얼핏 보면 이런 단어들은 조명과는 전혀 관련이 없는 것처럼 보인다. 하지만 사실을 알고 보면, 전혀 그렇지가 않다. 디스플레이와 LCD, LED, OLED, 퀀텀닷에서 QLED에 이르기까지 모두 같은 얘기라는 것을 알게 된다.

실제로 디스플레이라고 하면 그 안에는 LCD, LED, OLED, 퀀텀닷, QLED까지 모두 포함이 된다. 그러니 LCD, LED, OLED, 퀀텀닷, QLED는 모두 달라보이지만 사실은 같은 얘기를 하는 것이라고 보면 된다.

이렇게 말을 하는 이유는 LCD, LED, OLED, 퀀텀닷, QLED 모두 디스플레이(Display)의 일종이다. 게다가 모두가 하나 같이 TV나 컴퓨터, 스마트폰, 조명에 이용할 수가 잇다는 점에서 일종의 패밀리라고 해도 좋다.

실제로 LED TV와 LED조명이 있는 것처럼 OLED TV와 OLED조명이 동시에 존재한다. 이것은 퀀탐닷이나 QLED도 다 마찬가지다.

LCD, LED, OLED, 퀀텀닷, QLED는 일종의 표시장치(화면)인 동시에 빛을 발생하는 장치이다. 예를 들어 LED 자체가 빛을 내는 다이오드(Light Emitted Diod = LED)라는 의미를 갖고 있다. 그렇기 때문에 디스플레이 장치로 이용이 되는 동시에 조명의 광원(Ligh Source)로도 이용이 가능한 것이다.

여기서 한 가지 주목을 해야 하는 것은 LCD와 LED의 관계다. 많은 사람들이 LCD라고 하면 LED TV가 나오기 전에 인기를 끌었던 LCD TV를 떠올린다. 그리고 LED TV는 LCD TV와는 전혀 다른 제품이라고 생각한다.

하지만 이것은 거의 완벽한 오해이다. 원래 LCD란 액정(액체 상태의 크리스탈) 디스플레이 (Liquid Crystal Display)를 의미한다. 액정 디스플레이는 평판 디스플레이와 프로젝터에 사용된다.

컴퓨터 모니터 분야에서 액정 디스플레이는 경쟁 음극선관 기술을 빠르게 대체하였으며 2006년에 박막 트랜지스터 액정 디스플레이는 텔레비전 시장도 개척했다.

LCD의 문제점은 스스로 빛을 내지 못한다는 것이다. 그러다보니 LCD에 빛을 비춰주는 역할을 하는 장치가 필요했다. 그것이 바로 BLU(Back Light Unit)이다.

즉, LCD의 뒤쪽에서 LED네 빛을 비춰주는 장치가 필요하다는 것이다. 그도안 LCD의 BLU로 사용된 것은 2가지이다. 하나는 일종의 형광램프인 냉음극선인 CCFL이다.

그런데 CCFL보다 더 밝고 에너지도 덜 소모하는 BLU가 등장했으니, 바로 LED를 이용하는 BLU였다. 이 LED BLU를 이용한 LCD TV가 바로 LED TV이다.

즉, CCFL LCD TV가 됐든, LED LCD TV가 됐든, LCD TV이기는 마찬가지라는 얘기다. 다만 CCFL을 BLU로 사용하는 TV와 차별화를 하기 위해서 LED를 BLU로 사용하는 TV를 편의상, 또 마케팅을 위해, LED TV라고 불르고 있는 것일 뿐이다.

미국에서는 LED TV도 결국은 LCD TV와 같은 종류의 제품이라는 것을 알게 된 소비자들이 (LED를 BLU로 사용하는) LCD TV를 전혀 다른 TV인 것처럼 광고하고 판매한 것은 소비자를 우롱한 일이라고 해서 엄청난 손해배상금을 지급하라는 소송까지 제기를 한 것으로 알려지고 있다.

◆LED TV와 LED조명

LED TV는 BLU로 LED를 사용한 TV이다. LED는 일종의 반도체로, LED에 전기를 가하면 빛이 발생한다. LED는 사용하는 형광체에 따라 적색, 녹색, 청색 등 3가지 색을 내는데, 이 빛의 3원색을 조합하면 수만 가지의 서로 다른 색의 빛을 만들 수가 있다.

