Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.
You are here

퀀텀닷 디스플레이 기술의 진화

퀀텀닷의 약어가 여러분은 혼란스럽게 만듭니까? QDEF, QDEL 또는 QDCF를 들어본 적 있습니까? 그리고 그것이 무엇인지 궁금합니까? 본 기사는 QD 기술 구현 방법 및 그와 관련된 기술을 소개합니다.

퀀텀닷 디스플레이는 무엇입니까?

퀀텀닷(QD) 디스플레이는 차원이 다른 원색을 구현하고 스크린 효율성과 내구성을 높이기 위해 단색광을 생성하는 패널 기술로, (퀀텀닷이라 알려진) 형광 반도체 나노크리스탈을 사용한 디스플레이를 말합니다.

퀀텀닷 디스플레이 구현을 위한 두 가지 기본 원리가 있습니다:

  1. 광 발광(PL) 또는 광 방출 – LED 백 라이트 액정 디스플레이와 같이 광원에 의해 퀀텀닷이 활성화되는 경우.
  2. 전자 발광(EL) 또는 전자 방출 – 퀀텀닷이 각 픽셀에 포함되어 있고, 전류를 받아 활성화되거나 제어되는 경우.

퀀텀닷 디스플레이는 다음을 포함하여 여러 이점이 있습니다:

  • 높은 피크 휘도로 HDR 지원
  • 넓은 색 영역과 색 재현으로 BT2020 색 공간을 가장 넓게 포함
  • 저소비 전력 및 향상된 효율성
  • 최적의 시청 경험을 제공하기 위해 색조 및 명암비의 최대화 가능

퀀텀닷 기술의 이점에 대해 궁금하신 분은 여기를 클릭하세요.

퀀텀닷의 역사
Source: Samsung Newsroom

디스플레이에서 PL 퀀텀닷과 EL 퀀텀닷 사이에 차이점을 알아봅니다.

퀀텀닷 디스플레이의 유형

I. PL 퀀텀닷 디스플레이(QD-PL)

오늘날 보급화된 상용 기술은 PL 모드로 LED 백라이트에서 방출된 빛을 QD 입자를 활용하여, 색변환을 합니다. 이러한 디스플레이를 QD-PL형 디스플레이라고 합니다.

이러한 QD-PL을 구현하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다:

1.   인칩(in-chip)
2.   온칩(on-chip)
3.   온패널(on-paner)(온서피스(on-surface)
  a.   QDEF
  b.   QD glass
  c.   QD 컬러필터

인칩(in-chip) (QD Dot)

인칩 방식은 레진와 QD를 혼합하여 칩 안에 퀀텀닷 입자를 내장하는 것입니다. 칩이 발광 다이오드(LED)에 가깝게 위치하기 때문에 퀀텀닷은 높은 온도에 노출됩니다. 이는 QD 안정성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.

배열에서 오는 또 다른 문제는 물과 습기에 쉽게 손상되는 퀀텀닷 표면과 레진 사이의 호환성이며, 이로 인해 독물 효과(poisoning effect)와 QD 응집(QD agglomeration)이라 불리는 문제가 발생 할 수 있습니다. 이러한 이유로 디스플레이 업계에서 이 기술이 아직 상용화 되지 않았습니다.

온칩(QD Rail)

온칩은 디스플레이 패널에서 퀀텀닷을 배열하는 또 다른 방법으로, QD가 백 라이트에 인접한 “퀀텀 레일(quantum rail)”이라 불리는 원형 QD 복합체 안에 배열됩니다. 이 경우, 캡슐화 공정과 백 라이트 재설계에도 불구하고 퀀텀닷은 성능을 유지하기엔 열원에 너무 가깝습니다.

퀀텀닷 레일 표
Source: Samsung Display Co.

온패널(온서피스)

퀀텀닷 필름(QDEF)

온서피스 방식의 ODEF는 필름 형태의 QD 폴리머를 사용합니다. 이 QD 필름은 도광판 위과 컬러 필터 사이에 배치합니다. QDEF 패널은 청색 LED와 적색 및 녹색 QD를 사용합니다.

