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QLED vs. W-OLED: TV 화질 평가

31 Oct 2017

CES2017IFA2017에서 소개된 올해 디스플레이 제품들은 기술이 진화하고 있음을 보여줍니다. 디스플레이 업체들은 화질을 한차원 업그레이드 하기 위해 QLED와 OLED 기술을 적용하고 있습니다.

QLED와 OLED는 비슷한 약어를 사용하지만, 동작 원리가 다릅니다.

두 기술에 대한 정보는 온라인에서 쉽게 찾을 수 있지만, 방대한 홍보 자료로 인해 전체적인 내용을 정확히 파악하기 어렵습니다.

삼성디스플레이는 디스플레이 산업과 제품에 가장 적합한 솔루션이 무엇인지 이해를 돕기 위해 정확한 데이터를 기반으로  두 기술에 대한 주요 내용을 알기 쉽게 제공합니다.

 우선 용어에 대한 정의를 알아보겠습니다.

QLED – 퀀텀닷 LED(Quantum Dot LED)

QLED는 퀀텀닷 발광다이오드(Quantum Dot Light-Emitting Diode) 또는  퀀텀닷 LCD 스크린(quantum dot-enhanced LCD screen)을 의미합니다. QLED는 기존 LCD 동작 원리와 유사하지만, 퀀텀닷 입자 성질을 이용하여 색 순도를 높이고 디스플레이 효율을 향상시킵니다. 현재 QLED TV는 Blue LED를 광원으로 사용하며, 퀀텀닷이 포함된 퀀텀닷 성능향상 필름(Quantum Dot Enhancement Film; QDEF)을 LCD 디스플레이의 백라이트에 적용하고 있습니다. Blue 파장의 빛이 퀀텀닷 필름을 통과하면, 퀀텀닷의 크기에 따라 빛의 파장이 변하여 순도 높은 색상을 출력합니다.

OLED – 유기 LED

유기발광 다이오드라고 불리는 OLED는 자발광현상을 이용하여 만든 디스플레이 기술이며, 제품에 따라 다른 OLED 기술을 사용하고 있습니다. 모바일 디스플레이는 RGB-OLED 기술을 적용하고 있으며, TV 및 대형 디스플레이는 이와 전혀 다른 White-OLED 기술을 사용합니다.

RGB-OLED vs. White OLED

RGB OLED는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 서브픽셀( sub-pixel)을 사용합니다. RGB OLED는 탁월한 색 재현성을 발휘하지만, 대형 디스플레이의 성능 조건에는 적합하지 않습니다. 따라서 RGB OLED는 TV보다는 스마트폰과 같은 작은 화면의 제품에 선호되는 기술입니다.

White OLED는 백색을 발광한 후  적색(R), 녹색(G), 청색(B) 컬러 필터를 통과시켜 영상을 출력합니다. 이것은 LCD 동작 원리와 유사합니다. W-OLED 컬러 필터는 전력 효율과 밝기를 향상시키고 OLED 열화(burn-in) 문제를 완화하기 위해 기본 RGB 픽셀 구조에 백색 서브픽셀을 추가한 RGBW(적색, 녹색, 청색, 백색) 구조를 사용합니다. W-OLED는 LCD보다 더 복잡한 회로 조건을 가지며, 대형 디스플레이에 활용됩니다(W-OLED는 LCD와는 달리 전류 구동 방식을 사용합니다.)

Q-LED vs. W-OLED의 장단점

이제 용어에 대한 개념을 알아 보았으며 대형 디스플레이 측면에서 기술을 비교해봅시다. HDR(high dynamic range)과 WCG(wide color gamut)의 기능을 모두 갖춘 고급형 디스플레이의 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 따라서 이 기술에 대한 전반적인 내용을 파악하고, 구매 결정에 영향을 줄 수 있는 주요 디스플레이 특성을 살펴볼 필요가 있습니다.

HDR 의 수요 전망

WCG 의 수요 전망

명암비

명암비는 스크린의 가장 어두운 부분(흑색)과 가장 밝은 부분(백색) 간의 비율로 측정됩니다. QLED는 완벽한 블랙 레벨은 어렵지만, 로컬 디밍(local dimming) 기술을 적용하여 명암비를 크게 향상 시킬 수 있습니다. W-OLED는 전류를 차단시켜 어두운 부분의 픽셀을 완전히 끌 수 있기 때문에 완벽한 블랙 레벨을 달성할 수 있습니다.

하지만 일반적인 시청 환경은 어느 정도의 주변 광이 있기 때문에 완전히 어두운 환경에 놓여 있지 않습니다. 반사된 주변 광은 명암비에 영향을 줍니다. 따라서 디스플레이 성능은 블랙 레벨보다는 최고 휘도 및 반사율에 따라 달라집니다. 이때 유효 명암비의 개념을 적용할 수 있습니다. 유효 명암비는 다음과 같이 계산합니다:

유효 명암비 = Lmax / (Lmin + Lreflected),

여기서 Lmax는 최고 휘도, Lmin은 최저 휘도, Lreflected는 반사율을 의미합니다.

QLED vs. W-OLED의 스펙트럼 출력

QLED와 W-OLED의 유효 명암비를 비교해 보았을 때, W-OLED는 완전히 어두운 곳에서 17% 더 나은 성능을 보여줍니다. 하지만 QLED 스크린은 일반적인 조건(28%) 및 고휘도 조건(45%)에서 W-OLED를 능가합니다.

컬러 볼륨

컬러 볼륨은 모든 휘도 레벨에서 디스플레이의 색상 표현력을 나타내는 색 정밀도의 척도이며, 색 영역 및 휘도 스케일을 합하여 계산합니다.

