퀘이사존
퀘이사플레이
이벤트
필드테스트
특가/예판
행사판매
퀘플래플
퀘플 이벤트
퀘이사칼럼
벤치마크
기획칼럼
퀘플기사
비디오
퀘이사리포트
게임 DB
CPU DB
그래픽카드 DB
유저 CPU DB
유저 그래픽카드 DB
하드웨어뉴스
게임뉴스
모바일뉴스
파트너뉴스
유저사용기/필테
팁/노하우
PC조립/견적
스팀게임/PC게임
플스/엑박/스위치
모바일/스마트폰
노트북/태블릿PC
가전제품/TV
CPU/메인보드/램
그래픽카드
오버클러킹
케이스
커스텀수랭/튜닝
공랭/수랭쿨러
SSD/HDD/USB
파워서플라이
키보드/마우스
사운드기기
모니터
네트워크/인터넷
OS/소프트웨어
기타/주변기기
자유게시판
애니/피규어
유머게시판
자동차/탈것
반려동물
음식/여행
영화/TV
패션
데스크셋업
하드웨어갤러리
하드웨어박물관
나눔게시판
지름/할인정보
타세요(임시)
장터게시판
라이브스트리밍
QNA/뉴스어레인지
다큐멘터리
퀘이사전
:
요즈음 모니터 패널을 설명하는데 정말 많은 용어가 사용됩니다. OLED부터 시작해 QLED, QNED, 마이크로 LED, 미니 LED, QD-OLED 등 용어가 상당히 많죠. 또, 기업에서는 비슷한 기술임에도 완전히 새로운 기술인 듯 홍보하곤 합니다.
하지만 조금씩 개선이 되었을 뿐, 근간이 완전히 새로운 기술은 아닌 경우가 많습니다. 이번 칼럼을 통해 비슷한 기술은 묶어 정리하고 디스플레이 기술의 변화 과정을 간략하게 짚어보도록 하겠습니다.
과거부터 짚어보도록 하겠습니다. 옛날 모니터 하면 학교 컴퓨터실에서 마주하던, PC방에서 스타크래프트를 즐기며 마주한 뚱뚱한 모니터가 생각나곤 하죠. 바로 브라운관이라고 불리는 CRT 디스플레이입니다.
CRT는 음극선에서 나온 전자가 형광 스크린을 때리면 빛 무늬가 나오는 원리를 활용해 디스플레이를 구현했습니다. 저렴한 가격과 좋은 품질로 많은 인기를 끌었지만 단점도 명확했습니다. 디스플레이 왜곡을 막기 위해 제품 크기가 오늘날 제품과 비교하기 어려울 만큼 두꺼워졌습니다.
그럼에도 아직까지 일부 마니아층에서는 CRT 모니터를 찾곤 합니다. 특히 빛을 쏘아 이미지를 만들기 때문에 응답 속도/잔상/모션 블러에서 뛰어난 장점이 있어 서든어택을 비롯한 일부 게임 마니아층에서 CRT 모니터를 더 선호하곤 합니다.
이러한 CRT 구조상 생기는 두꺼운 크기를 극복하고자 평면 디스플레이 솔루션으로 PDP와 LCD 기술이 주목을 받았습니다. 먼저 PDP(Plasma Display Panel) 기술은 기체 방전 현상을 이용한 기술입니다. 이는 형광등과 비슷한 방식으로, 충전된 가스에 전기 방전을 일으켜 빛을 내는 방식이죠.
PDP는 전기 방전을 통해 자체적으로 빛을 만들어내어 색재현력과 응답속도서 강점이 있었습니다. 이는 오늘날 OLED에서 강조되는 완벽한 블랙과 유사하죠. LCD는 액정 조정 작업이 필요하기 때문에 응답 속도에서 PDP가 우위에 있었습니다. 또, PDP는 비교적 단순한 단자 구성 덕에 대형화가 쉬웠죠.
그렇지만 PDP는 명확한 기술한 단점으로 인해 결국 사장되었습니다. 먼저 PDP는 고전압으로 가스를 방전시키다 보니 소비전력이 컸습니다. 이러한 소비전력은 곧 발열로 이어져 쿨링 솔루션의 소음이 단점으로 부각되었죠.
전력소비 차이=자료 에누리
결정적으로, 본격적으로 모바일 시장이 성장하던 시기, PDP는 대형화에는 유리했지만 LCD와 다르게 40형 이하의 소형화에 어려웠던 한계가 있습니다. LCD 약점이였던 시야각은 IPS 기술로, 대형화 또한 100형 달성으로 상쇄되어 PDP는 결국 역사의 뒤안길로 들어가게 되었습니다.
