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width=100%]]| Organic Light-Emitting Diode 유기 발광 다이오드 |
1. 개요
OLED(유기 발광 다이오드)는 유기 화합물 층으로 이루어진 LED 반도체 소재 중 하나이다. 명칭을 보면 알수 있듯 다이오드의 한 종류인 발광 다이오드( LED) 중에서도 유기화합물을 이용한 종류를 뜻한다.LCD를 대체할 차세대 디스플레이로 각광받기 시작한 이후 많은 기업이 활발하게 연구하고 있으며, 매년 신기술이 적용된 제품들이 출시되는 분야이다.
2. 읽는 법
공식적으로는 철자 하나하나 읽어서 오엘이디라고 발음하는 것이 맞다. 하지만 편하게 올레드라고 부르는 경향이 있다.[1]처음에 삼성전자가 AMOLED를 다루면서 아몰레드라는 명칭을 밀고 나갔을 때만 해도 "그럼 OLED는 올레드인가" 하는 반응이 뒤따랐지만, 얼마 지나지 않아 LG전자에서 제품명으로 사용하고, 애플도 보도자료나 공식 프레젠테이션에서 올레드라고 말하며, JOLED도 자사를 제이올레드(ジェイオーレッド)로 소개했다.
3. 상세
모바일 등에 쓰이는 소형 디스플레이 분야는 삼성디스플레이가, OLED TV에 쓰이는 대형 디스플레이는 LG디스플레이가 거의 시장을 독점하고 있다. 이 둘이 각 분야에서 점유율과 기술력면으로 모두 최고의 자리에 있으며, 그 외에 BOE, CSOT 등 여러 회사에서 제조하고 있으나 점유율은 낮다.삼성디스플레이는 소형 OLED 분야에서 엣지 디스플레이나 주사율 120Hz 패널을 양산하고 있고, 모바일 분야의 라이벌 기업이라고도 볼 수 있는 Apple의 iPhone에 사용되는 AMOLED를 납품하고 있다.[2] LG전자는 대형 OLED 분야에서 LG 시그니처 TV에 LG디스플레이의 최신 OLED 기술을 접목해 무려 2.57mm의 초박형 TV를 발표하고, 롤러블 TV와 세계 최초의 8K OLED TV까지 만들었다.[3]
OLED를 "유기 EL"이라고 부르는 경우가 있다. OLED의 일본식 번역어인 유기 일렉트로루미네선스( 有 機エレクトロルミネッセンス)에서 온 말이다. 하단 문단의 OLED를 발명하면서 저술한 당칭완 박사 논문 제목 "Organic electroluminescent diodes"의 일부에서 유래했다. 여기서 Electroluminescence는 전하를 공급해 빛을 방출하는 '현상' 그 자체를 뜻하며, 학술 용어로 사용되고 있다.
우리나라에서는 2002년 5월 전면부 표시창이 까만 LG-KP6100이 "최초의 유기EL폰" 타이틀을 갖고 출시되며 이 단어를 사용하기 시작했다.
그러나 2003년 12월 국제 전기 기술 위원회(IEC)는 용어 규격을 미국과 중국, 한국의 지지로 OLED로 확정 #하면서 지금은 일본에서만 사용하고 있다.[4]
그리고 2009년 삼성전자와 제일기획은 애니콜 햅틱 아몰레드의 광고를 대대적으로 했는데 이때 AMOLED 용어가 한국인들에게 익숙해졌다.
OLED 패널은 오랫동안 스마트폰의 소형 디스플레이나 TV의 대형 디스플레이에만 사용되었으나, 기술 발전으로 번인 내성이 크게 증가했고,[5] 가격이 점차 하락함에 따라 OLED 패널을 사용하는 모니터도 하나둘씩 등장하고 있다. 여기에는 LG전자의 42인치 OLED TV가 게이밍 모니터로 각광받으며 엄청난 판매고를 올린 것이 크게 작용했을 것으로 보인다.
삼성전자는 2022년부터 자사의 게이밍 모니터 라인업인 삼성 오디세이 라인업으로 QD-OLED 패널을 사용하는 모니터를 출시하기 시작했으며, LG전자 역시 2023년부터 LG 울트라기어 라인업으로 WOLED 패널의 게이밍 모니터를 출시하기 시작했다.
3.1. 역사
최초의 OLED는 1987년 미국 코닥에서 당칭완( 鄧 青 雲, Ching W. Tang)[6] 박사와 스티븐 밴슬라이크(Steven Van Slyke) 박사가 태양광 셀 연구 도중 발명했다.그래서 OLED에 대한 원천 특허는 미국의 코닥이 가지고 있었으나 2009년 12월 LG디스플레이에서 그 특허권을 약 1억 달러에 인수하면서 LG디스플레이가 원천 특허를 소유하게 됐다.
1990년 고분자 OLED를 영국 캠브리지 대학교 카벤디시 연구소(Cavendish Laboratory)에서 발명했으며, 일본의 전자 기업들이 산화물 TFT( Oxide TFT) 기술까지 개발하면서 고분자 OLED를 토대로 오랫동안 대형 OLED 디스플레이 장치 상용화를 시도했으나 기술적 난제가 컸던 탓에 LCD에 집중한 원인이 됐다. JOLED에서 이어서 개발을 계속하고 있었으나 2023년 3월 28일 도쿄 지방 법원에 민사재생절차(한국의 법정관리)를 신청하면서 앞날이 불투명해진 상태이다.
