[삼성 TV 전격분석] (下)결국은 퀀텀닷 디스플레이 ‘끝판왕’을 위한 발걸음?

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앞서 삼성전자 TV의 핵심 기술인 퀀텀닷 디스플레이에 대해 알아봤다. 그러나 OLED 진영을 필두로 한 삼성전자 경쟁자들은 말한다. “QLED는 진정한 퀀텀닷 디스플레이가 아니다”라고. 이 때문에 삼성 QLED TV는 아직도 기술 논란에 휩싸였다.

OLED 진영의 주장은 정답일까. 이 기술 논란의 시비를 가리기 위해서는 ‘진정한’ 퀀텀닷 디스플레이가 과연 무엇인가에 대해 알아야 할 것이다. 이번 편에서는 삼성전자의 QLED가 퀀텀닷 디스플레이의 어느 수준에 도달해있고, 어느 방향으로 향하는지 알아보자.

현재는 퀀텀닷 필름 방식

퀀텀닷 디스플레이를 현재 분류할 수 있는 방식은 크게 3가지다. 바로 △퀀텀닷 필름 △퀀텀닷 컬러필터 △자발광(자발색) 퀀텀닷 디스플레이 방식 등이다.

삼성전자는 이 중 첫 번째인 퀀텀닷 필름 방식을 활용하고 있다. 현재 판매되는 삼성 QLED TV는 모두 퀀텀닷 필름 방식이다.

앞서 퀀텀닷, 즉 양자점을 활용하면 TV 색 재현성을 크게 향상할 수 있다고 했다. 소비자에게 풍부한 색감을 제공할 수 있다. 퀀텀닷이 포함된 필름을 TV 패널에 추가하면 퀀텀닷을 통한 색감 개선이 가능하다. 기존 블루라이트유닛(BLE)에서 파란빛이 퀀텀닷 필름에 통과하면 빛의 3원색인 R, G, B가 기존 색 대비 뚜렷해진다.

단순히 필름을 덧대는 수준의 기술이 아니다. 퀀텀닷은 나노 크기라 외부 충격에 약하다. 메탈 소재 퀀텀닷을 한번 감싸고 습기와 산소로부터 보호하기 위해 필름으로 덮어 보호해야 한다. 기술난도도 높고, 퀀텀닷 소재 필름 가격도 무시하기 힘들다.

두 번째가 퀀텀닷 컬러 필터 방식이다. 앞서 퀀텀닷을 필름에 적용한 것처럼 이 방식은 컬러 필터에 퀀텀닷을 적용했다. 컬러 필터에서 퀀텀닷 기술을 활용하기 때문에 색재현성이 뛰어나다. 이때 기존 LED 백라이트 대신 OLED 청색광을 백라이트로 쓸 수 있다. 삼성디스플레이가 퀀텀닷 필름 방식 이후를 위해 준비하는 기술이고, 퀀텀닷 필름 방식보다 좀 더 슬림한 TV를 만들 수 있을 것으로 기대하고 있다.

진정한 퀀텀닷 디스플레이란?

퀀텀닷 필름과 퀀텀닷 컬러필터 모두 한계가 있다. 그 한계가 바로 OLED 진영에서 ‘진정한 퀀텀닷 디스플레이’가 아니라고 주장하는 근거다. 바로 백라이트의 존재다.

필름과 컬러필터 모두 자체 발광(발색) 하지 못한다. 즉 따로 빛을 쏘아줄 수 있는 유닛이 필요하다. 백라이트 유닛이다. 백라이트 유닛이 존재하기 때문에 궁극적으로 슬림한 TV를 만드는 데 한계가 있다. 이 부분에서는 자발광인 OLED와 견줘 우위를 차지하지 못한다.

이러한 한계를 모두 극복한 것이 마지막 방식인 자발광 퀀텀닷 디스플레이 방식이다. 말 그대로 퀀텀닷이 빛과 색을 스스로 내는 퀀텀닷 기술로, 퀀텀닷 디스플레이의 완성판이라고 볼 수 있다. 무기물인 퀀텀닷이 스스로 빛을 내기 때문에 유기물처럼 화면이 타들어가는 번인 현상으로부터 자유롭다. 수명도 유기물인 OLED 보다 더 길다.

삼성 QLED TV가 진정한 퀀텀닷 디스플레이가 아니라는 주장도 여기서 기인한다. 그러나 아직까지 어떤 TV 제조사도 자발광 퀀텀닷 디스플레이를 양산하는데 성공하지 못했다. 삼성전자가 퀀텀닷 분야에 막대한 연구개발(R&D) 투자를 추진하는 것도 이 때문이다. 현재 QLED TV는 방식적인 측면에서 보면 진정한 퀀텀닷 디스플레이와는 다를 수 있지만, 지향하는 방향은 삼성전자도 다르지 않다.

