퀀텀닷(QD) 기반 발광다이오드(LED)가 유기발광다이오드(OLED) 시장을 대체할 정도로 발전하려면 소재와 공통층 기술 개발에 속도를 내야 한다는 지적이 나왔다. QLED는 OLED처럼 투명, 플렉시블 등을 구현할 수 있는 차세대 디스플레이로서 자동차, 조명 등 다양한 응용분야에 적용될 수 있지만 상용화까지 더 많은 연구가 필요한 상황이다. 개발 진척에 따라 향후 OLED와 어떤 경쟁 구도를 형성할지 업계 관심이 크다.
28일 서울 여의도 전경련회관에서 열린 `미래형 디스플레이 원천기술 개발과 신시장 창출을 위한 산업적용 방안` 세미나에서는 디스플레이 백라이트 용도로 상용화된 QD-LCD 기술 현황, 차세대 QLED(QD-LED) 연구개발 현황이 공유됐다.
QLED는 기존 OLED 구조와 동일하지만 유기물인 OLED 소재 대신 무기소재 QD를 사용하는 것이 특징이다. 무기물 특성상 유기소재보다 수명 주기가 길고 색순도가 높아 표현할 수 있는 색 범위가 넓다. 용매에 잘 녹아 고온 증착공정 대신 용액 기반 프린팅 공정에 유리하다. QD 소재와 잉크젯 프린팅 공정 기술이 함께 진화하면 저렴한 비용으로 대면적 디스플레이를 양산할 수 있을 것으로 기대를 모은다.
오민석 전자부품연구원 책임연구원은 “QLED는 기존 OLED 적용 분야에 모두 채택될 수 있다”며 “무기소재 특성도 있어 OLED를 사용하기 힘든 분야까지 적용될 가능성이 있다”고 말했다.
또 “아직 QLED가 상용화되지 않았고 OLED 업계와 의견이 다른 점도 있지만 미래 가능성은 QLED가 높다”는 의견을 제시했다.
QD는 박막트랜지스터(TFT), 태양전지, 디스플레이용 백라이트 등에 적용될 수 있다. QD 구조 중 겉면(Shell)에 붙은 리간드(Ligands)가 암세포에 잘 붙는 특성을 활용해 밖에서 빛을 쬐어 암세포를 찾아내는 바이오센싱 기술에 대한 연구개발도 활발하다. 디스플레이에 채택하는 QD와 전혀 다른 기술을 활용하지만 QD 자체에 대한 연구가 다방면에서 이뤄지고 있다.
최근에는 카드뮴(Cd)을 사용하지 않은 QD 소재 연구가 활발하다. 비카드뮴계 QD가 카드뮴계보다 색순도가 낮아 덜 선명하게 보이는 단점을 극복하는게 필수다. 유럽연합(EU)의 전기전자제품 유해물질사용제한지침(RoHS)도 준수해야 한다.
QLED 소재로는 카드뮴 없는 3-5족 반도체 양자점 재료 중 하나인 인화인듐(InP) 연구개발이 절실하다. InP는 카드뮴셀레나이드(CdSe) 기반 재료와 발광 영역이 유사하면서도 인체에 무해하고 친환경적이어서 CdSE 기반 재료를 대체할 가능성이 가장 높다고 평가받는다.
QD 발광층(EML)을 둘러싼 전자주입층(EIL), 전자수송층(ETL), 정공수송층(HTL) 정공주입층(HIL) 등 공통층 기술 연구개발도 절실하다.
오민석 책임연구원은 “전자와 전공을 주입할 때 빛이 밖으로 나오지 않고 안에 갇히는 현상(Auger Recombination) 때문에 시간이 지나면 빛이 밝다가 줄어드는 문제가 발생하는 등 공통층과 관련해 여러 기술적 문제가 있다”고 설명했다.
또 “OLED는 공통층과 발광층 시장 구도가 형성됐지만 아직 QLED는 국내 중견 중소기업이 참여할 여지가 많다”며 “중견 중소기업이 연구개발에 참여한다면 미래 시장에서 주도적 역할을 할 수 있는 가능성이 커질 것”이라며 적극적인 관심을 당부했다.
배옥진 디스플레이 전문기자 withok@etnews.com