3.2. PMOLED, AMOLED
초기 OLED는 구동 방식에 따라 두 종류로 분류됐다.- PMOLED - Passive Matrix Organic Light Emitting Diode 수동형 행렬 유기 발광 다이오드(이극소자)
- AMOLED - Active Matrix Organic Light Emitting Diode 능동형 행렬 유기 발광 다이오드(이극소자)
PMOLED는 OLED들을 가로세로로 배열(매트릭스)한 후 배선해 해당 행과 열의 배선에 전기를 인가해 그 지점의 OLED가 빛을 내게 하는 간단한 방식으로 되어있지만, AMOLED는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하 TFT)로 OLED를 각각 제어하는 방식이다.
1996년 파이오니아에서 최초로 PMOLED를 상용화했는데, FM 수신기 디스플레이 장치로 사용했다. PMOLED는 구조가 간단해 저렴하다.
길거리에 흔히 보이는 전광판들이 이 PMOLED 방식이다. 그러나 대형화, 고해상도 구현이 힘들고 무엇보다도 깜빡임 현상이 심하다[7]는 단점이 있다. 폴더폰 전면의 작은 정보 표시창에 PMOLED가 주로 쓰였다.
이후 AMOLED 패널 양산에 성공하고 삼성전자가 AMOLED에 공격적인 마케팅을 전개하면서 PMOLED는 빠르게 사장됐다. 즉, 2010년 즈음 이후로는 AMOLED, OLED TV 등은 모두 Active Matrix 방식이고, 이름을 달리 부르는 것은 단지 상표권 문제 때문이다.
삼성SDI에서 2007년 10월 세계 최초로 AMOLED 양산에 성공했다. 그러자 삼성전자는 TFT LCD의 후속 디스플레이를 AMOLED로 정했다.[8]
이후, AMOLED를 구현하기 위해 가장 필요한 TFT 기술이 반도체를 만들던 삼성전자의 것과 유사성이 많다는 이유로 삼성SDI의 AMOLED 사업은 2009년 1월부로 삼성전자와 삼성SDI의 합작사인 삼성모바일디스플레이에게로 넘어갔다.
그렇게 약 3년 동안 삼성모바일디스플레이는 전 세계 AMOLED의 99%를 독점하다시피 납품했으며, 2012년 7월, 삼성모바일디스플레이가 삼성디스플레이에 합병되면서 2013년부터 삼성디스플레이가 AMOLED를 제조하고 있다.
3.3. WOLED
White OLED. 대형 OLED 패널을 구현할 수 있는 방식으로 알려졌으며, LG디스플레이가 밀고 있다.WOLED는 스마트폰 디스플레이처럼 적색, 녹색, 청색 OLED가 각각의 서브픽셀을 담당해 색을 표현하는 방식이 아니다. WOLED의 발광원은 모두 백색 OLED이며, 바깥층에 있는 컬러 필터를 통과하여 색을 표현하는 방식이다.
발광원인 백색 OLED는 청색, 황색, 청색 순으로 소자를 일렬로 쌓아올려 색을 합쳐 백색을 표현한 것이며, 청색을 2층으로 증착한 이유는 내구성 문제를 보완하기 위함이다.[9] TFT로 각 서브픽셀의 OLED에 흐르는 전류를 제어해 밝기를 조절해 색을 표현한다.
다만 컬러 필터는 원하는 파장 외의 빛을 다 잘라버리는 원리이기 때문에 에너지 손실이 크다. 때문에 R, G, B OLED 소자 자체가 본래의 색으로 빛나는 휴대용 기기의 AMOLED 디스플레이의 효율이 3층으로 적층하고 색상 필터를 거치는 WOLED보다 훨씬 우수할 수밖에 없다. 그러나 WOLED는 명암비 특성[10]이 더 뛰어나고, 발광원을 백색으로만 하는 만큼 OLED 증착 공정을 단순화할 수 있고 픽셀을 상대적으로 크게 만들 수 있다는 장점이 있어 특히 대형 OLED 패널 생산 수율에서 큰 강점을 보이고 있다. AMOLED는 공정의 복잡성과 수율 문제로 인해 노트북의 16인치 정도의 화면이 한계점이며, 대형 OLED 패널 생산에는 부적합하다.
2023년 5월 기준, 대형 OLED 패널 양산 기업 중 세계 출하량 1위는 LG디스플레이다.[11] WOLED 패널을 쓴 TV는 LG전자 및 파나소닉, 소니 등 일본 업체들과 스카이워스, 창홍, 콩카 등 중국 업체, 필립스, 로에베 등 유럽 업체들에서 출시된다.
상표와 기술명이 혼재되어 있어 다소 오해의 소지가 있는 점을 짚자면
- WOLED는 사실 AMOLED다. 삼성디스플레이의 AMOLED에 대응해 LG디스플레이의 WOLED로 마케팅을 하는데, 삼성디스플레이의 OLED와 다른 종류의 TFT를 사용할 뿐, TFT로 OLED를 구동하고 있기 때문에 WOLED도 AMOLED라고 할 수 있다.
- RGBW (혹은 M+)와는 결이 전혀 다른 얘기다. 이는 색상 필터 방식이다. 서브픽셀로 흰색을 추가하면 고해상도 및 고휘도 표현에 유리하고 전체적인 화면 밝기를 쉽게 상승시킬 수 있기에 단순 컬러필터 RGB로만 구성하는 것보다 소비 전력을 절감할 수 있다.
