초고화질 TV 속에 숨겨진 반도체의 비밀은?

홈 엔터테인먼트의 중심인 TV. 최근 TV 시장의 새로운 트렌드로 ‘미니 LED TV’가 떠오르고 있다. 기존 LED보다 크기가 작아서 동일한 TV 면적에 더 많이 배열할 수 있는 점이 특징이다. 덕분에 더 밝고 세밀한 색 표현이 가능하고, 더욱 얇은 TV를 만들 수 있다.

글로벌 TV 업계가 주목하는 이 차세대 기술은 ‘미니 LED’를 필요한 시점에 더 정교하고, 효율적으로 구동∙제어할 수 있는 반도체의 성능이 중요하다. 삼성전자는 혁신적인 성능을 가진 새로운 ‘미니 LED 구동 IC 2종(S6LP441, S6LDMB1)’을 선보이며 미니 LED TV 기술의 기준을 한 단계 높였다.

삼성전자 뉴스룸에서 ‘미니 LED 구동 IC’ 개발자를 만나 미니 LED TV 속에 숨겨진 반도체 혁신을 들어봤다.

△ (왼쪽부터) ’미니 LED 구동 IC’ 개발에 참여한 삼성전자 S.LSI사업부 김경택, 김형태, 강상구, 유성종 씨

삼성전자가 선보인 ‘미니 LED 구동 IC’는 한층 진화한 TV 화질과 효율을 가능케 하는 제품이다. 김형태 씨는 “미니 LED TV는 기존 LED 제품 대비 색 표현이나 밝기, 가격 경쟁력 등 여러 장점을 갖추고 있어 시장이 확대될 것”이라고 전망했다.

이어 김형태 씨는 새로운 솔루션 개발 이유에 대해 “미니 LED TV 기술이 도입되면서 TV에 들어가는 LED 개수도 기존 대비 수십에서 수백 배 늘어났다. TV에 탑재되는 LED 개수가 많이 크게 증가한 만큼 세밀한 제어가 필요하게 됐고, 미니 LED의 밝기를 필요한 시점에 정교하게 조절할 수 있는 IC를 고민하게 됐다”며, “그 결과 더 효율적인 구동 방법을 고안해 적용한 ‘미니 LED 구동 IC 2종’을 선보일 수 있었다”고 전했다.

△ 삼성전자 미니 LED 구동 IC, LED 전류 구동 IC( S6LDMB1, 큰 제품)와 이를 관장하는 컨트롤러 IC(S6LP441, 작은 제품)

TV에 탑재되는 LED 개수가 증가하면 더 많은 IC가 필요해 시스템 구성이 복잡해지고 세밀한 제어가 어려워질 수 있다. 유성종 씨는 “이를 해결하기 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 밝혔다.

이 IC 솔루션의 혁신은 LED 전류 구동 IC(S6LP441)와 이를 관장하는 컨트롤러IC(S6LDMB1)를 분리한 데 있다. 매우 작은 LED 전류 구동 IC(S6LP441)를 미니 LED 근처에 배치해 직접 LED를 구동하도록 한 것. 삼성전자가 새롭게 개발한 이 방식은 업계에서 적용 중인 시분할(Multiplexing) 방식 대비 각 LED가 빛을 내는 시간을 보다 효율적으로 활용할 수 있게 한다. 뿐만 아니라 발광 영역 수(Dimming Zone) 확장에 유리하고, 배선을 최소화해 IC 자체의 전력 효율 또한 높였다.

유성종 씨는 “기존 시분할 방식은 순차적으로 할당된 시간에만 발광하는 기술로, LED의 밝기를 필요한 시점에 맞춰 세밀하게 조절하기가 어려웠다. 개발 팀원들과 함께 오랜 기간 동안 각 구동 방식별 특장점을 분석했고, 어떻게 설계하면 발광 시간을 더 효율적으로 사용하면서 배선 수를 줄일 수 있을지 고민을 많이 했다”라고 회상했다.

△ (왼쪽부터) 엄지 손가락에 ’미니 LED 구동 IC’를 올려 소개하는 모습. 이를 통해 제품의 크기를 가늠해 볼 수 있다.

김형태 씨는 “특히 이번 제품 2종 중 S6LP441에는 금속선 연결 공정을 없앤 최첨단 패키지 기술(CSP, Chip Scale Package)을 적용했다”며, “CSP 기술로 인해 초소형 IC를 구현할 수 있었고 그 결과, 보다 슬림한 디자인의 TV 구현이 가능하게 됐다”라고 덧붙였다.

강상구 씨는 “TV에서는 디밍(Dimming) 기술이 중요하다. 밤하늘은 ‘더 어둡게’, 그 속의 달과 작은 별들은 ‘더 밝게’ 표현해 더욱 선명한 화면을 구현하는 것이 디밍 기술”이라고 설명하며, “이 제품은 원하는 지점만 선택적으로 빛의 양을 더 세밀히 조절할 수 있어 높은 명암비 구현할 수 있다. 덕분에 TV HDR(High Dynamic Range) 성능 향상에도 기여할 수 있었다”고 말했다. 또 “발광 구간과 강도 조절을 업계 최고 수준으로 구현 가능하다”고 강조했다.

고화질 TV에 대한 소비자의 기대와 수요는 꾸준히 증가하고 있다. 김경택 씨는 “앞으로 TV에 탑재되는 LED 개수는 더 많아질 것이고, LED 구동 IC도 점점 더 작고 효율적으로 발전해 나갈 것”이라며, “이번 혁신으로 ‘차세대 LED 구동 IC’의 응용 범위가 더욱 늘어날 것”이라고 전망했다.

현재 양산되고 있는 삼성전자의 ‘미니 LED 구동 IC(S6LP441, S6LDMB1)’는 조만간 출시될 삼성전자 TV 제품 속에 탑재되어 만나볼 수 있다.