1997년 일본의 니치아에서 근무하던 나카무라 슈지 박사가 청색LED에 야그(YAG)를 결합시켜서 백색LED를 만드는 방법을 발견했다. 이때부터 LED가 조명용 광원으로 사용되기 시작했다.

LED는 기존 백열전구나 형광램프와 달리 반도체에 전기를 가해 빛을 얻는 ‘반도체조명’으로, 다양한 색의 빛을 얻을 수 있고, 백열전구에 비해 에너지가 적게 들며, 제어하기 쉽다. 또한 수은과 같은 중금속을 사용하지 않는다는 점에서 친환경적이라고 할 수 있다.

이런 장점 때문에 LED를 광원으로 이용하는 LED조명이 널리 확산되게 됐다. 그러나 LED조명에 장점만 있는 것은 아니다. 눈에 보이지 않지만 1초에 100번이 넘게 깜빡거리는 플리커현상, LED를 켰을 때 많은 열이 발생하는 현상 등 기술적으로 보완해야 말 과제들이 아직도 많다.

◆OLED TV와 OLED조명

LED TV의 단점은 LED 스스로 빛을 내지 못한다는 점이다. 그러다보니 BLU를 사용해야 하고, 그만큼 디스플레이의 두께도 두꺼운 편이다.

그러나 OLED는 LED와 달리 스스로 빛을 낸다. 유기발광물질을 몇 겹으로 바른 기판에 전기를 가하면 스스로 빛을 내는 원리를 이용하는 OLED는 그래서 LED TV의 차세대 버전으로 주목을 받고 있다.

OLED는 유기발광물질에 전기를 가하면 스스로 빛을 내기 때문에 LED처럼 빛을 내는 별도의 BLU가 필요없다. 또한 유기발광물질을 바르는 기판의 소재도 유리와 실리콘, 플라스틱 등 다양하다.

실리콘이나 플라스틱에 유기발광물질을 바르는 경우 종이처럼 돌돌 말 수도 있다. 그만큼 디스플레이의 형태도 엄청나게 자유로워지고, OLED를 적용할 수 있는 영역도 LED에 비해 엄청 넓다.

이런 OLED를 TV에 적용한 것이 바로 OLED TV다. OLED TV는 빛을 내는 OLED 앞에 컬러필터가 있고, 그 앞에 화면이 있는 구조로 만들어진다. 이런 점에서 OLED가 기존의 BLU 역할을 하는 것이 OLED TV라고 할 수 있다.

그러나 OLED가 LED BLE에 비해서 디스플레이의 두께가 훨씬 얇고, 색채의 재현력도 훨씬 좋으며, 전기 소모도 적은 편이다. 이런 점들 때문에 OLED TV는 LED TV와 차별화 되고 있다.

하지만, OLED는 빛을 내는 유기발광물질의 가격 자체가 높고, OLED 판넬의 수율(상공률)이 아직은 낮은 편이다. 그만큼 가격이 비쌀 수밖에는 없다.

또 유기발광물질은 빛을 내면서 스스로 타게(연소) 되는데, 시간이 지나면 유기발광물질이 모두 타서 더 이상 빛을 내지 못하게 되면 OLED를 더 이상 사용할 수가 없게 된다. 이런 점들은 앞으로 OLED가 해결해야 할 과제들이다.

OLED를 광원으로 사용하는 것이 OLED조명이다. OLED조명은 기판이 종이처럼 얇아서 마치 벽지처럼 벽에 붙일 수도 있고, 조명기구의 디자인도 매우 자유롭게 만들 수가 있기 때문에 차세대 조명으로 기대를 모으고 있다.

올해 LG디스플레이가 다양한 형태의 OLED조명기구 샘플을 ‘Light + Building 2016'에서 선을 보이면서 OLED조명의 시대가 생각보다 빨리 시작될 것이라는 기대를 갖게 해주었다.

그렇지만 아직도 낮은 OLED 판넬의 수율과 높은 가격, LED에 비해서 상대적으로 낮은 광효율 등, OLED조명이 해결해야 할 과제들도 적지 않다.

여기에 TV에 사용하는 OLED와 달리 조명용 OLED의 경우, 계속 백색광을 내야 하기 때문에 유기발광물질이 연소하는 시간(수명)이 TV용 OLED에 비해 이론적으로 짧을 수가 있다. 이런 문제들까지 충분하게 해결이 돼야 OLED 조명의 가격도 내려가고, 조명용 광원으로서의 안정성도 높아진다.