삼성 ‘퀀텀닷’ 전략을 알려면 OLED 특성을 알아야 한다

그렇다면 삼성전자는 자발광 유기물을 활용해 백라이트가 필요 없는 OLED를 왜 선택하지 않았을까. 혹은 이렇게도 질문할 수 있을 것이다. “삼성전자가 OLED를 안 하는 이유는 무엇인가”

삼성도 OLED 강자다. 세계에서 OLED 디스플레이를 가장 많이 쓰는 회사도 삼성전자다. 하지만 TV가 아니라 스마트폰이다. 삼성전자 갤럭시 스마트폰은 대부분 OLED 디스플레이를 탑재했다.

여기서 OLED를 짚고 넘어가야 한다. 퀀텀닷 디스플레이도 방식이 다양하듯, OLED도 같은 OLED만 있는 것이 아니다. 하나는 wOLED고 다른 하나는 RGB OLED다.

wOLED는 OLED 패널이 백색으로만 발광한다. 색을 구현하려면 역시 컬러필터(RGB)가 필요하다. 현재 판매 중인 OLED TV가 이 wOLED 방식이다. 반면, RGB OLED는 빨강과 녹색, 파랑(RGB)의 색상을 각각 해당 소자가 직접 발광해 구현한다. RGB OLED는 소자 자체에서 각각의 색을 내기 때문에 컬러 필터가 필요 없다.

빛을 쏘는 방향(발광 방향)도 차이가 있다. wOLED는 배면(후면) 발광, RGB OLED는 전면 발광이다. 배면 발광은 유기물층(EL)→박막트랜지스터(TFT)→유리→윈도우→우리의 눈으로 빛이 전달된다. 전면 발광은 유기물층→윈도→우리의 눈으로 전달된다. 배면 발광은 빛이 후면에 있는 음극 소재(Cathode)에 반사되어 나오는 빛과 투명한 양극소재(ITO)를 그대로 통과한 빛이 나온다. 빛이 나오는 과정에서 TFT와 회로 라인에 일부 빛이 가로막혀 빠져나오지 못하기도 한다.

단순히 봐도 RGB OLED가 빛이 더 강하고 색감이 뛰어날 것이라고 생각할 수 있다. 문제는 공정 과정이다. RGB OLED는 유기물 증착 과정이 어렵다. 컬러 필터를 사용하지 않기 때문에 서브 픽셀 하나하나를 증착 공정을 통해 제작해야 한다. 유기물 증착 공정에는 마스크라 불리는 금속판이 필요한데, 판의 두께가 매우 얇다 보니 면적이 넓어지면 무게 때문에 기판과 마스크 사이에 공간이 생겨 증착이 어렵다. 스마트폰 디스플레이처럼 소면적 적용은 쉽지만, TV와 같은 대면적 디스플레이는 RGB OLED가 힘든 이유다.

반면 wOLED는 컬러 필터가 있다. 여러 화학 공정이 끝난 컬러 필터를 만들고 유기물을 증착하기 때문에 RGB OLED보다 수월하다. 또 wOLED 특성상 TFT가 있는데, 빛이 나오더라도 이 TFT 때문에 개구율이 줄어든다. 개구율은 단위 화소에서 실제 빛이 나올 수 있는 부분의 면적 비율을 의미한다. 즉 RGB OLED 대비 빛이 나오는 공간이 좁다는 의미다.

TV와 같은 큰 화면에서는 빛을 강하게 쏘기 때문에 이 개구율이 큰 문제가 되진 않는다. 하지만 RGB OLED와 직접 비교할 경우 효율, 색순도, 화질 등에서 경쟁 우위에 서기 힘들다.

결승선엔 ‘진정한 퀀텀닷’ 밖에 없다고 보는 삼성

2013년 삼성도 OLED TV를 선보인 바 있다. 그러나 1년 뒤 시장에서 찾아볼 수 없었다. 당시 삼성 OLED TV는 RGB OLED 방식이었다. 앞서 언급한 대면적으로 키우기 힘들다는 점과 번인 등 내구성 문제로 OLED 전략을 선회했다. 특히 8K 고해상도 TV 등 화질 이슈가 점점 중요해지면서 RGB OLED 방식이 아닌, wOLED 방식으로는 한계가 있다고 판단했을 터다.

결국 삼성의 길은 ‘퀀텀닷’의 양산이었다. 최근 삼성은 퀀텀닷 필름의 다음 세대의 디스플레이에 적극적으로 투자하고 있다. 퀀텀닷 필터 방식으로 OLED 장점과 융합한 하이브리드 전략이 회자되는데 이 또한 ‘퀀텀닷’에 방점을 찍을 것으로 보인다. 궁극적으로 자발광 퀀텀닷 디스플레이로 가기 위한 일종의 ‘절차’로 풀이된다.

향후 삼성의 퀀텀닷 행보는 지속될 것이다. 지금도 삼성 TV의 디스플레이는 ‘퀀텀닷’과 떼려야 뗄 수 없는 사이가 됐다. QLED라는 이름으로 TV시장을 공략할 삼성의 종착지 역시 ‘퀀텀닷’으로 예상된다.

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테크플러스 에디터 권동준

tech-plus@naver.com

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