공학과의 전석우, 물리학과의 조용훈, 전기및전자공학과의 유승협 교수 공동 연구팀이 주인공인데요.
연구팀은 8월 28일 “자연에서 쉽사리 얻을 수 있는 흑연, 염(Salt), 물 3가지만을 이용해 지름 5nm, 두께 0.34nm고 크기가 매우 균일하면서도 높은 양자 효율을 보이는 ‘친환경 고품질 저비용의 ’그래핀 양자점 LED‘기술을 세계 최초로 확보했다”고 밝혔습니다.
[그래핀 Graphene = 흑연은 탄소가 평면적으로 볼 때 벌집모양인 육각형의 그물처럼 배열된 층으로 쌓인 구조로 되어 있는데 이 흑연의 한 층을 지칭. 영국의 가임과 노보셀로프는 상온에서 그래핀을 떼어낸 공로로 2010년 노벨 물리학상을 수상.]
연구팀은 먼저 발광 메커니즘을 규명한 그래핀 양자점을 제조한데 이어 이를 LED에다 증착시켜 이른바 ‘그래핀 양자점 LED’를 개발했다고 말했습니다.
전석우 교수는 “이번에 개발한 그래핀 양자점 LED를 갖고 테스트한 결과 기존 LED 휴대폰 디스플레이의 최대 밝기인 ‘수백 cd(칸델라)/㎡’를 훨씬 넘는 ‘1000 cd/㎡에 이르는 휘도를 나타냈다”고 설명했습니다.
이는 상용화 (대량생산) 가능성이 충분하다는 것을 입증하는 거란 얘깁니다. 전 교수는 다만 “아직은 발광효율에서 기존 LED 까지는 미치지 못한다”며 “발광 특성의 경우 향후 더욱 향상될 가능성이 높다”고 말했습니다.
이번 연구에 참여한 송성호 박사과정생은 “그래핀 양자점을 활용하면 종잇장처럼 얇은 디스플레이는 물론 커튼처럼 유연한 소재에도 원하는 정보가 표시되는 기술도 가능할 것”이라고 했습니다.
이번 연구결과는 ‘어드밴스드 옵티컬 머티리얼스’ 20일자 온라인판에 게재됐으며 관련기술에 대해 해외 특허가 출원됐습니다.
한경닷컴 뉴스국 윤진식 편집위원 jsyoon@hankyung.com
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시장조사기관 IHS의 자료를 인용한 8월 28일 연합뉴스 보도에 따르면 양자점 디스플레이의 경우 연평균 110% 성장해 2020년 경 수요가 8700만대에 달하고 TV·태블릿 물량의 6%를 점할 것이란 예측입니다.
양자점은 전류를 흘리면 자체적으로 빛을 내는 양자, 量子, Quantum을 나노미터 [1nm=10억분의 1m] 단위로 넣은 반도체 결정을 일컫습니다. 양자점 TV의 경우 색 재현율이 올레드에 못지 않은데다 색 순도와 빛의 안정성이 뛰어나다는 평가가 일반적입니다.
양자점 TV는 특히 색의 영역을 확장해 고,高색역 디스플레이란 소리도 듣습니다. 양자점 입자는 크기가 작으면 파란색에 가깝고 크면 빨간색에 가까운 색을 발현해 크기에 따라 발광파장을 세밀하게 조절할 수 있어서 입니다. 기존 LCD 디스플레이의 색 재현율을 70%로 볼 때 양자점 TV는 110%에 이른다는 분석입니다.
과학계에 따르면 기존에 개발된 양자점 디스플레이의 경우 이 같은 특장점에도 불구하고 상용제품화에 일부 난제가 따른다는 지적입니다. 양자점의 원재료인 ‘발광소스’로 유해성 논란이 따르는 중금속인 카드뮴계열의 CdSe나 CdS가 사용되고 있는 것이 그 하나입니다.
또 발광소스로 무해한 탄소계열을 사용한 양자점 디스플레이의 경우 제조공정상 황산이나 질산으로 선처리 하고 환원과정에서 독성이 강한 하이드라젠이 쓴다고 합니다. 까닭에 수율이 낮고 제조 시간이 오래 걸려 비용증가의 요인이라는 해석입니다.
국제 과학계와 전자업체들은 이에 따라 비카드늄 계열의 양자점 디스플레이 기술 개발에 사활을 걸고 있다는 분석입니다. 국내 연구진이 양자점 디스플레이 제조에서 이 같은 기존 문제점을 해결한 획기적인 기술 (탄소계열의 흑연층간 화합물 합성 성공)을 개발해 시선집중입니다.
한국과학기술원 KAIST 신소재공학과의 전석우, 물리학과의 조용훈, 전기및전자공학과의 유승협 교수 공동 연구팀이 주인공인데요.
연구팀은 8월 28일 “자연에서 쉽사리 얻을 수 있는 흑연, 염(Salt), 물 3가지만을 이용해 지름 5nm, 두께 0.34nm고 크기가 매우 균일하면서도 높은 양자 효율을 보이는 ‘친환경 고품질 저비용의 ’그래핀 양자점 LED‘기술을 세계 최초로 확보했다”고 밝혔습니다.
[그래핀 Graphene = 흑연은 탄소가 평면적으로 볼 때 벌집모양인 육각형의 그물처럼 배열된 층으로 쌓인 구조로 되어 있는데 이 흑연의 한 층을 지칭. 영국의 가임과 노보셀로프는 상온에서 그래핀을 떼어낸 공로로 2010년 노벨 물리학상을 수상.]
연구팀은 먼저 발광 메커니즘을 규명한 그래핀 양자점을 제조한데 이어 이를 LED에다 증착시켜 이른바 ‘그래핀 양자점 LED’를 개발했다고 말했습니다.
전석우 교수는 “이번에 개발한 그래핀 양자점 LED를 갖고 테스트한 결과 기존 LED 휴대폰 디스플레이의 최대 밝기인 ‘수백 cd(칸델라)/㎡’를 훨씬 넘는 ‘1000 cd/㎡에 이르는 휘도를 나타냈다”고 설명했습니다.
이는 상용화 (대량생산) 가능성이 충분하다는 것을 입증하는 거란 얘깁니다. 전 교수는 다만 “아직은 발광효율에서 기존 LED 까지는 미치지 못한다”며 “발광 특성의 경우 향후 더욱 향상될 가능성이 높다”고 말했습니다.
이번 연구에 참여한 송성호 박사과정생은 “그래핀 양자점을 활용하면 종잇장처럼 얇은 디스플레이는 물론 커튼처럼 유연한 소재에도 원하는 정보가 표시되는 기술도 가능할 것”이라고 했습니다.
이번 연구결과는 ‘어드밴스드 옵티컬 머티리얼스’ 20일자 온라인판에 게재됐으며 관련기술에 대해 해외 특허가 출원됐습니다.
한경닷컴 뉴스국 윤진식 편집위원 jsyoon@hankyung.com
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