양자 점은 실제적으로 LCD 디스플레이의 색상 질을 향상시킬 수 있다. 그러나 카드뮴 기반 나노결정들은 환경에 해로운 것으로 증명되었다. 프라운호퍼 실험실의 연구원들은 산업체 파트너들과 함께 인듐 인화물에 기반을 둔 양자 점 대체 재료를 개발하고 있다. 풍경이 너무 좋고 너무 실제적이기 때문에 창문을 통해서 본 풍경이 아니라 텔레비전을 통해 본 매가 원을 그리는 장면을 잊을 수가 없다. 이러한 믿을 수 없을 정도로 실제적인 이미지들은 단지 현대 장비에서 얻을 수 있는 고해상도의 디스플레이의 결과만이 아니다. 색상도 마찬가지로 중요한 역할을 하며 보다 밝고 풍부한 결과를 보일 수 있다. 이러한 결과는 단지 몇 개의 원자 두께를 가진, 양자점이라고 알려진 작은 결정 때문에 가능하다. QD LCD의 백라이트 유닛에 위치한 이들 나노입자들은 풍부한 색상을 제공할 뿐만 아니라 다른 우수한 특성도 가지고 있다. 

“양자 점의 큰 장점 중의 하나는 광학적 특성들이 크기를 변화시키는 것에 의해 선택적으로 조절될 수 있다는 것이다. 이는 여러분들이 빨강색, 녹색, 청색을 만들기 위해 더 이상 세 개의 분리된 재료를 제조할 필요가 없다는 것을 의미한다. 이제는 단 하나의 재료로 이 일을 할 수 있다”고 독일 Potsdam에 있는 프라운호퍼 실험실 응용고분자 연구실 IAP의 Armin Wedel 박사는 말한다. 이러한 제조공정은 시간과 비용을 절약할 수 있게 해준다. 지난 몇 년 동안에 프라운호퍼 실험실 IAP의 연구원들은 다양한 산업분야에 있는 소비자들을 위해 양자 점을 개발하고 있었다. 이들은 화학적인 합성방법을 사용하여 나노입자들을 제조하였고 각 응용분야에 맞게 이들을 조정하였다. 이는 처음으로 청색광을 내는 매우 작은 입자를 개발하였다. 2나노미터보다 조금 큰 크기에서 색상은 녹색으로 변하였고 7나노미터의 가장 큰 양자 점에서는 적색 계열의 스펙트럼 발광을 보였다. 

현재 Wedel과 그의 연구팀은 독일 회사 NDF Special Light Products B.V의 지원으로 디스플레이 역광조명에 적용할 양자 점을 개발하고 있다. 이들 양자 점들은 컬러 렌더링(rendering)과 디스플레이의 색 현실주의를 향상시킬 것이다. 또한 결정들은 다른 방출 색상으로 제조되고 플라스틱 내에 포함된다. 이들 플라스틱들은 결과적으로 필름 내로 제조되어 변환 필름으로 디스플레이 내에 장착된다. 이러한 작업을 하는 동안에 연구원들은 새로운 어려움을 직면하고 있다. 유럽연합 위원회는 환경 손상에 대한 영향 때문에 현재 2017년경에 소비자 제품에 카드뮴의 사용을 금지하는 것을 고려하고 있다. 그러나 카드뮴을 기반으로 하는 양자 점 결정들은 단지 20~25나노미터를 가지는 좁은 밴드의 스펙트럼을 이룰 수 있어 이상적인 재료로 고려되고 있다. 

전 세계의 디스플레이 제조업체들은 현재 비슷한 특성을 가지는 적당한 대체 재료를 찾고 있다. 이러한 배경에 반해 프라운호퍼 실험실 IAP의 연구원들은 잠재성을 가진 공정을 있을 것으로 보고 있다. “우리는 NDF Special Light Products와 함께 인듐 인화물에 기반을 둔 양자 점을 시험하고 있다”고 Wedel은 말한다. 그의 연구팀은 이미 40나노미터의 스펙트럼 선명도를 이루었는데 처음에 이들은 카드뮴 기반의 양자 점이 낼 수 있는 품질에 훨씬 못 미치는 것으로 보이고 색상 실현에서도 차이가 아직 있는 것으로 보인다. “우리는 이 재료를 좋은 첫 번째 중요한 단계로 생각하고 있지만 아직 많은 향상을 위해 노력해야 한다”고 Wedel은 말한다. 이 노력은 보상이 되고 있으며 거의 차이가 없는 색상을 원하는 분야는 텔레비전 제조업체들뿐만이 아니라 의학, 항공 장비 디스플레이와 같은 특별한 응용분야에서도 시장 잠재성을 고려하고 있다. 더구나 양자 점은 태양전지의 효율을 증가시킬 수 있으며 바이오분석에도 적용될 수 있다. 이러한 특별한 경우에 양자 점의 광학적인 특성은 특별한 응용 조건에 부합되도록 정확하게 제시되어야만 한다. “우리는 특별한 소비자 요구조건에 대처할 수 있는 양자 점 제조에서 광범위한 경함을 가지고 있어 좋은 위치에 있다”고 Wedel은 말한다. 

출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』