- 쉽게 말하자면 백색 OLED에 각각 적색, 녹색, 청색을 색칠한 화면과 칠하지 않은 화면(백색)이라고 보면 된다. 게다가 OLED는 전기를 인가하면 스스로 빛을 내기 때문에 LCD처럼 빛의 양을 조절하는 액정 구조마저 필요없다. 따라서 LCD의 장점과 OLED 장점만 혼합한 형태이다. 단지 백색을 만들기 위해 발광층을 3층으로 만든 데다 색상 필터를 통과해 밝기가 떨어지는 단점이 있으나, 발광원을 백색으로만 사용하기 때문에 기존 AMOLED의 청색 서브픽셀 수명이 짧아 생기는 청색 번인 현상 문제로부터 좀 더 낫다는 점과 백색 표현 효율이 더 높으며, 대형화에 유리하다는 점이 장점이다. 사실상 RGB OLED를 만들때 화면이 커질수록 만들어지기 어렵기 때문에 모든 픽셀이 똑같은 색을 내야한다
WOLED에 들어간 TFT는 삼성디스플레이의 OLED와 다른 TFT를 사용한다. 삼성디스플레이의 TFT는 저온 다결정 실리콘(Low-Temperature Polycrystalline Silicon, LTPS) 공정으로 생산되며 선명하고 반응 속도가 빠르다는 장점이 있으나 엑시머 레이저 공정 때문에 생산 단가가 비싸고 균일도가 떨어져 대형화에 불리한 단점이 있다. 반면 LG디스플레이 WOLED의 TFT는 산화물( Oxide TFT) 공정으로 생산되며 재래식 비정질 실리콘(a-Si, Amorphous Silicon) TFT에 비해 반응 속도가 훨씬 빨라 OLED 디스플레이 장치에 적합하고 공정 차이가 크지 않아 설비를 재활용할 수 있으면서 대형화가 쉽다는 장점이 있다. #
3.4. QD-OLED
양자점 색상 필터를 채용한 OLED. QLED라 불렸던 QD-LCD와는 다르며, 청색 OLED 발광원[12]이 퀀텀닷 색상 필터를 통과해 적색, 녹색, 청색을 표현하는 방식이다.[13]CES 2022에서 삼성디스플레이가 QD-OLED 패널의 첫 상용화를 발표했으며, 이를 사용한 델 에일리언웨어의 34인치 모니터를 시작으로 삼성전자와 소니 등에서 해당 패널을 사용한 TV를 출시하고 있다.
단순 컬러필터보다 색 전환 효율이 높은 양자점 색상 필터를 사용했기에 LG디스플레이의 WOLED보다 차별화된 점이 있고, 1세대부터 뛰어난 성능과 합리적인 가격을 갖췄지만, 삼성전자에서 홍보를 제대로 하지 않아 일반인들에게 인지도가 낮다. 그 이유는 삼성전자는 LCD TV만 생산하던 2021년까지 LG전자만 생산하던 OLED TV의 단점을 부각시키기 위해 공식 보도 자료나 홍보 영상을 통해 OLED의 번인 현상을 문제삼고 홍보하던 전적이 있기 때문이다. 몇 년 동안 OLED 번인 현상을 문제삼다가 이제와서 QD-OLED를 홍보하기엔 무리수가 많았다. 실제로 가끔 삼성전자 QD-OLED 관련 기사 댓글을 보면 과거의 일 때문에 반발하는 사람들이 많다.[14]
과거의 마케팅을 떠나서도 삼성전자 입장에선 TV 시장의 규모는 한정적인데 LCD 패널의 가격이 계속 낮아짐에도 QD-LCD TV의 판매량이 나쁘지 않고 프리미엄 마케팅으로 더 많은 수익을 남길 수 있다. 이 때문에 같은 패널을 쓰는 34인치 울트라와이드 게이밍 모니터의 경우 자사 제품인 오디세이 OLED G8보다 델 에일리언웨어 AW3423DW가 1년 정도 더 먼저 출시되었는데, LG전자의 42인치 OLED가 프리미엄 OLED 게이밍 모니터 시장을 선점했기 때문에 자사 제품으로 출시하는 모험 대신 델에게 먼저 패널을 공급하는 방식으로 수요를 판단하고 출시한 것으로 보인다.
해당 패널을 이용해 해외에 먼저 출시한 삼성전자 S95B와 델 AW3423DW는 TV/모니터 각 분야에서 최고의 디스플레이로 뽑히게 되어 해외에서 상당한 호평을 받았다.
단점으로는 1세대 QD-OLED 패널은 WOLED에 비해 번인에 취약하였으며, 주변광 처리 능력이 WOLED 대비 상대적으로 떨어져서 밝은 환경에서의 실명암비가 매우 낮다는 점이다. 다만 번인의 경우, 2세대 QD-OLED 패널에 와서 극적으로 개선되어 LG WOLED보다 번인 내성이 우수한 모습을 보여줄 정도가 되었다.[15] 심지어 해당 테스트에서 WOLED쪽의 비교대상 모델이 신기술인 MLA가 들어간 G3 모델이라는 점에서 번인 내성 면에서는 특히 고무적이다. #
3.5. QD-OLED와 WOLED의 비교
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| 삼성 QD-OLED의 삼각형 RGB 픽셀 배열[16] | LG WOLED의 RWBG 픽셀 배열 |
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| QD-OLED의 Spectral Power Distribution | WOLED의 Spectral Power Distribution |
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| QD-OLED와 WOLED의 색상별 밝기 비교 |
WOLED는 화면이 뭔가를 출력할 때에는 항상 흰색 서브픽셀이 켜져 있기 때문에 색이 희석되어 색 순도가 낮으며, QD와 나란히 두고 비교하는 영상 등을 보면 상대적으로 색 표현력이 떨어지는 것을 볼 수 있다. 때문에 QD-OLED는 진하고 화사한 색감과 WOLED 대비 뛰어난 밝기가 장점으로 꼽힌다. 시야각 측면에서도 QD-OLED가 WOLED에 비해 소폭 우위에 있지만, 둘 다 모니터를 거의 직각으로 보지 않는 이상 색이 틀어질 일이 없는 수준의 초광시야각을 가졌기에 별 의미는 없다.
