LCD와 OLED 디스플레이
LCD AND OLED DISPLAY
기술이 발달했음을 확연히 체감할 수 있는 부분은 바로 디스플레이이다. 불과 10~20년 전만 해도 디스플레이라고 부를 만한 것은 TV밖에 없었다. 그나마도 브라운관 TV로 CRT 방식의 디스플레이였다. CRT는 Cathode Ray Tube의 약자로 번역하면 음극선관이다. 전자총을 이용해 발사된 전자들이 형광물질을 때리면서 발생하는 빛으로 표현하는 방식의 디스플레이인데, 구조 상 두껍고 부피가 클 수밖에 없다. 화면이 커질수록 그에 비례해 두께가 증가하기 때문에 대형화가 힘들다. 전자총이 발사되는 공간 때문에 소형화도 불가능해서 모바일 기기에는 장착될 수가 없다. 이러한 CRT의 구조적인 한계 때문에 평면 디스플레이들이 등장하면서 자연스럽게 시장에서 사라져갔다.
디스플레이의 혁신은 액정(Liquid)의 발견으로부터 시작된다. 액정은 유기화합물로 화학실험 도중 발견되었다. 전자업계의 판도를 바꾼 발견이 화학쪽에서 나오니 아이러니한 일이다. (이래서 융합이 중요하다.) 액정은 2개의 녹는점을 가지며 액체와 결정의 성질을 모두 가지고 있다. 지금 모니터를 손으로 살짝 눌러보면 물결치는 현상을 볼 수 있을 것이다. 이후 전기적 신호를 통해 액정의 배열을 바꿀 수 있다는 것이 발견되면서 본격적으로 LCD(Liquid Crystal Display) 연구가 시작되었다.
(허접한 그림 ㅠ_ㅠ)
LCD의 구조는 위와 같다. 후방의 백라이트에서 나오는 빛이 편광판과 액정의 배열을 통과하여 화면을 표시하는 방식이다. 그림에서 볼 수 있듯이 여러 역할을 하는 판들을 겹쳐놓은 것이기 때문에 CRT 방식처럼 크기가 커진다고 두께가 비례하려 늘지는 않는다. 소형화와 대형화 모두 가능한 것이다. 이러한 LCD에는 크게 두 가지 방식이 있는데 첫 번째는 수동형(Passive)이다. 흔히 전자계산기나 시계에서 볼 수 있는 투박한 녀석이다. 구조가 단순해서 생산이 쉽고 단가가 싸다는 장점이 있지만, 반응속도가 느리고 섬세한 표현이 불가능하다는 단점이 있다. 두 번째는 일반적으로 쓰이는 능동형(Active) 방식이다. 각 화소를 담당하는 트랜지스터가 배치된 TFT(Thin Film Transistor)를 액정 뒤에 배치해 각 액정을 컨트롤할 수 있는 방식이다. 수동형에 비해 반응속도가 빠르며 섬세한 표현이 가능해 대부분의 디스플레이에 널리 쓰이는 방식이다.
초기 LCD에는 백라이트로 CCLF(Cold Cathode Fluorescent Lamp)가 사용되었으나, 소비전력이 높았다. 때문에 LCD TV나 모니터를 사용하면 전력소비가 높다는 얘기가 많았으나, 얼마 안가 백라이트가 LED로 대체되면서 전력소모량도 획기적으로 줄어들었다. (CCLF의 또 다른 문제점은 빛이 균일하게 발산되지 않는다는 점이다. 때문에 TV 부분부분 얼룩진 것처럼 어두운 현상이 발생한다.)
기본적인 LCD 구조 내에서도 몇 가지 파생형이 있다. 액정의 배열이나 TFT 컨트롤 등에 변화를 주어 LCD를 개선하려는 노력이 낳은 산물들이다.
1. TN 패널 (Twisted Nematic)
가장 초기부터 시장에 퍼진 LCD이다. 반응속도가 빠르고 단가가 싸다는 장점이 있다. 때문에 초기 LCD 디스플레이들이 대부분 고가였던 상황에서 일반인들이 싸게 접할 수 있는 패널이었다. 하지만 TN패널은 색감이 물빠진 듯한 느낌이 들고, 시야각이 매우 좋지 않다. (현재 TN패널 모니터를 쓰는데, 아래에서 위로 보면 감마값이 완전 뒤틀린다. 좌우에서는 밝기가 급격히 하락해 정면과 약간의 상각을 제외하고는 감상용으로는 힘들다.) LCD 기술이 아직 발전단계일 때에는 다른 패널에 비해 반응속도가 빨라서 (정확히 말하자면 LCD의 반응속도는 다른 디스플레이에 비해 느린 편인데, 그 중에서는 TN패널이 가장 빠르다.) 게이밍에는 TN패널을 써야한다는 얘기가 있었으나, 지금은 전혀 적용되지 않는 말이다. 그냥 올라운더인 IPS로 결정하는 것이 정신건강에 좋다.
