QLED vs. OLED vs. 마이크로LED…CES는 디스플레이 기술 각축장

2020.01.08 09:00
삼성전자가 CES2020에서 2020년형 QLED 8K 신제품 ‘Q950TS’를 선보였다. 삼성전자 제공
삼성전자가 CES2020에서 2020년형 QLED 8K 신제품 ‘Q950TS’를 선보였다. 삼성전자 제공

삼성전자는 이달 7~10일 미국 라스베이거스에서 개최되는 세계 최대 가전 전시회인 ‘소비자가전전시회(CES) 2020’에서 2020년형 양자점(퀀텀닷)발광다이오드(QLED) 8K 신제품을 공개했다. 삼성전자는 지난해 8월 개최된 IFA2019에서 55~98인치 크기의 대형 고급 QLED 8K 텔레비전을 처음 공개했는데, 이번에는 여기에 다양한 기술을 추가 탑재해 성능을 극대화했다. 8K 텔레비전은 4K 초고해상도(UHD) 텔레비전보다 빛을 내는 단위 입자(픽셀) 수가 4배 많은 3300만 개로 구성된 텔레비전이다.


이번 신제품은 인공지능(AI) 기술을 탑재해 사운드와 화질을 더욱 개선했다. 특히 원본 영상의 화질에 관계 없이 8K의 고화질로 변환하는 기술과, ‘어댑티브 픽쳐’라는 기능이 더해져 주변 밝기에 따라 최적화된 밝기와 명암비를 제공해 표현이 섬세해졌다는 평이다. 


●색재현성 뛰어난 퀀텀닷


QLED는 퀀텀닷의 발광 특성을 이용해 색을 표현하는 디스플레이 소자다. 퀀텀닷은 크기가 수 나노미터(nm, 1nm는 10억 분의 1m) 수준인 미세한 반도체 입자를 의미한다. 전류 또는 빛을 받으면 다시 빛을 낼 수 있다. 전류를 받아 바로 빛을 내는 방식(전계방출)은 EL이라고 부르고, 빛을 받아 다른 파장의 빛으로 변화시키는 일종의 형광 방식을 PL이라고 부른다. 퀀텀닷을 응용한 디스플레이는 빛을 내는 반도체의 크기가 작은 만큼 세밀한 표현이 가능하고, 표현하는 가시광선의 색을 결정하는 요소인 빛의 파장도 자유롭게 조절할 수 있어 OLED 못지않게 얇으면서도, 보다 싸고 안정적이며 색 재현성이 뛰어난 디스플레이를 만들 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 


국내 기업 가운데에서는 삼성전자가 QLED를 대형 디스플레이 분야의 주력 기술로 연구하며 매년 제품을 발표하고 있다. 현재 상용화된 QLED는 주로 외부 광원과 결합한 QLED다. 빛을 내는 LED 광원을 따로 두고, 이 빛을 받은 퀀텀닷이 다시 빛을 발하는 2단계 방식으로 색을 표현한다. 


원리와 과정이 액정디스플레이(LCD)와 비슷하기 때문에 일각에서는 '개선된 LCD'라는 평을 듣기도 한다. LCD는 스스로 빛을 내지 못해 뒤에 ‘백라이트’라고 불리는 일종의 LED 광원을 두고, 여기에서 나온 빛을 색을 표현하는 필터를 통과시켜 영상을 표현하는데, QLED는 이 필터에 퀀텀닷 필름을 적용했다. 삼성은 파란색 빛을 내는 OLED를 사용하고, 그 앞에 OLED 빛을 받아 빨간색과 녹색 등의 빛을 다시 낼 수 있는 퀀텀닷을 배치하는 형태의 QD-OLED를 집중해서 개발하고 있다. 박재병 고려대 디스플레이융합전공 교수는 "삼성은 파란색을 내는 수명이 긴 OLED의 장점과 빨간색과 녹색을 내는 퀀텀닷의 장점을 모두 이용하는 방향으로 개발을 이어가고 있다"고 말했다.

 

퀀텀닷은 일종의 반도체로, 전자가 있는 층에서 전자가 없는 층으로 전자가 이동하면서 빛을 낸다. 퀀텀닷 입자 크기를 달리 하면 색도 변한다. 삼성전자와 연세대 연구팀은 전자는 이동했는데 빛은 나오지 않는 현상을 줄여 효율을 높이고, 나아가 외부에서 직접 전자를 주입해 빛을 내게 하는 자발광 QLED 소자를 개발하는 데 성공해 지난해 11월 네이처에 발표했다. 네이처 제공
퀀텀닷은 일종의 반도체로, 전자가 있는 층에서 전자가 없는 층으로 전자가 이동하면서 빛을 낸다. 퀀텀닷 입자 크기를 달리 하면 색도 변한다. 삼성전자와 연세대 연구팀은 전자는 이동했는데 빛은 나오지 않는 현상을 줄여 효율을 높이고, 나아가 외부에서 직접 전자를 주입해 빛을 내게 하는 자발광 QLED 소자를 개발하는 데 성공해 지난해 11월 '네이처'에 발표했다. 네이처 제공

