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LCD패널 광원으로 '각광'
소비전력 절감ㆍ긴 수명 '친환경적'
노트북 패널 시장 폭발적 성장예상
발열문제ㆍ렌즈변형 발생 해결과제
휴대전화와 노트북PC, 휴대용게임기 등 액정디스플레이(LCD)를 사용하는 제품을 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 시대가 됐습니다. 최근 삼성전자가 LED TV라는 새로운 카테고리의 제품을 출시해 눈길을 모으고 있기도 합니다.
보통 LED(발광다이오드)는 빛을 내는 반도체로 알려져 있는데, LED TV라고 하니 LED가 LCD(액정디스플레이)를 대체하는 것으로 오해를 할 수도 있겠습니다. 사실 LED TV는 LCD패널에 빛을 밝혀주는 광원으로 LED를 사용한 것을 뜻합니다. LED 백라이트의 특징과 시장전망에 대해 알아보겠습니다.
LCD패널에서 다양한 색을 구현하는 액정(liquid crystal)은 스스로 빛을 내지 못하고 빛을 차단하거나 투과하는 특성을 갖추고 있습니다. 따라서 액정 앞에서 빛을 밝혀 색을 보여주는 방법(프론트라이트)이나 액정 뒤편에서 빛을 밝혀 액정을 투과시키는 백라이트 방식을 사용해야 하는데, 요즘 LCD화면을 가진 대부분의 기기는 화면밝기나 가독성 측면에서 유리한 백라이트 방식을 택하고 있습니다.
백라이트의 광원으로는 그동안 냉음극형광램프(CCFL)가 주를 이뤘습니다. 우리가 그동안 LCD TV라고 불러온 대부분의 LCD TV도 CCFL을 백라이트 광원으로 사용합니다. CCFL은 마치 형광등처럼 생긴 일자(一字) 모양의 물체로 LCD패널 뒤에 일정한 간격으로 배치하고 광학필름을 사용해 빛을 골고루 화면에 퍼지게 합니다.
반면 LED를 광원으로 이용하는 방식은 두 가지로 나뉩니다. CCFL과 같이 화면 뒤에 일정한 간격으로 배치하고 광학필름으로 빛을 골고루 퍼지게 하는 직하 방식과 LED를 화면의 가장자리에 두고 빛을 도광판을 이용해 반사 및 확산시키는 에지(Edge) 방식이 있습니다.
LCD백라이트로 LED가 각광 받는 이유는 여러 장점이 있기 때문입니다. 백라이트유닛의 두께는 CCFL을 이용할 경우 보통 30∼40㎜, 초슬림 디자인의 경우 20㎜까지도 제품이 나오지만 형광등 모양의 특성상 20㎜ 이하로 줄이기에는 한계가 있습니다. 반면 LED 방식, 이 중 에지 방식은 가장자리에 광원을 배치하기 때문에 CCFL에 비해 두께를 1/3 수준으로 줄일 수 있습니다. 삼성전자의 경우 두께가 10.8㎜인 제품을 이미 양산하고 있으며, 6.5㎜인 제품까지 공개한 상태입니다.
LED를 이용하면 소비전력도 크게 절감할 수 있습니다. 55인치 LCD TV를 기준으로 하면 직하형은 시간당 소비전력이 240W, 에지형은 130W 수준입니다. 이는 CCFL 대비 40% 낮은 것으로 CCFL을 광원으로 사용하는 32인치 LCD TV와 비슷한 수준이라는 게 업계의 설명입니다.
자연광 재현율에 있어서도 CCFL은 자연빛의 약 70%를 구현하지만 백색 LED의 경우 80%, RGB LED의 경우 100%까지 구현하기 때문에 더욱 선명한 화질을 선사합니다. 또 LED는 CCFL과 달리 수은과 같은 유해물질을 포함하고 있지 않으며, 수명도 CCFL의 2배에 이르기 때문에 친환경적이라고 할 수 있습니다.
이 같은 장점에도 불구하고 LED BLU가 앞으로 풀어야할 숙제도 있습니다. LED가 발산하는 높은 열이 가장 먼저 개선해야할 부분입니다. 직하방식의 경우 발열을 위한 공간확보로 두께를 줄이지 못하고 있어 LED 효율 증가와 방열 패키지를 개발할 필요성이 제기되고 있는 상황입니다. 동시에 열로 인해 렌즈가 변형되는 경우도 발생하므로 렌즈 투과 특성을 변화시키거나 실리콘 재질의 렌즈를 사용하는 방법도 검토되고 있습니다. 또 온도와 수명 변화에 따른 색 변화 현상을 보정하는 문제와 사용자 취향에 따른 색 온도를 조절하는 일도 과제로 남아있습니다.
LED 소자의 사용분야가 확대되고 가격이 점차 떨어지면서 LED 백라이트유닛 시장도 크게 성장할 것으로 업계는 전망하고 있습니다. 특히 올해를 기점으로 노트북PC 패널 시장에서 LED BLU는 폭발적으로 커질 것으로 전망됩니다. 시장조사업체 디스플레이서치에 따르면 지난해 전체 노트북PC용 LCD패널의 12%를 차지하던 LED 광원은 올해 38.4%로 성장할 것으로 전망됩니다. 또 내년에는 절반을 넘어 52%를 기록할 것으로 예상되며, 2012년경에는 전체 노트북PC용 LCD의 90% 이상에 탑재될 것으로 전망되고 있습니다. 디스플레이서치는 올해 LED BLU를 탑재한 노트북PC의 수요를 지난해 대비 690% 늘어난 5800만대로 예상하고 있습니다.
김영은기자 link@