퀀텀닷의 인상적인 색상 뒤에 숨은 완벽한 타이밍
2025년 6월 20일
10 분 읽기
퀀텀닷 크리스탈을 정밀하게 조정하는 나노시스의 시스템은 이전에는 불가능했던 색상과 밝기를 구현했습니다.
Adam Kovac 작성
AI가 생성한 일러스트(건축가 루이스 바라간과 아티스트 마티아스 고리츠가 토레스 드 사테라이트에서 영감을 받아 제작).
훌륭한 색상은 완벽한 타이밍에서 시작됩니다. 나노시스에서는 퀀텀닷 성장에 대한 획기적인 제어를 통해 파장을 정확히 조정하여 더 밝은 디스플레이, 더 풍부한 색상 볼륨, 농업에서 화장품에 이르기까지 놀랍도록 새로운 용도를 구현할 수 있습니다.
타이밍이 가장 중요하다는 속담은 많은 분야에 적용됩니다. 축구에서는 0.5초라도 너무 빠르거나 늦으면 리시버가 캐치를 놓칩니다. 사랑에서도 타이밍을 잘못 맞추면 상대를 놓칠 수 있습니다. 우주의 탄생도 중력이 모든 것을 다시 특이점으로 빨아들이는 것을 피하기 위해 행성과 은하, 인간을 형성할 입자들이 적절한 타이밍에 바깥으로 폭발해야 했기 때문에 절묘한 타이밍이 필요했습니다. 따라서 과학적으로 가능한 최고의 색상의 핵심은 완벽한 타이밍에 달려 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
퀀텀닷은 반도체이기는 하지만 일반적으로 반도체라고 하면 연상되는 컴퓨터 칩과는 매우 다른 방식으로 만들어집니다. 퀀텀닷은 나노 결정이며, 나노시스는 이러한 결정을 성장시켜 놀라운 색상을 구현할 수 있는 방법을 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 이 회사의 제품 개발 총괄 매니저이자 영업 부사장인 중성 루오는 그 비결은 도트의 크기를 정밀하게 제어하는 데 있다고 설명합니다. 이러한 수준의 정밀도를 구현하는 이 회사의 기술은 결정이 얼마나 오래 성장하도록 허용하는지에 달려 있습니다.
"이는 기본적으로 결정 성장의 열역학에 기반한 것입니다."라고 그는 말합니다. "실시간으로 전체 성장을 모니터링하면 결정이 점점 더 커집니다. 예를 들어 10분이면 530나노미터가 되므로 이를 제어하는 방식입니다."
"초기 계산은 경험적 곡선을 사용하여 결정할 수 있지만, 루오는 프로세스가 너무 발전하여 "실제로는 단순히 곡선에만 의존하지 않습니다."라고 말합니다. "우리는 현장 피드백 시스템을 통한 실시간 측정에 의존하여 매번 동일하게 측정합니다. 이러한 실시간 모니터링을 통해 공차 또는 파장의 변화를 크게 줄일 수 있습니다."
이 공정은 슈에이 엔지니어가 크리스탈이 생성하기를 원하는 특정 파장의 빛을 입력하면, 크리스탈이 성장하는 동안 단파장 빛을 비추고 피크 파장을 측정하여 목표 색상에 도달하는 정확한 시점에 생산 시스템이 자동으로 성장을 멈출 수 있을 정도로 완벽해졌습니다.
"이 파장을 조정함으로써 디스플레이 제조업체가 원하는 색상 목표를 정확하게 달성할 수 있습니다."라고 Luo는 말합니다. "뿐만 아니라 디스플레이 패널의 컬러 필터를 완벽하게 일치시켜 원하는 색 영역에서 최상의 밝기를 제공할 수 있습니다."
밝기가 중요합니다. 루오가 관찰한 바와 같이, 텔레비전에서는 밝기가 소비자의 선택에 큰 영향을 미칩니다. 그는 밝기가 "플라즈마를 죽이는 요소"라고 말합니다.
"비교적 밝은 쇼룸 바닥에서 플라즈마와 LCD를 나란히 놓고 보면, 어두운 일반적인 거실 환경에서는 플라즈마가 더 좋아 보일 수 있음에도 불구하고 사람들은 높은 밝기로 인해 LCD가 플라즈마보다 훨씬 좋아 보였기 때문에 매번 LCD를 선택했습니다."라고 그는 지적합니다.
퀀텀닷을 이렇게 정밀하게 조정할 수 있다는 것은 또 다른 이점이 있습니다. 루오의 설명에 따르면 색 순도가 높을수록 컬러 감마가 높아져 이미지를 인코딩하고 디코딩할 때 비트를 더 효율적으로 사용할 수 있습니다. 이미지가 제대로 감마 코딩되지 않으면 사람이 인지할 수 없는 측면에 너무 많은 정보가 집중될 수 있습니다. 퀀텀닷을 사용하면 스크린 제조업체는 이전보다 훨씬 쉽게 기술을 미세 조정할 수 있습니다.