이런 기술적인 문제들 때문에 OLED가 대중화되기 위해서는 조금 더 기다려야 할지도 모른다.

◆퀀텀닷 TV와 퀀텀닷 조명

퀀텀닷이란 지름이 수 나노미터(10억분의 1m)인 반도체를 말하는 것이다. 퀀텀닷은 석유 파동이 발생한 1980년대에 에너지 위기를 극복하기 위해서 태양전지에 대한 연구를 하다가 발견된 물질이다.

퀀텀닷은 OLED처럼 스스로 빛을 내는 소재는 아니다. 별도의 광원, 즉 BLU가 있어야 다양한 색상을 낼 수 있다. 그러나 용액으로 돼 있는 퀀텀닷에 빛이 닿으면 다양한 색상을 낸다. 특히 퀀텀닷 입자의 크기를 조절하는 것만으로도 색상을 조합할 수가 있다는 것은 퀀탐닷의 또다른 장점이다.

색재현율이 기존의 LCD에 비해 높고, 화질이 한층 선명하다는 것도 퀀텀닷의 장점이다. 기존 LCD TV의 색재현율이 60~70% 수준이었다면, 퀀텀닷 TV는 색재현율이 거의 100%에 육박한다.

이런 퀀텀닷의 장점을 이용하는 TV가 퀀텀닷 TV이다. 퀀텀닷 TV는 삼성전자와 중국의 하이센스 등 세계 TOP TV업체 중 3곳이 생산하고 있다.

기존의 퀀텀닷 TV는 액정표시장치인 LCD에 퀀텀닷 기술을 적용한 TV로, 백라이트(BLU)와 패널로 구성이 돼 있다. BLU 앞에 퀀텀닷 필름이 있고, 그 앞에 컬러필터가 있으며 그 앞에 화면이 있는 구조이다.

비록 퀀텀닷 TV가 상품화되긴 했지만, 조명 분야에서 퀀텀닷 기술을 적용한 제품은 아직까지 거의 찾아보기 힘든 상황이다. 그만큼 퀀텀닷 조명에 대한 연구, 개발은 아직 초보단계에 불과하다.

◆QLED TV와 QLED조명

이렇게 LED 다음의 자리를 놓고 OLED와 퀀텀닷이 디스플레이 분야에서 경쟁을 하는 사이에 새로운 기술이 또 하나 등장했다. 바로 QLED(양지점발광다이오드)이다.

QLED는 OLED에 사용되는 유기물질처럼 전류가 흐르면 자체적으로 빛을 내는 퀀텀닷 물질이 고르게 분포된 디스플레이를 활용한다.

QLED는 LED와 퀀텀닷 기술을 결합해서 OLED의 문제점을 해결한 기술이라고 보면 이해하기가 쉽다.

QLED는 LED에 퀀텀닷 기술을 결합해서 만든 것으로, 기존의 퀀텀닷과 달리 자체 발광 가능이 있는 퀀텀닷을 활용한다는 것이 특징이다. 기존의 퀀텀닷과 달리, 전기를 흘리면 OLED처럼 스스로 빛을 낸다는 뜻이다. 그러나 OLED의 유기물질 대신 퀀텀닷을 사용한다는 것이 다르다.

이런 점들을 감안하면 QLED는 LED의 장점과 기존 퀀텀닷의 장점을 결합한 위에, OLED에서 사용하는 유기발광물질 대신 퀀텀닷을 사용해서 LED+퀀텀닷+OLED의 장점을 하나로 결합한 새로운 종류의 디스플레이(광원)이라고 할 수 있다.

QLED의 장점은 OLED보다 수명이 길고, 제조단가도 싸며, 색의 조합이 용이하고, 색재현력이 높으며, 색의 제어도 한결 용이하다는 점이 될 것이다. 또 밝기가 기존의 LCD에 비해서 밝다는 점도 장점이다.

현재 미국에서 퀀텀닷을 생산하는 나노시스에서 QLED에 사용할 퀀텀닷 물질을 개발 중이다. 나노시스에서는 빠르면 앞으로 3년 후에는 QLED TV가 선보일 것으로 전망하고 있다.

이렇게 되면 LED, OLED, 퀀탐닷, QLED가 동시에 디스플레이 주력 제품의 자리를 놓고 치열하게 경쟁을 하는 상황이 벌어지게 되고, 그 결과 시장의 선택을 받은 하나의 기술이 생존하게 되는 일이 벌어질 수가 있다.