WOLED는 G3 모델부터 컬러필터에서 손실되는 빛의 일부를 재활용하는 MLA(Micro Lens Array) 기술을 적용하여 원색 밝기가 어느정도 개선되었으나, 여전히 QD-OLED 대비 백색을 제외한 원색 밝기에서 크게 밀리는 모습을 보인다. 같은 밝기에서 전력소모를 비교하면 W 픽셀 덕분에 밝기 확보가 쉬운 WOLED 쪽이 전력 효율은 소폭 더 좋다.
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| 다양한 OLED 모니터 간의 주변 밝기에 따른 실 명암비 비교 |
WOLED는 원편광판이 화면 제일 바깥쪽에 배치되어 있어 정반사율은 QD-OLED에 비해 높지만 대신 난반사율이 극도로 낮다. 때문에 사물이 거울처럼 비치는 문제가 있으나 빛이 확산되어 암부가 뜨는 문제는 없다. 반면 QD-OLED는 정반사율은 WOLED에 비해 훨씬 낮아서 어느정도 밝은 환경에서도 사용자의 모습이 거의 비치지 않지만, 퀀텀닷 필터에서 산란되는 빛으로 인해[17] 주변광이 난반사되어 사용자에게 더 많이 전달되기 때문에 주변광이 있는 환경에서는 암부 밝기가 올라간 것처럼 보이게 된다.
위 사진의 조도별 실 명암비 측정 결과를 보면 차이가 상당히 크다. 우선 IPS LCD의 1000:1, OLED의 수백만:1 같은 명암비는 완전한 암실에서의 이야기이며, 그렇지 않은 곳에서는 주변광의 일부가 시청자 눈으로 반사되어 들어오기 때문에 주변광이 강할수록 어떠한 디스플레이든 실 명암비가 떨어지게 된다. 1세대 QD-OLED 패널을 탑재한 OLED G8의 경우, 일반적인 실내 조도에 해당하는 300lx 이상의 환경에서는 명암비가 400:1에도 미치지 못하며, 어둑한 25lx 이하의 환경에서야 3,000:1 이상의 명암비를 확보할 수 있다. 2세대 QD-OLED 패널을 탑재한 OLED G9의 경우는 G8보다는 개선된 모습을 보여주나 여전히 JOLED 등 타 OLED 패널에 미치지 못하는 실 명암비를 보여준다. 그러나 WOLED 42C2는 300lx 환경에서도 3,000:1 이상의 명암비를 확보하며, 125lx부터 10,000:1 이상의 명암비를 확보하여 QD-OLED를 비롯한 다른 OLED 패널을 실 명암비로 압살하는 모습을 보여준다.
정리하면 QD-OLED의 단점은 주변광이 있는 환경에서의 명암비가 WOLED에 비해 크게 뒤지기에 암실에서 사용하는 것이 필수적이라는 점이며, 장점은 그 외의 부분, 특히 원색 밝기에서 WOLED를 압도한다는 점이다. 그러나 인간의 시각은 색각을 담당하는 원추세포보다 명암을 구별하는 간상세포가 훨씬 많고 예민하여 색감보다 명암비에 더 민감하기 때문에, 퀀텀닷 색상 필터의 난반사를 얼마나 잘 억제하느냐가 후세대 QD-OLED의 핵심 과제가 될 것으로 보인다. 2세대 QD-OLED 패널을 사용하는 OLED G9이 1세대 패널을 탑재한 OLED G8 대비 실 명암비가 유의미하게 개선된 모습을 보이기 때문에 삼성도 이 문제를 인지하고 있는 것으로 보인다.
또한 모니터가 아니라 TV 쪽으로 보면 QD-OLED 제품군은 선택지가 한정되어 있는 것도 단점이다. LG전자는 42인치부터 97인치까지 다양한 크기의 대형 WOLED 패널을 생산하고 있으며, 같은 OLED라도 이런저런 부가기능과 주사율, 패널 스펙 등을 세분화하여 보급형부터 시그니처까지 4개 라인업으로 나누어[18] 자사의 주력 제품으로 판매하고 있다. 그러나 삼성전자의 QD-OLED TV는 크기 선택지도 상대적으로 적으며 라인업도 2단계로만 나누어져 있다. 이것이 해결되어 본격적으로 TV 분야에서 LG와 경쟁하기까지는 많은 시간이 필요할 것으로 보인다.
4. 장점
4.1. 얇고 가벼움
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| 삼성의 65SC90 QD-OLED TV |
실물을 보아도 위 사진처럼 메인보드와 파워서플라이 등이 들어가는 제어부를 제외하면 구조 유지를 위해 필요한 수준의 두께만 남기고 매우 얇게 제작된다.
4.2. 소형 기기에서의 높은 소비 전력 효율
OLED는 전기를 인가하면 스스로 빛을 내다보니, 검은 화면을 표시할 때는 OLED에 전기를 차단하는 방식이기 때문에 소비 전력이 줄어든다. 그렇기 때문에 실 사용 환경에서의 소비 전력 효율이 높다. 밝은 영상에서도 LCD보다는 소비 전력 효율이 좋다.반면 LCD는 백라이트의 일부를 차단하는 방식이다보니 항상 백라이트는 일정한 밝기로 켜져 있어야 하여 영상의 검고 하얀 부분의 넓이와 관계 없이 소비 전력은 일정하다. LCD도 백라이트를 여러 조각으로 나누어 조절하는 로컬 디밍을 도입하면 이를 어느 정도 따라할 수는 있지만 이런 제품이 그리 많지는 않다.
