△왼쪽부터 김종우 프로, 김장수 상무, 김강남 프로.

한국은 2000년대 들어 브라운관 TV를 대체하는 LCD 기술을 바탕으로 얇고 가벼운 모니터와 TV를 잇달아 개발하며 일본을 제치고 대형 디스플레이 시장을 석권했다. 하지만 국가적 지원을 등에 업은 중국 제조사들이 시장에 참여하면서 기술의 차별성이 줄고 원가 경쟁력에서 뒤지면서 1위 자리를 중국에 넘겨주게 됐다.

중국에 빼앗긴 시장 주도권을 되찾고 대형 패널의 부가가치를 높이기 위해 연구에 착수하고 개발에 성공한 제품이 2023년 9주 차 IR52 장영실상을 수상한 퀀텀닷-유기발광다이오드 디스플레이(QD-OLED)다. 퀀텀닷은 빛에너지를 받으면 수 나노미터(㎚) 크기의 입자에서 순도 높은 빛을 사방으로 발산하는 퀀텀닷, 즉 양자점의 광학적 특징을 활용해 디스플레이의 화질을 더욱 높이는 기술이다.

먼저 LCD에 퀀텀닷 입자를 바른 광학 시트를 붙이는 방법이 상용화됐지만, 삼성디스플레이는 명암비가 무한대에 가까운 자발광 OLED에 퀀텀닷을 접목한 기술을 고민했고, 긴 연구개발 과정과 양산성 검증을 거친 뒤 QD-OLED가 탄생하게 됐다. 통상적으로 여러 기술이 합쳐지면 장점이 상쇄되는 경우가 많지만, QD-OLED는 QD와 OLED 각각의 장점을 온전히 패널에 담아 상품화하는 데 성공했다. 기존 LCD와 대형 OLED는 흰색의 빛이 컬러 필터를 통과하면서 적·녹·청색(RGB)을 만들지만, QD-OLED는 청색 빛을 QD 입자를 이용해 적색과 녹색 빛으로 변환시킨다는 게 가장 큰 차이점이다. 기존 기술은 컬러 필터를 통과하는 과정에서 빛의 손실이 불가피하고 빛의 방향을 조절하는 게 어려운 데 반해 QD-OLED는 퀀텀닷 입자가 빛을 만들면서 동시에 360도로 발광하기 때문에 주요 사양이 현존하는 디스플레이 중 가장 뛰어나다.


이런 광학 시스템을 패널로 구현하고자 삼성디스플레이는 산화물 박막 트랜지스터 기판, 청색 유기발광층을 개발했고, 고가의 퀀텀닷 사용량을 최소화할 수 있는 잉크젯 공법을 8.5세대 사이즈로 양산화하는 데 세계 최초로 성공했다. 삼성디스플레이 측은 "TV·모니터 시장에서 LCD를 QD-OLED로 대체해 한국 디스플레이의 영광을 재현하겠다"고 했다.



주최 : 과학기술정보통신부 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[이새봄 기자]