QD 입자가 광원으로부터 멀리 떨어져 열 노출의 위험을 제거했습니다. 하지만 이 방식은 다수의 퀀텀닷 입자가 필요하기 때문에, 상대적으로 제조 비용이 많이 듭니다.

QD-glass

또 다른 온서피스 방식은 유리에 QD를 부착한 방식입니다. 이 방식은 QDEF 구조의 이점을 활용하면서, 디자인 갭을 줄여서 5mm보다 얇은 SET을 만들 수 있습니다.

QD 글라스 패널은 카드뮴을 사용하지 않을 뿐만 아니라 비용면에서도 효과적입니다.

QDEF vs QD glass 패널
Source: Samsung Display Co.

온픽셀(QDCF)

퀀텀닷 분야에서 최근 연구 중인 것 중 하나가 바로 QD 컬러 필터(QDCF)입니다. QDCF는 퀀텀닷 입자 넣은 포토 레지스터를 활용한 컬러필터를 서브픽셀에 패턴화 하는 기술입니다.

QD 컬러 필터는 청색 LED에서 나온 청색광을 통과시키기 위한 투명 서브 픽셀과  적색 및 녹색 변환 하기 위한 QD서브 픽셀을 가집니다. 기존의 컬러 필터 모델과의 차이점은 흰색 광원을 RGB로 변환하는 대신, 퀀텀닷을 활성화하여 청색광을 적색 및 녹색으로 변환한다는 것입니다. 이 경우 퀀텀닷은 LED에서 멀리 떨어져 있으므로 고온에 적게 노출되며, 광속 줄어드는 현상이 감소합니다.

QDCF 방식은 다음과 같은 이점을 제공합니다:

  • 이 배열에서 QD는 스크린에 더 가까이 배치되고, 빛을 모든 방향으로 방출하기 때문에 넓은 시야각 확보
  • 퀀텀닷이 순수하고 조정 가능한 빛을 방출하기 때문에 더 넓어진 색 영역 표현
  • QDCF 구성 요소가 더 적어져 디스플레이 두께 감소

퀀텀닷이 기존의 컬러 필터보다 빛의 차단 레이어가 줄어 디스플레이 효율이 50% 이상 향상되기 때문에 더 낮은 소비 전력으로 더욱 밝은 디스플레이를 사용할 수 있습니다.

II. 전자 발광 QD 디스플레이(QD-EL)

전자 발광 QD 방식은 별도의 광원 없이 각 화소가 퀀텀닷 기반으로 구현되며, 전류에 의해 제어되고 원하는 파장에서 빛을 방출합니다. 이러한 디스플레이를 QD-EL형 디스플레이라고 합니다.

전자 발광식 퀀텀닷 디스플레이 기술
Source: Samsung Display Co.

이러한 전자발광식 퀀텀닷 메커니즘은 적색, 녹색 및 청색 QD를 가진 각 서브 픽셀이 양극과 음극 사이에 배치됩니다.

QD-EL 색 영역
Source: Samsung Display Co.

이 방식의 이점은 다음과 같습니다:

  • 넓은 색 영역 – 매우 좁은 스펙트럼의 퀀텀닷 빛을 방출할 수 있고, 미세 조정이 가능
  • 높은 명암비 – 각 픽셀 단위로 휘도  제어
  • 높은 피크 휘도 – 액정 층 및 별도의 컬러 필터가 없어 높은 투과율 가능
  • 초고해상도 구현 용이
  • 무기물 소재로 번인 현상 없음
  • 디자인 유연성 – 백 라이트가 없기 때문에 플렉서블, 투명 등 다양한 구조를 적용하기 용이
  • OLED와 비교했을 때 더 낮은 제조원가 – 비싸고 느린 증착기를 사용하는 대신에 QD의 패터닝 또는 잉크젯 프린팅 기술 적용 필요

이 새로운 기술은 다양한 도전 과제를 안고 있습니다. 엔지니어링 과제 및 가능한 솔루션에 대한 자세한 내용은 여기를 참조하세요.

요약하자면, 다음은 QD 기술의 스냅샷입니다:

퀀텀닷 기술 비교
Source: Samsung Display Co.