기존 형광체 기술의 경우 파장을 변경할 때 새로운 재료가 필요하고, 처음에는 전체 폭-최대 폭이 더 넓어질 가능성이 높기 때문에 사람들은 이를 올바르게 조정하는 데 많은 시간을 투자해야 합니다."라고 Luo는 설명합니다. "그 자체가 많은 작업을 유발합니다. 둘째, 안정성이 기존 제품과 같지 않을 수 있습니다. 이제 그 부분도 해결해야 합니다. 따라서 광학적 특성뿐만 아니라 안정성도 기존 제품과 대등한 수준으로 맞추려면 많은 시간이 걸립니다."
궁극적으로 퀀텀닷을 미세하게 조정할 수 있다는 것은 단순히 범위나 밝기뿐만 아니라 이 두 가지 개념이 결합되어 새로운 차원의 색상을 구현할 수 있다는 것을 의미합니다.
휘도를 높이면 같은 색의 다른 색조 사이의 차이가 더 선명하게 드러납니다. 실생활에서 바나나가 잘 익었는지 덜 익었는지 구분할 수 있는 것은 색이 아니라 바나나의 색조입니다. 기존 디스플레이는 이러한 수준의 디테일을 보여줄 수 없지만 퀀텀닷을 사용하면 말 그대로 먹어도 될 만큼 선명한 이미지를 제공할 수 있습니다. 루오에 따르면 퀀텀닷은 기존 기술보다 사람이 인식할 수 있는 컬러 볼륨을 30~40% 더 많이 생성할 수 있습니다.
이러한 종류의 순수함은 멋진 이미지와 너무 본능적이고 실제적인 이미지 사이의 차이를 만들 수 있으며, 지구상에서 가장 장엄한 현상을 바로 앞에 있는 것처럼 느끼게 할 수 있습니다. 예를 들어 화산 폭발을 생각해 보세요.
"사진을 보면 실제 눈으로 보는 것만큼 인상적이지 않을 수 있습니다."라고 루오는 말합니다. "차이점은 색상 좌표를 보면 모두 일반 디스플레이의 재현 능력 범위 내에 있지만 밝기는 인간이 색을 인식하는 또 다른 차원이기 때문에 다른 느낌을 준다는 점입니다. 매우 밝은 용암을 재현할 수 있는 디스플레이가 있다면 뇌에 그런 종류의 현실을 전달하기 때문에 열기를 느낄 수 있습니다."
퀀텀닷은 더 많은 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 우뇌 수준의 색상을 구현할 수 있으며, 이는 인간의 지각에 매우 중요한 부분입니다."라고 설명합니다.
화산 폭발을 보여주는 영화를 보는 것이 화산 폭발을 직접 보는 것과 같은 효과를 가져올 수 있다는 이야기는 (신발이 녹을 가능성은 훨씬 적지만) 과학적 연구 결과를 통해 뒷받침되고 있습니다. 돌비에서 실시한 실험 에서 퀀텀닷 디스플레이로 콘텐츠를 시청하는 동안 열화상 카메라로 관객을 관찰한 결과, 스크린에 불덩이가 발사되는 장면에서 관객의 얼굴 혈관이 마치 화염에 맞을 것을 예상한 것처럼 확장되는 것을 확인했는데, 이는 화면을 통한 감정뿐만 아니라 시청자의 신체에서 실제 감각을 느낄 수 있는 비자발적인 생리적 반응이 가능합니다.
밝고 선명한 색상은 그 자체로도 훌륭하지만, 파장 조정과 퀀텀닷의 장점은 모든 디바이스 제조업체가 가장 좋아하는 단어인 효율성입니다.
유럽과 같은 일부 지역에서는 텔레비전과 같은 기기의 전력 효율을 법으로 규제하고 있습니다. 이러한 법은 매우 엄격하여 8K 또는 마이크로 LED 디스플레이가 장착된 고급 TV는 엄격하게 제한됩니다. 법적인 측면이 없는 상황에서도 전력 효율을 높이는 것이 중요할 수 있습니다. 예를 들어, 소비자들은 노트북의 배터리 수명이 충분하기를 기대하며, 좋아하는 TV 프로그램을 몰아보았다가 전기 요금 고지서가 도착했을 때 깜짝 놀라게 되는 것을 원하지 않습니다.
매주 월요일 오전 10시에 나노시스의 최신 소식을 받아보세요.