또한 LCD는 개구율 문제로 고해상도로 설계할수록 더 밝은 백라이트를 사용해야 하며, 이것이 소비 전력이 빠르게 증가하는 원인이 된다. OLED는 해상도에 따른 소비 전력 증가 문제가 덜하다. 그래서 해상도가 높은 소형 기기에서 LCD보다 OLED가 선호되는 여러 이유들 중 하나다. 손바닥만 한 크기에 최소 FHD 이상의 해상도를 탑재하는 소형 기기에서 소비 전력 효율이 LCD 대비 높다.
다만 OLED의 전력효율은 어디까지나 '소형 화면' 한정이며, 일정 이상의 사이즈부턴 전력 소모량이 장점이 아니라 단점으로 뒤집어지게 된다. 단점 항목에서 후술.
4.3. 뛰어난 명암비
OLED는 전기를 가하면 스스로 빛을 내는 방식이며 반응 속도도 빠르기 때문에, OLED에 전기를 차단해 검은 화면을 표현할 수 있다. 따라서 OLED의 명암비는 전적으로 편광판의 성능에 좌우하게 된다. OLED의 편광판은 LCD에 비해 원편광판을 사용할 수 있어 주변광 반사를 억제해 시청자에게 도달하지 않도록 설계됐다. 그러다보니 암실 명암비가 대략 2,000,000:1 또는 3,000,000:1 정도가 된다.[19]일반적인 IPS나 TN 패널 LCD의 명암비가 1000:1, VA 패널 LCD가 3000:1 수준인 것과 비교하면 정말 대단히 뛰어난 것이며, 이 때문에 OLED는 LCD 방식의 디스플레이들과 성능 간극이 상당히 커서 둔감한 사람도 화질 차이를 체감하기 쉽다.
로컬 디밍 기능을 탑재한 LCD는 특정 부분의 백라이트를 완전히 끌 수 있어 OLED에 가까운 블랙을 구현할 수 있으나, 결국은 LCD인만큼 OLED의 반응 속도를 따라오지 못하며 백라이트의 밀도를 OLED처럼 화소 수준으로 늘릴 수 없다 보니 어두운 배경에 밝은 하이라이트가 있을 경우 빛이 소폭 번지는 현상이 발생한다.
단번에 봐도 LCD를 탑재한 iPhone 11보다 OLED를 탑재한 iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max의 검은색이 더 선명하다. iPhone 11은 검은색을 진한 회색으로 표현하지만 iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max는 완전한 검은색을 표현하고 있다. TV 판매점에서도 OLED와 LCD를 같이 진열해둔 경우 매장의 밝은 조명과 맞물려 차이가 확 드러난다.
또한 암부뿐만 아니라 반대로 특정 부분만 밝기만을 올릴 수도 있기에 HDR 컨텐츠 표현에 매우 유리하다. HDR이 뛰어난 명암비 표현만 뜻하는 것은 아니지만, 명암비를 적극 활용한 표현은 OLED를 따라올 디스플레이 장치가 없다.
4.4. 뛰어난 밝기 균일도
백라이트 LED의 개수가 픽셀 수보다 적을 수밖에 없는 LCD 패널은 분산판과 산광기를 배치해도 백라이트 거리에 따른 휘도차가 있다. 문서를 스크롤하며 글자를 눈으로 따라가면 조금만 의식해도 위치별 휘도 차이를 눈치챌 수 있다. 특히 TN 패널은 특유의 좁은 시야각 때문에 더욱 치명적이다. 백라이트를 수백에서 수천개로 세분화한 Mini-LED 로컬디밍 LCD는 그나마 균일도 문제가 조금 덜하지만 이건 또 가장자리가 어둡다는 문제가 생긴다. 물론 OLED의 화면이 완벽하게 균일하지 않지만 LCD 패널과는 비교하기 어려울 정도로 뛰어난 균일도를 자랑한다.이 균일도 문제는 OLED와 아직 양산되지 않은 mLED만이 자유롭다. 흰 화면의 우수한 균일도는 특히 문서를 볼 때 깔끔함이 더욱 강조된다.
다만 밝은 화면의 균일도는 매우 좋지만 최저 밝기에 가까운 화면, 특히 낮은 밝기에서 회색 화면의 균일도 문제는 꽤 발생하는 편이다. 대형 OLED 패널보다는 소형 AMOLED 디스플레이에서 자주 발생하는 문제인데, 점점 개선되고는 있는 추세지만 여전히 스마트폰은 회색 화면에서 초록빛이 돌거나, 붉은빛이 도는 패널이 나타나거나, 한지 현상이라 불리는 불균일 문제가 종종 터지고 있다.
4.5. 매우 빠른 응답속도
LCD는 입력 신호가 들어오면 화학적, 물리적인 과정을 거친 뒤에야 화면을 표시하기 때문에 응답속도 문제에서 자유롭지 못하다. 100만원 내외의 최상급 게이밍 LCD 모니터들은 보통 응답속도 1ms를 주장하며, 반응속도가 유일한 장점인 TN 패널도 0.5ms 수준으로 광고한다. 이러한 상급 패널들의 반응속도를 실측한 결과를 보면 화면 각 부분의 갱신 시점 차이, 주사율(화면 갱신 주기)로 인한 어쩔 수 없는 지연, 펌웨어로 인한 불필요한 오버슈트 등으로 인해 패널을 가리지 않고 대략 6~8ms 수준으로 측정된다. [20]하지만 OLED 모니터는 전기 신호가 가해지는 즉시 발광하는 LED를 사용하기 때문에 그 응답속도가 지극히 짧다. 제조사들도 OLED TV는 0.1ms, OLED 게이밍 모니터의 경우에는 0.03ms 정도의 응답속도를 강조하여 홍보할 정도로 반응속도에 자신감을 내비친다. 물론 위 수치는 개별 소자의 on/off 시간만 가지고 주장하는 것으로 생각되며, LCD 모니터와 마찬가지의 이유로 실제 사용 시에는 이런저런 지연이 추가되기 떄문에 실측 반응속도는 대체로 0.9~1.8ms 정도로 측정된다.[21] 또한 위 응답속도는 GtG 기준이며, 블랙-화이트 응답속도는 LCD와 차이가 더 벌어진다. 이러한 점들을 종합적으로 고려하면 압도적인 반응속도로 인한 적은 잔상은 OLED만의 특장점으로 꼽기에 부족함이 없다.