70형 PDP TV와 7형 LCD 디스플레이
LCD는 오늘날 가장 널리 쓰이는 디스플레이 기술 중 하나입니다. 오늘날 LED, QLED(QD-LCD), 미니 LED 기술은 각각의 기술 같지만 모두 동일한 LCD 기반이죠. LCD(Liquid Crystal Display)는 고체와 액체의 중간 성질을 갖는 액정(액체 결정)과 빛의 각도에 따라 빛 투과율을 다르게 할 수 있는 편광판을 활용합니다. 액정 배열을 조절하며 편광판으로 투과되는 빛을 조절하여 디스플레이를 구현한 것이죠. 주요 특징으로 빛을 발생시켜주는 백라이트 유닛(BLU, Back-Light Unit)이 꼭 필요하다는 점입니다.
LCD 발전은 크게 액정과 백라이트 두 분야로 나누어 볼 수 있습니다. 다양한 기술이 있지만, 크게 TN/VA/IPS로 나누어 알아보도록 하겠습니다.
TN(Twisted Nematic)은 LCD 기술 초기부터 사용된 기술로, 가장 단순한 구조를 갖고 있어 디스플레이 시장을 키우는데 한몫한 기술입니다. 다만 액정 배열이 시야각에 따라 비대칭적이 되어 시야각에 제약이 생겼습니다. TN은 액정이 수평이었다가 전기가 흐르면 수직으로 배치됩니다.
이러한 TN의 시야각 문제를 돌파하고자 VA와 IPS 기술이 등장했습니다. 먼저 VA(Vertical Alignment)는 TN과 반대로 액정이 수직이었다가, 전기가 흐르면 수평으로 됩니다. 이 때문에 수직 전계 방식이라고 부릅니다.
마지막으로 IPS(In Plane Switching) 방식은 전기가 수평 방향으로 흐르는 수평 전개 방식입니다. 이 원리를 이용한 패널로 PLS(Plane to Line Switching), FFS(Fringe Field Switching) 패널 등이 있습니다.
TN/VA/IPS 방식의 장단점은 이미 쉽게 찾아볼 수 있죠. 장단점과 관련해서는 퀘이사존의 각 패널 비교 자료를 참고해 주시면 되겠습니다.
초기 LCD는 백라이트(BLU, Back-Light Unit) 조명으로 형광등(CCFL)을 사용했습니다. 이제는 형광등 대신 LED 조명이 백라이트 조명으로 사용되고 있죠. 이제는 이 LED 배치 개선 그리고 LED 소형화를 통해 디스플레이 품질을 높이고 있습니다.
그중 하나가 미니 LED입니다. 작은 사이즈 LED를 통해 구역을 나누어(디밍존) 백라이트단에서 밝기를 세밀하게 조절하는 방식이죠. 이를 통해 더 풍부한 블랙 색상을 표현할 수 있습니다.
(좌) 기존 LED 백라이트 / 17.3형의 미니 LED 백라이트 (우)
퀀텀닷1)도 백라이트 개선에 사용됩니다. LCD 기술에 퀀텀닷은 QDEF와 QDCF라는 두 개의 방식으로 쓰입니다. QDEF(Quantum Dot Enhancement Film)는 백라이트를 보조하는 필름 방식이며, QDCF(Quantum Dot Color Filter)는 색을 구현하는 컬러필터가 퀀텀닷 소재로 된 방식입니다.
1) 퀀텀닷(Quantom Dot, 양자점): 크기에 따라 서로 다른 빛을 내는 소자. 몇 개 ~ 수십 개의 원자로 구성되어 있어, 매우 좁은 범위의 파장을 구현할 수가 있다. 즉, 색 순도가 높아 색재현율이 높다.
오늘날 QD-LCD 기술은 대부분 QDEF 방식을 사용합니다. 청색 백라이트와 퀀텀닷 필름(QDEF)를 통해 높은 순도의 흰색을 만들어냅니다. 이는 높은 색재현율로 이어지죠. 삼성전자는 이러한 QD-LCD 기술을 QLED라는 브랜드서 사용하고 있습니다. 초기 QLED 브랜드는 QD-OLED 기술로 선보였지만, 실제 제품화는 QD-LCD 기술을 이용했죠.
요즘 디스플레이 트렌드의 또 다른 주역이죠. 바로 OLED 디스플레이입니다. OLED(Organic Light-Emitting Diode)은 전기를 주면 스스로 빛을 낸다(자발광)는 점에서 LED과 어느 정도 맥락이 비슷합니다. LED는 실리콘, 갈륨 같은 금속 물질을 사용하지만 OLED의 경우 빛을 내는 발광층이 탄소와 산소를 주축으로 하는 유기물(유기화합물)로 되어 있는 기술이죠. 금속이 아닌 유기물로 되어 있어 디스플레이를 휘거나 마는 등, 유연성을 확보할 수 있는 것이 특징입니다.