"한 시간의 차이, 10%의 전력 절감에 관심이 있습니다."라고 Luo는 말합니다. "사람들이 사용 중인 기기의 효율성에 더 많은 관심을 기울이는 것이 일반적인 사회적 추세라고 생각합니다. 퀀텀닷 기술을 통해 우리는 이러한 추세에 발맞춰 고객이 최고의 효율성을 달성할 수 있도록 돕고 있습니다. 효율이 나쁜 것보다 나은 효율을 갖는 것이 항상 좋습니다."
이는 컴퓨터 화면과 텔레비전에만 해당되는 이야기가 아닙니다. 퀀텀닷의 독특한 파장 튜닝은 농업과 친환경 에너지 혁명에도 응용할 수 있습니다. 루오는 퀀텀닷이 일부 식물이 매우 민감한 주파수에서 빛을 생성하도록 조정할 수 있어 더 빠르고 효율적인 성장과 수확량을 촉진할 수 있다고 지적했습니다. 이는 지구뿐만 아니라 전 세계 우주 기관이 달 기지를 건설하고 인간을 화성에 보내기 위해 경쟁하고 있는 우주에도 적용될 수 있습니다. 두 경우 모두 우주비행사를 위한 식량 재배는 이러한 임무를 물류적으로 실현하는 데 중요한 역할을 할 것입니다.
"인구는 점점 더 많아지는데 땅은 한정되어 있기 때문에 인류에게 혜택을 줄 수 있는 분야 중 하나입니다."라고 그는 말합니다. "우리는 또한 태양 에너지와 관련된 것들도 살펴보고 있습니다. 우리는 기본적으로 현재 사용할 수 없거나 사용할 수 있지만 효율이 매우 낮은 스펙트럼을 전환율이나 활용률이 높은 스펙트럼으로 변환할 수 있습니다."
거창하지는 않지만 잠재적으로 상업적으로 수익성이 높은 용도가 있습니다. 특정 빛의 주파수에 노출되면 품질이 저하되는 상품도 있습니다. 루오는 향수를 예로 들며, 향수는 포장에 사용되는 병이 자외선에 의해 제품이 손상되지 않도록 설계되어야만 사용할 수 있다고 설명합니다. 새로운 유럽 법률에 따라 제조업체는 향수 자체에 자외선 안정제를 사용할 수 없게 되어 포장업체는 난관에 봉착했습니다. 퀀텀닷이 적용된 병은 이러한 주파수를 방출하지 않고 흡수하도록 조정할 수 있어, 제품을 보호하는 동시에 소비자에게 매력적인 패키징을 제공할 수 있습니다. 가까운 미래에는 퀀텀닷이 자동차 분야에도 적용되어 현재로서는 불가능했던 눈길을 사로잡는 도장을 하거나 시간에 따라 색상이 변하는 자동차가 등장할 수도 있습니다.
"현재 파트너와 함께 모색하고 있는 다른 많은 애플리케이션이 있습니다."라고 루오는 말합니다. "외관 디자인이나 인체용 화장품에도 사용할 수 있습니다. 의료 또는 건강상의 이점이 있을 수도 있습니다. 모두 다가오고 있습니다. 다만 아직 초기 단계에 있는 분야가 많기 때문에 고객과 함께 이러한 분야를 탐색하기 위해 계속 노력하고 있습니다."
루오는 기술이 매우 발전하여 이제 더 이상 수조 개에 달하는 결정의 양을 톤 단위로 생산할 수 있는 점을 생성하거나 미세하게 조정하는 것이 주요 과제가 아니라고 말합니다. 대신 고객이 필요로 하는 특정 파장만을 정확한 비율로 생산하는 것이 관건입니다.
"고객이 모든 파장을 똑같이 필요로 하지는 않겠죠?"라고 루오는 말합니다. "제조 측면에서 당면한 과제는 제조 비용을 합리적인 수준에서 관리할 수 있도록 어떻게 관리할 것인가 하는 것입니다. 그 외에는 기술적으로 큰 어려움은 없다고 생각합니다."
구현의 문제는 모두 해결되었다고 그는 덧붙입니다. 하지만 아무 회사나 성공할 수 있는 것은 아닙니다. 이 단계에 도달하기까지 Shoei 팀은 수년간의 연구 개발과 개선이 필요했습니다.
"쉽다는 뜻은 아니죠?"라고 루오는 말합니다. "너무 익숙해져서 이제는 더 이상 그런 생각조차 하지 않습니다."
퀀텀닷 기술에 대해 자세히 알아보세요.
퀀텀닷에 관심이 있지만 실제 제품에 적용할 수 있을지 확신이 서지 않으시나요? 유니티 팀이 이 작은 기술에 대한 궁금증을 해결해드립니다.