다만 오해하면 안되는 것이, 모니터에서 말하는 응답속도는 ' 내 입력이 모니터에 띄워지기까지의 지연 시간'이 아니라 '밝기가 급격하게 변하는 장면에서 화면이 전환되는데 걸리는 시간'이라는 점이다. 전자는 '인풋 랙'이라고 하며, 키보드/마우스 자체의 지연시간, PC의 신호처리 과정에서의 지연시간, 모니터 기판의 지연시간 등을 모두 합쳐 계산해야 하는데 크게 의미있는 수치는 아니고 체감도 거의 불가능하다. 하지만 극히 미세한 지연시간인 인풋 랙과 달리, 응답속도는 화면 자체의 잔상(블러)으로 나타나기 때문에 쓰기는 몇 밀리초라고 쓰지만 실제론 둔한 사람도 체감이 가능하다.[22]
5. 단점
5.1. 번인 현상으로 인한 짧은 수명
OLED의 수명이 짧아서 PDP나 CRT와 같이 같은 색을 오랫동안 노출하면 번인 현상이 일어나 눈에 보이는 얼룩이 남게 된다. 이는 OLED에 사용되는 유기물은 시간이 지나면 발열에 의해 서서히 산화되어 비가역적으로 변질되기 때문이다. 때문에 전시장과 같이 오랜 시간 밝게 켜져 있는 환경에서는 몇주도 안 된 신품에서도 얼룩덜룩해진 화면을 볼 수 있다.시간이 지나면서 유기물의 물성도 계속 개량이 이루어져 수명이 증가했고, 소프트웨어로 번인 현상을 예방하거나 보정하는 기술도 계속 발전하여 개개 픽셀 단위로 번인을 관리하는 수준까지 이르렀기에 현재의 OLED 디스플레이는 옛날 스마트폰의 AMOLED만큼 번인 현상이 쉽게 발생하지 않는다. 예시로 LG 48CX 모델을 2년간 모니터로 4,619시간을 사용했음에도 번인이 생기지 않았다는 리뷰를 들 수 있다. #[23]
기술의 발달로 RGB 중 빨간색이나 녹색은 많이 좋아졌으나 아직 파란색은 갈 길이 멀다[24][25]는 평이다.
여담이지만 삼성전자 역시 OLED의 이런 문제점을 해결하기 위해 수명 문제가 없는 퀀텀닷 디스플레이에 대한 연구를 진행하고 있으나, 진짜 퀀텀닷 디스플레이인 '무기물' 직접 발광 디스플레이는 삼성디스플레이에서도 시제품조차 내놓지 못했으며 단색 OLED에 퀀텀닷 필터를 씌워 색을 구현하는 QD-OLED는 색감은 확실히 호평을 받으나 결국 유기물을 사용한다는 점은 똑같아서 번인에서 자유롭지 못하다. #
LG전자의 경우 장시간 시청하는 일이 잦고 화면이 커서 번인이 더 눈에 띄는 TV 분야인 데다가, 제품 가격도 다른 TV에 비해 상당히 높기 때문에 소비자들의 우려가 더 큰 편인데, 세대가 바뀜에 따라 많이 개선되고 있기도 하지만 혹시 번인이 발생하면 무상/유상 보증기간 내에 그냥 기판만 제외한 패널 전체를 통째로 교체하는 방식으로 해결하고 있다.[26] 심지어 동 모델에서 신형 패널이 나온 이후라면 해당 패널로 바꿔주기도 한다고 한다. 애초에 고가의 프리미엄 제품이라 가능한 것이라고 볼 수 있다.
스마트폰이나 TV 같은 경우는 같은 화면을 오래 띄우는 일이 잘 없으니 그나마 낫지만, 모니터의 경우는 고정된 UI가 많이 있다보니 특히 번인에 취약한 편이다. OLED 모니터를 사용하는 PC방의 화면을 보면 사용한지 1년정도 되는 시점부터 번인 자국이 보이기 시작한다.
5.2. 클수록 늘어나는 소비 전력
OLED가 소비 전력이 적다는 것은 스마트폰이나 태블릿 수준의 작은 화면에서의 이야기다. OLED는 크기가 커질수록 전력 소모량이 빠르게 증가하여 10~14인치 수준의 태블릿/노트북 수준에서는 LCD와 소비 전력 효율이 대동소이하고, 16인치 노트북 정도부터는 LCD보다 오히려 전력 효율이 소폭 떨어지게 된다. 42인치 이상의 대형 TV로 가면 LCD보다 소비전력이 확연히 높아지게 되며 발열도 상당하다.이는 LCD는 백라이트는 일부 지점에만 깔리고, 확산판을 통해 빛을 화면 전체로 퍼뜨리는 구조 덕에 패널이 커져도 백라이트에 가해지는 부담이 상대적으로 적기 때문이다. OLED는 화면이 크던 작던 무조건 화면 전체에 발광 소자를 깔아야 하지만, LCD는 백라이트 조명은 똑같이 가장자리에만 있고, 밝기를 조금 높이고 확산판만 조금 키워서 화면 전체로 빛을 퍼뜨릴 수 있으니 에너지 절약에 유리한 것이다.[27] 더불어 대형 화면에서는 개개 픽셀의 크기가 커지므로 소형 고 ppi LCD의 약점인 개구율 문제도 완화되기 때문에 절전에 유리한 부분도 있다.