2. VA 패널 (Vertical Alignment)
영상작업이나 최고가형 모니터에 잘 쓰이는 VA패널이다. 그렇다고 VA패널 자체가 최고급이냐고 한다면 그건 아니라고 생각한다. VA패널이 가지는 가장 큰 장점은 명암비이다. LCD 패널 중 가장 높은 명암비를 보이며, 암부표현에 뛰어나다. 때문에 영상이나 사진 관련 작업에서 뛰어난 성능을 보인다. 단점은 반응속도이다. LCD 패널 중 가장 반응속도가 느리다. 때문에 게임 환경에서는 쥐약이다. 몇년 전 잠깐 VA패널 모니터를 썼었는데 화면이 빠르게 변하는 장면에서 어두운 부분엔 높은 확률로 잔상이 느껴진다. (그래서 금방 정리했다.)
3. IPS 패널 (In Plane Switching)
가장 널리 쓰이는 LCD 패널이다. 시야각이 가장 우수하며, 색 표현력도 뛰어나다. 초기에는 전력소모가 높은 단점이 있었으나, 최근 공정개선과 기술개발로 많이 줄어들었다. 가장 무난하면서 우수한 패널로, 웬만하면 LCD 디스플레이를 살 때 IPS 패널로 결정하는 것이 좋다. 초기에는 IPS 패널이 여타 패널에 비해 가격이 꽤 비쌌으나 최근에는 평준화되어서 (대부분의 디스플레이 공정이 IPS 기반으로 바뀐데다가, 생산단가나 디스플레이 효율이 많이 개선되었다. 게다가 소비자들이 이제 대부분 IPS 패널만 찾는다.) 가격적인 차이도 크지 않다.
LCD 왕국은 영원히 지속될 것처럼 보였다. 다른 평면 디스플레이인 PDP(Plasma Display Panel)시장이 완전히 사장되었기 때문이다. CRT 제국이 붕괴한 후 세상의 디스플레이는 LCD와 PDP 양자구도였다. PDP는 플라즈마 가스를 이용한 방식으로 주로 일본 디스플레이 업체들이 PDP 방식으로 많이 투자했다. PDP는 LCD에 비해 색 표현이 풍부하고 시야각이 우수하다는, 어찌보면 디스플레이로써는 훨씬 우위에 서는 장점을 가지고 있었다. 하지만 PDP가 가진 번인과 소비전력이라는 단점에 소비자들은 LCD를 선택했다. 가스층의 전기방전을 통해 화면을 표시하는 방식이기에 기본적으로 전력소모가 높은데다가 밝게 하려면 전력소모가 배로 늘어나는 문제가 있었다. 에너지를 그만큼 소비하니 발열이라는 단점도 자연스럽게 따라붙게 되었고, 냉각팬을 추가로 설치해 두께가 증가하는 문제가 발생했다. 게다가 정지된 화면을 오래 표시하면 잔상이 남아 사라지지 않는 번인현상도 소비자들의 발걸음을 돌리게 만들었다. 당시 일본은 방송 업계를 중심으로 PDP 방식에 집중했으며, 자연스럽게 디스플레이 생산 기업들도 PDP에 집중했다. 하지만 PDP 시장이 사장되면서 일본의 디스플레이 산업에 큰 타격을 입혔다. 당시 삼성이나 엘지와 같은 국내 디스플레이 업체들은 LCD 연구과 새로운 방식의 OLED 디스플레이 개발에 관심이 많았다. (OLED 개발 자체는 소니에서 주도적으로 시작했다. 하지만 소니는 OLED 양산에 실패했고, OLED 사업에서 잠정적으로 철수한 상태이다.)
(역시나 허접한 그림..)
현재 가장 주목받고 있는 디스플레이 방식은 OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기 발광 다이오드) 방식이다. 백라이트로 액정의 배열변화를 통해 표현하는 LCD 방식과 달리 OLED는 자체 발광소자를 TFT판과 결합하여 표시하는 방식이다. 때문에 위 그림에서 볼 수 있듯이, LCD보다 적층구조가 단순하다. 두께가 얇아진다는 얘기이다. 최근 OLED TV의 경우 동전 정도의 두께밖에 되지 않는다. 초기 OLED 시장은 기대 반 의심 반이었다. 양산 과정이 워낙 험난하고, 개발과정에서 천문학적인 비용이 투입되었기 때문이다. (현재 OLED 시장의 대부분은 삼성과 엘지가 차지하고 있는데, 그마저도 삼성이 큰 부분을 차지하고 있다. 갤럭시 초기모델부터 OLED 디스플레이를 적용하면서 베타테스트를 거친 결과이다. 그런 삼성도 중간 중간 OLED 사업을 접을 위기가 있었다.) 게다가 LCD가 발전을 거듭하면서 평면 디스플레이에서는 문제점을 찾기 힘들 정도로 완전체가 되어가는 상황이었다. 하지만 영화에서 볼 수 있는 구부러지거나 접히는 디스플레이는 LCD 방식으로는 도저히 구현할 수 없기 때문에 미래적인 디스플레이를 위해서는 OLED 방식이 필요하다. 편광판과 글래스 부분을 특수소재로 하면 휘는 디스플레이가 가능하기 때문이다. 게다가 최근 삼성에서 발표한 OLED 디스플레이 중에는 투명 디스플레이와 거울처럼 반사되는 디스플레이도 있다.
