삼성전자 초고화질 TV 속 숨겨진 반도체 비밀은?

▲’미니 LED 구동 IC’ 개발에 참여한 삼성전자 S.LSI 사업부의 김경택, 김형태, 강상구, 유성종 연구원. (사진제공=삼성전자)

최근 TV 시장의 새로운 추세로 ‘미니 LED TV’이 떠오르며 글로벌 제조사 간 신제품 경쟁이 치열해지고 있다. 삼성전자 역시 최근 백라이트에 들어가는 LED 크기를 기존 대비 40분의 1 수준으로 줄인 ‘네오 QLED'를 선보이고 시장 선점에 나섰다.

미니 LED TV의 가장 큰 장점은 기존 LCD TV보다 명암비와 밝기를 더 세세하게 구현할 수 있다는 것이다. 따라서 LED를 필요한 시점에 더 정교하고, 효율적으로 구동∙제어할 수 있는 반도체의 성능이 중요하다.

이를 위해 삼성전자는 혁신적인 성능을 가진 새로운 미니 LED 구동 IC 2종을 개발했다. 해당 IC 제품들은 모두 네오 QLED 제품에 탑재됐다.

▲삼성전자 모델이 서울 서초동에 위치한 삼성 딜라이트에서 신제품 Neo QLED TV를 소개하고 있다. (사진제공=삼성전자)

미니 LED 구동 IC 개발에 참여한 유성종 연구원은 “(LED의 세밀한 제어를 위해) LCD TV 디스플레이 구동에 주로 사용하는 매트릭스 개념을 차용했다”며 “더 많이 배치된 LED를 정교하게 조절해주는 매트릭스 기술을 적용한 결과, 미니 LED를 더 정확하게 구동하면서도 효율적인 IC를 개발할 수 있었다”고 설명했다.

이 IC 솔루션의 혁신은 LED 전류 구동 IC와 이를 관장하는 컨트롤러 IC를 분리한 데 있다. 매우 작은 LED 전류 구동 IC를 미니 LED 근처에 배치해 직접 LED를 구동하도록 한 것이다.

삼성전자가 새롭게 개발한 이 방식은 업계에서 적용 중인 시분할(Multiplexing) 방식 대비 각 LED가 빛을 내는 시간을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 한다. 그뿐만 아니라 발광 영역 수 확장에 유리하고, 배선을 최소화해 IC 자체의 전력 효율 또한 높였다.

이 결과 TV에서 원하는 지점만 선택적으로 빛의 양을 더 세밀히 조절할 수 있게 됐다. 밤하늘은 더욱 어둡게, 그 속의 달과 별들은 더 밝게 표출해 실감 나는 표현이 가능하다. 강상구 연구원은 “덕분에 TV HDR 성능 향상에 이바지할 수 있었다. 발광 구간과 강도 조절도 업계 최고 수준으로 구현할 수 있다”라고 강조했다.

특히 이번 미니 LED 구동 IC 제품 중 하나(S6LP441)엔 금속선 연결 공정을 없앤 최첨단 패키지 기술(CSP)도 도입됐다. 김형태 연구원은 “CSP 기술로 인해 초소형 IC를 구현할 수 있었고 그 결과, 더욱 얇은 디자인의 TV 구현이 가능하게 됐다”라고 했다.

미니 LED 구동 IC 개발자들은 향후 ‘차세대 LED 구동 IC’ 시장이 발전할 것이라고 입을 모았다. 고화질 TV에 대한 소비자의 기대와 수요는 꾸준히 증가하고 있는 데다, 국내뿐 아닌 글로벌 제조사들이 모두 미니 LED TV 제품 개발에 뛰어든 상태이기 때문이다.

김경택 연구원은 "앞으로 TV에 탑재되는 LED 개수는 더 많아질 것이고, LED 구동 IC도 점점 더 작고 효율적으로 발전해 나갈 것”이라며 “이번 혁신으로 차세대 LED 구동 IC의 응용 범위가 더욱 늘어날 것”이라고 내다봤다.