삼성전자는 안전하면서 빛 효율과 안정성이 뛰어난 새로운 QLED 기술을 연세대와 공동으로 지난해 11월 개발해 ‘네이처’에 발표하기도 했다. 유독한 중금속인 카드뮴을 사용하지 않고(삼성의 기존 QLED 제품도 카드뮴을 사용하지 않는다) 인화인듐(InP)를 활용해 스스로 빛을 내고 효율도 높은 안정적인 QLED 소자였다. 여기에 빛을 쪼여야만 하던 기존 QLED의 단점을 해결할 수 있도록 전자를 직접 주입해 빛을 내게 하는 기술을 개발해 백라이트 없는 QLED를 만들 수 있는 발판을 마련했다. 


●얇고 말리며 스스로 빛 내는 OLED


삼성 QLED의 반대편에는 LG전자의 유기발광다이오드(OLED, 올레드)가 있다. OLED는 픽셀 하나하나가 스스로 빛을 내 백라이트가 필요 없어 매우 얇은 디스플레이를 구현할 수 있고, 일종의 플라스틱 필름 형태로 유연하다는 게 장점이다. 이 때문에 벽걸이 디자인, 말리는(롤러블) 디자인 등의 제품을 그 동안 선보여 왔다. 이번 CES에서는 새롭게 벽에 완전히 붙일 수 있는 벽 밀착형 디자인을 선보였다. 화면과 구동부, 스피커 등이 벽에 완전히 밀착하는 디자인이다. 또 역시 AI 프로세서를 장착한 OLED TV를 새롭게 제시했다.


OLED TV는 2013년 LG전자가 세계 최초로 상용화했고 기술 혁신을 주도하고 있다. 세계 주요 전자기업들도 OLED TV를 개발하며 프리미엄 TV의 주류를 형성하고 있다는 게 LG전자의 설명이다. 지난해 말 기준 총 15개 글로벌 기업이 OLED 진영에 합류한 상태다. 한국에서는 LG 전자가 대표적이고, 일본 소니와 파나소닉, 히타치, 중국 창홍, 유럽의 필립스 등이 OLED 방식의 TV를 선보이고 있다. 박형세 LG전자 부사장(HE사업본부장)은 “OLED만의 차별화된 강점을 기반으로 시장 선도 제품을 지속적으로 선보여 프리미언 TV시장에서 리더십을 공고히 할 것”이라고 말했다. 

 

LG전자 모델들이 프리미엄 텔레비전인 OLED 라인 제품을 소개하고 있다. LG전자 제공
LG전자 모델들이 프리미엄 텔레비전인 OLED 라인 제품을 소개하고 있다. LG전자 제공

●스크린 경험 재현하는 마이크로LED


한편 올해 CES에서는 여러 기업이 마이크로LED 디스플레이제품도 미래 디스플레이로 선보였다. 홈엔터테인먼트에 적합한 디스플레이로, 스스로 빛을 내는 마이크로미터(100만 분의 1m) 크기의 작은 LED 하나하나가 화소가 되기 때문에 형태나 크기에 제약이 없는 게 특징이다. 수십 인치 크기의 가정용부터 100인치 이상 크기의 상업시설용 대형 스크린까지 다양하게 활용할 수 있다.


삼성은 본격적인 CES 개막 직전인 지난 5일 미국 라스베이거스 시저스 팰리스호텔에서 ‘삼성 퍼스트 룩 2020’ 행사를 개최했다. 삼성전자가 TV 관련 신기술을 선보이는 미래 디스플레이 행사로 8년째 진행되고 있다. 이 행사에서 삼성전자는 마이크로LED를 사용한 ‘더 월’이라는 라인업을 공개했다. 한종희 삼성전자 사장(영상디스플레이사업부장)은 이날 기자간담회에서 “마이크로 LED는 최신 초고화질 8K 텔레비전보다 색감기 깊고 다채롭다”고 말했다. 이번에 선보인 마이크로LED 디스플레이는 모듈형으로 작은 디스플레이를 모아 붙여 큰 화면을 만들 수 있다.
LG전자와 소니도 관련 제품을 전시했다. 현재 4K~16K까지 다양한 해상도의 마이크로LED 제품들이 앞다퉈 출시되고 있다.
 

삼성전자 모델이 CES2020에 앞서 개최된 삼성 퍼스트 룩 2020 행사에서 마이크로 LED 기술을 적용한 삼성전자 더 월 292형 제품을 소개하고 있다. 삼성전자 제공
삼성전자 모델이 CES2020에 앞서 개최된 삼성 퍼스트 룩 2020 행사에서 마이크로 LED 기술을 적용한 삼성전자 더 월 292형 제품을 소개하고 있다. 삼성전자 제공

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