차세대 디스플레이의 KEY, 퀀텀닷

[에너지경제신문 장혜환 기자] 인간이 얻는 정보의 대부분은 ‘시각’에 의존하기 때문에 다양한 정보기기의 발전과 더불어 높은 색 재현성을 갖는 보다 선명한 화질의 디스플레이에 대한 욕구는 계속 되고 있다. 이러한 수요에 맞추어 차세대 디스플레이의 핵심 소재로써우수한 색감과 높은 색 재현을 구현할 수 있는 퀀텀닷(Quantum-Dot, 양자점) 디스플레이가 최근 부상하고 있다.

퀀텀닷이란 코어와 쉘로 이루어진 수 나노미터 크기의 반도체 입자로써 양자구속 효과(Quantum confinement effect) 등의 양자역학적 특성을 발현하여 입자의 크기에 따라 특정 색의 빛을 방출 할 수 있는데, 외부의 광원을 통해 빛을 내게 하는 형광 방식과 전기적으로 빛을 내게 하는 전기발광 방식이 존재한다.

퀀텀닷의 크기 조절에 따라 기존 형광체보다 더 또렷한 빛을 방출하여 우수한 색 순도를 갖기 때문에 발광체로써 디스플레이에 적용하려는 기업간의 경쟁이 높아지고 있다. 여기에 퀀텀닷 소재로 사용되는 중금속 물질인 카드뮴(Cd)이 함유되지 않고 우수한 발광특성을 유지하는 친환경 퀀텀닷 소재를 개발하는 것이 중요 기술개발장벽 중 하나다.

이와 관련하여 국내외 소재 관련 업체들이 연구개발을 진행 중이다. 현재는 퀀텀닷이 포함된 광학필름을 기존 LCD에 적용하여 색 재현 범위를 크게 개선하고 형광 기술을 이용해 발광시키는 디스플레이를 선보이고 있다. 삼성전자, LG전자 등의 국내 기업뿐만 아니라 TCL, 하이센스 등 중국 기업들도 퀀텀닷을 적용한 TV를 출시하며 업체간 경쟁이 진행 중이다.

또한 우수한 색상재현 특성뿐만 아니라 전력효율도 30~40% 높아지기 때문에 낮은 소비전력 특성이 필요한 모바일 분야 제품에 탑재될 수 있는 향후 성장력을 가지고 있다.

향후 5~10년을 전후로 OLED의 유기물질처럼 퀀텀닷을 전기적으로 발광시키는 자체 발광 퀀텀닷 디스플레이가 여러 장점으로 인해 기존 OLED시장을 위협할 잠재력을 가질 것으로 예측된다.

퀀텀닷 디스플레이시장은 우선 대면적 TV 중심으로 경쟁 및 기술 안정화 진행 후 모바일기기로 확장될 것으로 예상된다. 퀀텀닷 TV 시장규모는 연평균 73.9%의 성장률을 보이며 2020년에는 1463만대의 출하량에 달할 것으로 예측된다.

모바일기기인 태블릿 PC시장에서 퀀텀닷 디스플레이 채용 비중이 2020년에 15%일 것으로 예상되고 있으며 스마트폰시장에서는 같은 기간 26%의 비중을 보일 것으로 전망되고 있다.

스마트폰의 경우 연평균 110%의 시장규모 성장률을 보임으로써 향후 우리 주변에서 퀀텀닷 디스플레이를 적용한 스마트폰을 만나 볼 수 있는 환경이 조성되고 있는 것이다.

심경석 KB금융경영연구소 연구위원