OLED도 작동 방식에 따라 PM OLED(Passive-Matrix Organic Light Emitting Diode, 수동형 매트릭스 유기 발광 다이오드)와 AM OLED(Active-Matrix Organic Light Emitting Diode, 능동형 매트릭스 유기 발광 다이오드)로 나뉘는데, 현재 PM OLED 시장은 거의 없다시피한다. 생산은 쉬웠으나 항상 그렇듯이 만들기 쉬우면 품질이 떨어진다. 때문에 PM OLED는 대형으로 만들기가 힘들다는 점과 해상도를 올리기 힘들다는 점이 합쳐져 스마트폰 커버나 여러개를 결합하여 광고판 등에 사용되는 정도로 그쳤다. 반면 AM OLED는 통칭 아몰레드라고 하는데, 정식 명칙은 에이엠 올레드이다. 하지만 삼성이 마케팅 용어로 아몰레드라고 부른 이후, 아몰레드가 입에 착착 붙게 되었다. (사실 OLED를 제대로 양산해서 상용화한게 삼성이라 영향력이 컸다.)
OLED 디스플레이의 장점은 얇게 만들 수 있다는 점 외에도 색 표현력과 반응속도가 뛰어나다는 장점이 있다. 초기 OLED는 전력소모 문제와 양산의 어려움으로 색 표현력이 별로 좋지 않았다. 과장된 색감으로 많은 사람들이 거부감을 나타냈다. 하지만 최근 OLED는 LCD보다 정확한 색 표현력으로 높은 평가를 받고 있다. 그리고 액정의 배열 변화가 필요한 LCD와 달리 소자에 대한 전압값만 바꿔주면 되는 OLED는 반응속도도 뛰어나다. 또한 소자를 끄면 완전한 블랙이 되기 때문에 무한대에 가까운 명암비를 갖는다. 동영상이나 사진 감상 시 OLED 디스플레이가 가지는 확연한 장점이다.
반면 OLED 디스플레이도 단점이 있다. 생산단가와 번인이다. 생산단가의 경우 공정개선과 기술개발로 어느 정도 수율을 확보하면서 개선된 상황이다. 하지만 번인은 갈길이 멀어보인다. 구조적인 특성 상 발광소자를 태우는 방식이기 때문에 소자의 수명이 디스플레이 품질에 직결된다. 때문에 OLED도 PDP와 마찬가지로 정지된 화면을 장시간 켜놓으면 번인 현상이 발생한다. OLED의 경우 소자의 수명이 다하는 것으로, 디스플레이 교체 외에는 개선 방법이 없다. 최근 OLED는 많인 개선되었다고는 하지만 LCD에 비해 수명이 짧은 것은 사실이다. (LCD도 번인 현상이 있기는 하다. 하지만 굉장히 장시간 노출되어야 하며, 티가 잘 안난다.)
OLED가 가지는 장점은 미래형 디스플레이에 있다. 접거나 휘고, 투명하면서 반사도 되는 디스플레이가 바로 그것이다. 휘는 것이 무슨 의미가 있는지 의아해 하는 사람도 많다. 휘는 디스플레이는 평소에 디스플레이를 말고 다니다가 펴서 활용하고 그러는 것도 좋지만, 깨지지 않는 디스플레이라는게 중요하다. 생각해보자, 대리석 바닥에 떨어뜨려도 멀쩡한 스마트폰. (노키아?) 그리고 접는 디스플레이는 공간 활용에 따라 디스플레이를 효율적으로 활용할 수 있다는 점이 중요하다. 투명이나 반사 디스플레이는 광고 업계에서 특히 관심이 많을 듯한데, 증강현실과 접목되면 보다 다양한 활용성을 보인다. 가령 옷을 사는데 굳이 입어볼 필요가 없어진다거나, 자동차 유리판에 HUD처럼 추가되어서 활용할 수 있다거나(물론 운전자 시야방해 때문에 법적으로 막힐테지만.) 활용방안은 많다. 아직 그 정도로 양산이 불가능하기 때문에 폭넓게 논의되고 있지는 못하다.
추가로 WOLED는 OLED 표현 방식 중 하나이다. WOLED와 AM OLED를 같다 다르다고 구별할게 아니라, WOLED는 AM OLED를 어떤 방식으로 표현할 것인지에 대한 접근법이다. WOLED는 RGB 소자에 W소자를 추가하여 적층하는 방식으로 전력소모니 밝기니 이런 사항들이랑 별개로 생산이 쉽다. 일반 RGB OLED의 경우 생산수율이 매우 낮기 때문에 자연스레 가격도 비싸고 양산도 힘들다. 반면 WOLED 방식으로 만들면 수율이 괜찮게 나오기 때문에 LG가 적용하고 있는 것이다.
