[Analyst Column] OLED를 못하면 QLED는 꿈도 꾸지 마라!

QLED 가 차세대 TV 기술로 이슈가 되고 있다. (사진출처 = Samsung Elec.)

유비산업리서치 수석 애널리스트 이충훈

최근 QLED가 차세대 TV 기술로서 언론에서 이슈가 되고 있다. 삼성전자가 현재 판매중인 SUHD TV의 차기 제품으로 QLED TV를 지정했기 때문이다. 하지만 QLED TV용 디스플레이가 electroluminescence quantum dot 기술을 이용하는 제품이라면 디스플레이를 몰라도 너무 모르는 소리이다.

Quantum dot 기술을 이용하는 디스플레이는 빛을 내는 메커니즘에 따라 2가지로 분류된다. photoluminescence quantum dot과 electroluminescence quantum dot 기술이다. photoluminescence quantum dot 기술이란 외부 광에 의해 자극된 물질이 다시 빛을 내는 메카니즘으로서 현재 LCD TV에 적용중인 QD 기술이다.

백라이트에서 나오는 청색 빛에 quantum dot sheet를 부착하여 백라이트 유닛으로 사용하고 있는 제품으로 삼성전자 SUHD TV가 바로 이 제품이다. photoluminescence quantum dot은 색 재현 범위가 넓어 NTSC 기준 110% 이상의 빛을 표현할 수 있어 LCD TV로서는 최상의 제품임에 틀림없다. 또 다른 photoluminescence quantum dot 기술로서는 color filter에 quantum dot 물질을 분산 시켜 색을 표현하는 방식이 개발 중에 있다.

이에 비해 electroluminescence quantum dot 기술은 전기를 가했을 때 스스로 빛을 내는 자발광 물질로서 OLED와 유사하다. 빛을 내는 재료만 무기물이며 구조는 OLED와 흡사하다. OLED는 빛을 내기 위해 정공이 HIL 층을 통해 전극에서 들어 오고, 이 정공이 HTL 층을 통해 발광물질에 도달한다.

전자가 EIL 층과 ETL 층을 거쳐 발광재료에 도착하면 전자와 정공에 의해 에너지 준위가 급상승한 발광재료는 불안정한 상태를 벗어나기 위해 빛을 발산하고 기저 상태로 돌아간다. HIL과 HTL, EIL, ETL층이 OLED에 필요한 이유는 전자와 정공이 발광재료에 도달하기 위한 에너지 준위 조절 기능을 하기 때문이다.

따라서 electroluminescence quantum dot이 빛을 내기 위해서는 OLED와 마찬가지로 HIL과 HTL, EIL, ETL 층이 필요하다. electroluminescence quantum dot 기술을 개발하고 있는 사이언티스트들은 HIL과 HTL, EIL, ETL 재료는 OLED용을 사용하고 있다. 아직 전용 재료가 개발되어 있지 않아 기술 수준은 걸음마 단계이다. 기술이라는 영역보다는 아직 과학이라고 할 수 있는 영역에 속해 있다.

더욱이 electroluminescence quantum dot은 용액에 분산시켜 프린팅 하는 방식을 사용하고 있어 ink-jet 또는 유사한 장비 개발이 필수적이다. 물론 HIL과 HTL, EIL, ETL도 용액으로 도포해야 한다.

여기서 궁금한 점은 삼성전자가 말하는 QLED TV가 photoluminescence quantum dot을 사용하는기존 QD 기술인지 electroluminescence quantum dot을 사용하는 기술인지이다. 일반적으로 QLED는 electroluminescence quantum dot 기술을 의미하기 때문에 삼성전자가 정말 electroluminescence quantum dot을 사용하는 QLED TV를 수년 이내에 판매 할 수 있다면 과학의 신기록을 수립하는 지상 최고의 혁신 기업이 될 것임이 틀림없어 매우 기대가 되는 부분이다.

하지만 OLED 발광 물질을 개발하고 있는 재료 업체들은 말도 안되는 소리라고 일축하고 있다. 용액 공정으로 제작하는 OLED용 발광재료와 HIL, HTL, EIL, ETL 재료도 아직 제대로 개발이 안되어 있어 상용화에는 5년 정도 시간이 더 소요 될 것이라고 보고 있는데 QLED를 수년 내로 구현한다는 것은 불가능하다는 것이 업체들의 공통적인 목소리다. QLED 전용 HIL, HTL, EIL, ETL 재료는 아직 개발되고 있지 않다는 것이 업계 현실이다.

프린팅용 장비 또한 아직 상용화된 제품이 없다. electroluminescence quantum dot 기술을 개발하는 학계에서도 이제 겨우 가능성을 본 정도라며 너무 앞서 나간다고 지적한다.

QLED를 하기 위해서는 거쳐야 하는 단계가 있다. 용액 공정을 사용하는 QLED가 상품화되려면 최소한 용액 공정 OLED가 출현하고 난 다음이 될 수 밖에 없다. OLED가 상품화까지 도달한 이력을 보면 빨라야 10년이다.

OLED로 TV를 만들지 못하는 삼성전자가 QLED로 3년내에 TV를 만들겠다고 언급한 것에 대해 “과연 삼성이다”라고 감탄해야 할 지 “삼성이 왜 이래?”라고 봐야할 지. . . .