유기물을 통해 자체적으로 빛을 만드는 자발광 방식으로, LCD와 달리 백라이트가 필요 없는 구조적 차이가 있습니다. 이를 통해 색재현력, 명암, 전력효율 등 여러 부문에서 LCD 대비 우위를 갖죠.
이렇게 좋은 OLED도 여전히 큰 단점이 남아 있습니다. 바로 번인(burn in) 현상이죠. 번인 현상은 고정된 또는 동일한 이미지가 장시간 노출되면 잔상이 남는 현상입니다. 이 OLED의 번인은 주로 청색 소자의 수명 문제에서 기인합니다. 사실 번인 현상은 비단 OLED만의 문제가 아닙니다. CRT, LCD와 PDP 서도 번인 현상은 발생하죠.
다만 OLED는 탄소와 수소 기반의 유기화합물이 주요 재료인 만큼, 소자가 빛과 열을 받으며 서서히 부패하게 됩니다. 또한 OLED에서 색을 구현할 때 이론상 100% 효율을 내는 인광 방식을 사용합니다. 다만 이 인광 방식으로 청색을 만들어내는 소자의 수명이 다른 소자 대비 짧습니다. 이러한 요인들이 얽혀 OLED에서 번인 현상이 비교적 자주 식별되는 것이죠..
이러한 청색 소자의 문제를 우회하기 위해 WOLED(WRGB) 방식이 등장했습니다. OLED로 백색을 만들고 컬러 필터를 이용해 RGB 색을 만드는 방식이죠.
이 컬러 필터에 QD 소자를 이용하는 방식이 QD-OLED입니다. QD-OLED는 OLED가 백라이트로서 청색광을 만들고, 그것을 퀀텀닷 컬러필터가 다른 색으로 바꾸어주죠. 여기서 OLED 청색광은 앞서 설명한 인광 방식이 아닌 형광이라는 상대적으로 효율이 떨어지는 방식을 사용합니다.
OLED가 현재 품질이 LCD 대비 좋지만 결국 미래 기술인 마이크로 LED에 대체될 것이라는 의견도 있습니다. 픽셀의 색을 구현하기 위해 사용되는 RGB 조명을 각각 서브 픽셀이라고 부르는데요. 마이크로 LED는 이 서브 픽셀이 각각의 개별 LED로 구성되어 있는 디스플레이입니다. 이 서브 픽셀 LED 크기가 마이크로미터2)에서 나노미터3)에 이르기 때문에 마이크로 LED 또는 나노 LED라고 부릅니다. 마이크로 LED라는 명칭이 좀 더 널리 알려져 있죠.
2) 1 마이크로미터(μm) = 0.001 밀리미터(mm)
3) 1 나노미터(nm) = 0.001 마이크로미터(μm)
OLED의 구조적인 한계로 수명 문제를 짚어보았습니다. 청색 소자의 수명 이슈가 해결이 되어도, 유기화합물을 기반으로 하고 OLED는 다른 디스플레이 대비 상대적으로 짧은 수명을 지니고 있습니다. 이러한 문제에서 차세대 디스플레이인 마이크로 LED는 자유롭습니다. 유기물이 아닌 질화갈륨(GaN)과 같은 무기물 소재를 기반으로 하고 있기 때문이죠. OLED가 지니고 있는 플렉시블의 장점 또한 마이크로 LED와 플렉시블 PCB 조합으로 구현이 가능해 OLED는 마이크로 LED를 위한 과도기적 기술에 지나지 않다는 의견도 있습니다.
플렉시블 PCB에 마이크로 LED를 결합한 LG 디스플레이의 시제품
LED 디스플레이 기술의 종착점처럼 보이는 마이크로 LED는 아직까지는 여러 어려움이 존재합니다. 먼저 마이크로 LED 생산 공정에서 LED 소자를 기판에 이식하는 단계가 주요한 어려움입니다. 개별 LED 소자가 매우 미세하기 때문에 정확한 위치에 손상 없이 LED 소자를 이식하는 정밀성을 아직 충분히 확보하지 못했습니다. 또한 이 개별 LED 서브 픽셀을 컨트롤해야 하는 어려움이 남아있습니다.
이 마이크로 LED 기술과 퀀텀닷을 합친 QD-마이크로 LED 기술을 삼성전자는 QNED라는 개념으로 소개했습니다. 한편 LG전자도 동일하게 QNED라는 명칭을 사용했는데, LG전자의 QNED는 LCD 기반의 미니 LED 제품이라는 차이가 있죠.