다만 OLED의 대중화는 스마트폰을 통해 이뤄졌기에 많은 사람들이 소형 OLED 패널을 먼저 접했고, 대형 OLED 모니터/TV는 가격이 상당하여 보급률이 그리 높지 않다. 이 탓에 OLED가 무조건 LCD보다 전력 효율이 좋다고 잘못 알고 있는 경우가 많이 보인다.
5.3. 비싼 가격
LCD대비 가격이 훨씬 비싸다. 특히 크키가 커질수록 가격차가 기하급수적으로 증가한다. 유기 재료가 많아질수록 그 차이가 많이 커지기 때문이다.6. 기타
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OLED 자체의 단점은 아니지만, OLED 모니터와 TV에는 대부분 OLED를 보호하고 수명을 보장할 뿐만 아니라 소비 전력 절감을 위해 자동 밝기 조절 기능(Automatic Brightness Limiter, ABL)이 들어가 있다. 화면이 많이 밝아지는 경우 OLED 모니터나 TV는 이 기능 때문에 갑자기 어둡게 제어하는데, 이 때문에 시청 몰입감을 해친다. 보통 웹 서핑이나 원색을 자주 쓰는 애니메이션 시청 시 자주 발생한다. LCD TV와 모니터에 비해 OLED TV나 모니터의 가장 체감되는 단점이라고 할 수 있다.
밝기 설정을 낮추면 ABL 동작을 덜 겪지만, 그러면 명암비가 떨어지기 때문에 OLED TV나 모니터를 구입한 사람들은 원하는 명암비와 눈에 거슬리지 않는 ABL 동작 사이에서 최적의 설정을 찾기 위해 시행착오를 겪곤 한다. 또한 이런 특성 때문에 OLED 모니터를 사용하는 사람들은 주로 동영상 감상이나 게임용 보조 모니터로 사용하고, 주 모니터를 LCD 모니터로 두곤 한다. LG전자와 삼성전자도 문제점을 알고 있기 때문에 튜닝해 펌웨어 업데이트를 제공하고 있다.
- LG디스플레이는 LG전자가 처음으로 스마트폰용 AMOLED 디스플레이를 사용한 LG G Flex에 삼성디스플레이와 동일한 RGB 유기물 증착 방식으로 패널을 제작했다고 한다. 문제는 LG디스플레이는 숙련되지 않은 기술이었으므로 한지 현상이나 잔상이 있는 등 갤럭시 넥서스 수준의 디스플레이 품질로 혹평을 받았다. 그래도 세대를 거치며 V 시리즈[28]까지 가서는 LG디스플레이도 꽤 괜찮은 품질의 패널을 생산했으며 나중에는 iPhone용 AMOLED를 납품하고 있는 등 고품질 소형 OLED 생산 기술을 갖추었다.
[1]
영어의 축약형에서 대문자 3글자까지는 철자대로, 4글자부터는 자음/모음을 결합해 부르는게 정석이다. UN과 UNICEF의 차이를 상기하자. 하지만 OLED의 경우는 기존에 LED/엘이디/ 라는 축약어가 이미 만들어져 있기에 O-LED/오-엘이디/라고 표기하는 것.
[2]
Apple이 과거 iPhone 초창기에는 삼성전자에서 AP 설계 및 위탁 생산을 수주하고, 메모리 등 다양한 부품에 삼성전자 제품을 사용했는데 시간이 흘러 구글
안드로이드와
삼성 갤럭시로 삼성전자와 Apple의 라이벌 구도가 생기고 특허 소송 등의 이유로 사이가 멀어지자 AP 설계는 Apple이 스스로, 위탁 생산은 TSMC, 메모리는
SK하이닉스와
마이크론 테크놀로지에게 맡기며 삼성그룹 부품을 넣지 않게끔 노력해왔지만 OLED 디스플레이만큼은 BOE 등의 다른 제조사를 물색해도 생산력, 품질, 가격 면에서 Apple의 기준에 미치지 못해 여전히 삼성디스플레이와 LG디스플레이를 사용하는 것만 봐도 OLED 분야에서 이 둘이 가진 기술력과 영향력을 알 수 있다.
[3]
8K가 최초라는 것이 아니고, OLED TV 중에서 최초 8K이다.
[4]
이 당시 일본이 주장하던 것은 유기 EL도 아니고 당칭완 박사 논문 제목의 약자였던 OELD(Organic ElectroLuminescent Diode)였다.
[5]
그래도 아직까지
LCD(TN, IPS, VA)등에 비해서는 번인 내성은 상당히 낮은 편이다.
[6]
Tang 박사는
홍콩 태생이며 당칭완(dang6 cing1 wan4)은 홍콩의 주요 언어인
광동어 발음이다.
표준 중국어로는 덩칭윈(Dèng Qīngyún)이라고 읽는다. 미국인이므로 영어식으로 '칭 탕'으로 읽을 수도 있다.
[7]
낮에 사진을 찍어 보면 화면 대부분이 꺼져 있는 걸 볼 수 있다. 단순 정보 전달용 화면으로는 큰 문제가 되지 않지만, 글을 읽는 경우 피로가 심해진다.