우리는 앞서 광범위한 스펙트럼 출력(넓은 색 영역)의 중요성과 색차와 휘도 간의 균형을 논의했습니다. 최고 휘도 기준의 디스플레이 색 영역뿐 아니라, 다양한 휘도 레벨에서의 색상 표현력도 매우 중요합니다. HDR 콘텐츠를 정확히 재생하려면, 높은 휘도 및 색재현력이 필요합니다.

다음은 QLED의 스펙트럼 출력과 W-OLED의 스펙트럼 출력을 비교한 것입니다.

QLED vs. W-OLED의 스펙트럼 출력

W-OLED는 HDR을 제공할 수 있지만, 밝기가 낮습니다. OLED 디스플레이의 최고 휘도는 약 700nit이지만, QLED 디스플레이는 2,000nit를 초과할 수 있습니다. RGBW 픽셀 구조는 높은 휘도에서 OLED 디스플레이의 컬러 볼륨을 제한하는 요소입니다.

퀀텀닷은 높은 채도와 (동시에) 높은 밝기를 제공합니다.

현재 QLED TV는 더 높은 컬러 볼륨을 제공합니다. 이러한 스크린은 밝기 수준과 관계없이 거의 모든 DCI-P3 색상 공간을 표시할 수 있습니다. 이렇게 하면 HDR 콘텐츠를 정확히 재생할 수 있습니다.

QLED 컬러 볼륨

각 기술이 적용된 제품의 주요 사양을 살펴보십시오.

QLED vs. W-OLD 컬러 볼륨

기술

 

QLED

W-OLED

모델

Samsung KS9800

LG B6

DCI-P3 범위

96%

97%

최고 휘도

1,468 nit

700 nit

컬러 볼륨 재현능력(VCRC)

2,843,268

1,985,651

컬러 볼륨: 1,000nit에서 DCI-P3의 %

84%

58%

평균 전체 화면 밝기

573 nit

131 nit

전기

299 W

243 W

효율성

2.2 nit/W

0.6 nit/W

내구성

고객들은 회사의 신뢰성과 제품의 수명을 중요하게 생각합니다. 특히 제품이 상업용으로 사용될 때 더욱 그렇습니다. 대형 디스플레이는 일반적으로 전문적인 환경에서 사용될 뿐만 아니라 오랫동안 전원이 켜져 있기 때문에 내구성은 디스플레이 기술을 선택할 때 가장 중요한 요소 중 하나입니다.

OLED 디스플레이 성능의 주요 문제 중 하나는 바로 열화(burn-in) 입니다. 열화(burn-in) 문제는 기술이 출시된 이후 전문 AV 커뮤니티에서 논의된 바 있습니다.

열화는 정적 이미지가 (특히, 최고 휘도에서) 장시간 동안 스크린에 남아 있을 때 발생하는 화면 잔상을 말합니다. 열화는 패널의 영구 변색, 고스트 현상(ghosting image) 또는 색이 바래지는 것을 의미합니다.

OLED 스크린은 특히 높은 밝기 수준에서 장시간 정적 이미지가 나타날 때, 디스플레이 픽셀이 빠르게 열화되어 잔상과 영구적 손상이 발생합니다.

비용

QLED와 W-OLED는 대중 시장에 진입하기에는 비용 면에서 저렴하지 않습니다. QLED TV(최대 크기 110인치) 모델의 경우, $2,500에서 $6,000달러까지 W-OLED(최대 크기 77인치) 모델의 경우, $2,300에서 $8,000달러까지 모델에 따라 가격이 다양합니다. 이러한 TV가 일반 가정에서 이용할 수 있으려면 가격이 빨리 내려가야 합니다. 이것은 패널 생산자가 가까운 미래에 대량 생산으로 이윤을 만들 수 있는 생산 능력과 비용 효율성에 따라 결정됩니다.

시장조사업체인 DSCC(Display Supply Chain Consultants)가 수행한 조사를 살펴보십시오. 가장 보편적인 스크린 크기인 55인치를 예로 들어 패널 비용을 살펴보겠습니다.

유형별 패널 비용 예측

데이터에서 보여 주듯이, W-OLED가 규모의 경제를 달성하지 못하기 때문에 2021년까지 W-OLED와 LCD 사이에 상당한 제조 비용 차이가 존재합니다. 현재 대형 W-OLED는 한 패널 제조업체에서 생산하고 있습니다. DSCC는 W-OLED와 LCD의 제조 비용 격차(현재 약 $600달러)가 2021년까지 지속될 것이라고 보고합니다(최소 $323격차 유지).

또한, DSCC는 기존 LCD와 QLED 사이의 비용 격차는 25%에서 2021년까지 4%로 좁혀질 전망이라고 보고합니다. QLED의 높은 생산 능력과 높은 생산량은 지속된 비용 절감을 촉진시킵니다.

결론

QLED 또는 W-OLED 기술이 최고급 디스플레이 시장에서 우위를 유지할지는 성능 및 비용을 기반으로 향후 몇 년내 결정될 것입니다. 몇몇 제조업체들은 OLED에 승부를 걸고 있지만, 삼성과 더불어 Vizio, Hisense 및 TCL과 같은 브랜드는 HDR 조건을 충족시킬 수 있는 퀀텀닷 LCD에 투자하고 있습니다.

가장 적합한 디스플레이 기술은 시청 환경과 사용자의 선호도에 따라 결정됩니다. 이미 규모의 경제를 이루고 있는 LCD 생산 인프라와 퀀텀닷의 뛰어난 시각적 성능으로 인해 QLED의 대중화가 확산될 전망입니다.