삼성의 QNED 기술. 질화갈륨(GaN) 기반의 마이크로 LED와 퀀텀닷 필터를 활용했다.
또 하나의 미래 디스플레이 기술로 퀀텀닷이 거론되고 있습니다. 현재로서 퀀텀닷은 컬러필터와 백라이트를 보조하는 역할로 쓰이고 있지만, 퀀텀닷 소자 자체가 발광원으로 쓰이는 QD-LED가 바로 그것이죠. 퀀텀닷에서도 아직 청색의 수명/안정성 이슈가 있어 미래 기술로 여겨집니다.
퀀텀닷 소자 자체가 발광원이 되는 QD-LED(QLED)
여기까지 CRT부터 시작해 미래 디스플레이 기술까지 간략하게 훑어보았습니다. 디스플레이 기술의 이정표는 공통적으로 디스플레이는 개별 서브 픽셀이 스스로 빛을 내는 자발광 방식에 초점을 두고 있습니다. 마이크로 LED, OLED, QD-LED 모두 그렇죠. 하지만 세 기술 모두 아직 완성이라고 하기엔 이른 단계에 머물러 있습니다. 특히 OLED와 QD에서는 청색의 높은 요구 에너지/안정성/수명 이슈를 해결하는 것이 핵심 과제로 남아 있습니다.
OLED, QD-LED, 마이크로 LED 이들 중 어느 것이 상용화에 성공해 시장에 성공적으로 안착하게 될까요? 마이크로 LED는 지금으로선 디스플레이 기술의 종착역이라고 간주되곤 하지만 누가 알까요? 새로운 방식을 통해 패러다임이 바뀌게 될지도요.
과거와 미래의 디스플레이 기술
참고 자료
댓글: 38개
메테오레이크, 인텔이 준비하는 새로운 구조
인텔 타일 구조는 AMD 칩렛과 어떤 차별점이 있는가
13700을 어떻게 하면 효율적으로 쓸 수 있을까
인텔 코어 i7-13700을 파헤쳐보자
브라운관부터 퀀텀닷까지 쭉 알아보자
디스플레이 패널 기술 훑어보기
HWiNFO로 보는 내 CPU 현황 정확히 이해하려면
이게 무슨 일! CPU 300% 활용 중? 클록은 0.1 MHz?
DRAM 캐시는 왜 있는거고 HMB는 뭐야?
컴덕 모여라, SSD 파헤치기! 파트 2 - 심화편
M.2면 무조건 성능 좋은거 아니야?
초보 모여라, SSD 파헤치기! 파트 1 - 기본편
써 볼 만한 것 같긴 한데...
인텔 13세대 보드에 BCF 적용 시 온도 변화는?
SRAM, DRAM 그리고 Optane
메모리(RAM)의 발전 과정 - DDR, GDDR 메모리
AMD가 강조하는 가성비, 효율적인 아키텍처의 특징은 무엇?
RX 7900의 핵심, RDNA 3 아키텍처 살펴보기
다시 혼돈으로
엔비디아와 AMD, 그리고 인텔 그래픽카드 역사 2화
혼돈의 시기를 지나 2강 체재로 돌입
엔비디아와 ATi(AMD) 그래픽카드 역사 1화
PCIe 4.0 / 16x부터 PCIe 3.0 / 4x까지 5종 게임 성능 비교
PCIe 배속? 버전? 구형 보드? RTX 4090 제 성능 내려면
전력 제한 vs. 언더볼팅 5종 게임 비교
RTX 4090 FE 전력 제한 vs. 언더볼팅 전성비 테스트
역대급 성능이기에 어떤 CPU도 따라올 수 없다? 정말일까?
4K인데 CPU 병목? RTX 4090 병목 현황 살펴보자
16+2페이즈? DrMOS는 MOS 박사라는 뜻이야?
컴덕 필수 과목: 전원부(VRM)란 무엇인가
퀘이사존-전 우주급 커뮤니티: 우주의 시작부터 끝까지
퀘이사존 로그인
아이디·비밀번호 찾기 회원가입
퀘이사존 칼럼
퀘이사존 리포트
자기야 우리 헤어져..(삼성, LG 결별)
게이머 다 죽게 생겼다 이놈들아! [최악의 지포스 RTX 4070]
압도적인 크기의 OLED 와이드 모니터
손바닥 만한 보드에 13900K를 넣고 싶어요?
데스크 셋업에 치트키 케이스!
퀘이사존을 다양한 미디어에서 만나보세요
신고하기
투표 참여자 보기