[8]
원래는 VA 패널을 쓰려 했으나 모바일에서 사용하기가 어렵다는 판단 때문에 초창기에 개발하다가 포기했다. 정확히는 VA 패널이 액정을 누르면 복원 속도가 무척 느려서 감압식
터치스크린에서는 사실상 사용이 불가능했던 게 주원인. 물론 정전식 터치스크린 방식으로 유리나 플라스틱 등으로 덮어서 가능했고, 2000년대 후반~2010년대 부터 스마트폰은 정전식이 대세가 되며 유리를 덮개로 덮어서 해결할 수 있는데 실제로
팬택
베가 레이서는 VA 패널로 터치스크린을 구현하기도 했다.
[9]
기술 개발에 따라 앞으로 구현될 구체적인 색소 조합 및 방식은 개선되어 다소 달라질 수는 있다.
[10]
WOLED는 적층 방식에 전하생성층(Charge Generation Layer, CGL)을 추가한 방식인데, 이를 적용하면 누설 전류가 흘러도 RGB 방식 대비 거의 빛을 내지 않는 특성이 있어 명암비 특성이 더 우수하다는 장점이 있다.
[11]
삼성디스플레이도 대형 패널용으로 QD-OLED를 만들었으나 후발 주자라 그런지 출하량이 LG디스플레이에 비해 매우 적다.
[12]
녹색 발광원 층이 한 개 더 있다.
[13]
그러나 퀀텀닷 색상 필터가 모든 청색을 적색, 녹색을 만들지 못해서 그 앞에 컬러필터로 바뀐 색은 나가고, 덜 바뀐 청색을 못나가는 식으로 했다.
[14]
사실 삼성전자가 이렇게 마케팅으로 자충수를 둔 적이 한두 번이 아니다. 애플이 아이폰의 이어폰 단자를 없애거나 기본 충전기 동봉을 안 해주기 시작하자 그걸 가지고 신나게 디스하다가 몇 년 지나서 입을 싹 닦고 똑같이 따라한 것이 대표적이다.
[15]
1세대와 2세대 패널은 서브픽셀의 모양으로 구분할 수 있다. 서브픽셀이 둥근 모양이면 1세대, 사각형이면 2세대이다. 그리고 최신 유기 재료를 사용해서 번인이 많이 개선되었을 수도 있다.
[16]
2세대 이후 패널의 픽셀 배열이며, 1세대 패널은 서브픽셀이 둥근 모양이다.
[17]
논글레어 LCD 모니터의 특성과는 조금 다르다.
[18]
보급형 B, 메인스트림 C, 하이엔드 G, 플래그십(시그니처) Z.
[19]
무한:1은 블랙홀이 아닌 이상 불가능하다. 단지 마케팅 목적으로 만든 말에 불과하다.
[20]
오디세이 Neo G8 6.6ms,
오디세이 Neo G7 7.4ms,
Dell AW2723DF 7.6ms,
MSI MAG274QRF-QD 6.9ms,
LG 32GR93U 5.9ms,
BenQ XL2546K 7.6ms 등. GtG 0.5ms를 주장하는 TN패널이 GtG 1ms로 광고하는 IPS나 VA에 비해 응답 속도가 오히려 느리다는 것이 주목할만하다.
[21]
삼성 OLED G8 0.9ms,
Dell AW3423DW 1.4ms,
LG 42C2 1.8ms,
ASUS PG27ADQM 1.8ms,
Dell AW3225QF 1.3ms 등
[22]
예시로 블랙-화이트 전환 시의 응답속도가 IPS나 TN 패널에 비해 훨씬 느린 VA LCD 패널은
쿨앤조이처럼 검은 바탕에 하얀 글씨가 나오는 웹사이트에서 스크롤을 내릴 때 잔상 때문에 글씨가 없어졌다 다시 나타나며, 게임에서도 어두운 배경과 밝은 광원이 있는 환경에서 시선을 빠르게 돌려보면 신경쓰일 정도로 잔상이 짙게 끌린다.
[23]
현재 나오는 C2, C3 모델은 CX 모델보다 개선된 패널을 사용해 번인 내성이 더욱 증가했다.
[24]
이는 LED가 반도체 물질에 전기장을 가해서 RGB 색을 발광시키는 원리인데 적색, 녹색을 발광시키는 물질은 만들기 쉬우나 청색을 내는 물질은 만들기는커녕 찾기도 어려웠기 때문이다. 그래서
LED 자체는 1962년에 발명되었으나, 청색광 LED는 1990년이 되어서야 질화갈륨을 이용한 반도체로 제조에 성공하였고, 발명자인
나카무라 슈지 등은 그 공로로
노벨 물리학상을 수상할 정도로 난제로 여겨졌다.
[25]
현재 발광 방식이 인광으로 쓰이고 있다. 그러나 청색 인광은 수명이 적색과 녹색에 비해 수명이 매우 짧아 형광으로 쓰고 있으며, 그렇게 해도 청색 형광에 비해 수명이 1/10 수준이다.
[26]
2년까지는 무상, 3년까지는 패널 비용의 5%, 4년은 10%, 5년은 15%만 고객이 부담하면 패널을 교체하는 매우 후한 보증 정책을 시행하고 있다.
[27]
로컬 디밍 LCD 패널은 화면 전체에 백라이트가 고르게 깔리기는 하지만, 이것도 확산 렌즈를 통해 일정 면적을 커버하는 방식이다. 따라서 개개 소자 모두가 빛나는 OLED에 비하면 백라이트의 밀도가 한참 낮기 때문에 전력 효율이 상대적으로 높다.
[28]
LG V30 이후의 V 시리즈, LG G8 ThinQ