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OLED와 LCD의 차이점은 무엇일까? 그 궁금증을 장예인 아나운서, 송승민 프로와 함께 퀴즈를 풀면서 알아가보자! 카일과 지형의 디스플레이 지식은 어디까지 업그레이드 가능?

디스플레이를 만들기 위해서는 그 기반이 되는 기판이 필요합니다. ‘원장(마더글래스)’은 이런 기반이 되는 커다란 기판을 의미하는 것으로, 그 크기에 따라 ‘세대(Generation)’를 구분하여 표기합니다. OLED나 LCD는 커다란 원장을 놓고 그 위에 여러 공정을 거치면서 패널을 제조합니다. 패널은 사이즈별로 각각 따로 제조되는 것이 아니라 한 장의 원장에서 제조된 패널을 여러 조각으로 나누는 것입니다. 이렇게 패널 생산의 기반이 되는 원장은 사이즈에 따라 ‘세대(Generation)’를 표기하는데, 각 세대는 범용적으로 정해진 규격이 있는 것은 아닙니다. 제조사에 따라 통상적으로 서로 비슷한 크기의 원장을 같은 세대로 정의 내립니다. 한마디로 원장의 세대별 크기는 제조사에 따라 조금씩 차이가 있을 수 있습니다. 디스플레이 원장의 크기는 세대의 숫자가 올라갈수록 점점 커집니다. 각 세대별 크기를 비교해보면 1G에 비해 10.5G 원장의 면적은 약 100배 증가했습니다. 디스플레이 원장 크기가 커지는 이유는 패널 생산성 효율이 더 높아지기 때문입니다. 원장이 커지면 한 번에 더 많은 패널, 혹은 사이즈가 더 큰 패널의 생산량을 늘릴 수 있습니다. 여러 단계의 제조과정을 거쳐야 하는 디스플레이는 여러 개의 원장을 투입해 생산하는 것보다 큰 원장을 넣어 한번에 많은 양을 생산하는 것이 시간상 더 유리합니다. 그런데 단순히 디스플레이 원장이 커졌다고 해서 생산 효율이 증가하는 것은 아닙니다. 하나의 원장에서 최대한 버려지는 면적 없이 디스플레이를 생산하는 것이 중요합니다. 원장에서…

디스플레이 기판(Substrate)이란 LCD, OLED 등 디스플레이 각 공정에서 제조에 필요한 기반을 이루는 소재를 뜻합니다. 건축에 비유하자면 먼저 땅을 단단하게 다지는 터와 유사합니다. 디스플레이 기판의 대부분은 유리(Glass)를 소재로 사용하며, 1mm 이하의 아주 얇은 두께를 가진 넓고 평평한 형태입니다. 기판은 생산 효율성 등을 고려해 커다란 크기를 그대로 제조 공정에 투입합니다. 이후 디스플레이 제조 공정을 거쳐 최종 제품에 필요한 크기에 맞게 잘라내 사용됩니다. LCD의 경우에는 액정을 제어하는 TFT(박막트랜지스터) 층과 컬러필터(Color Filter)층을 만들기 위해 유리 기판을 사용합니다. OLED는 LCD와 마찬가지로 TFT를 만들기 위해 유리 기판을 사용하고, 자체발광 유기물 층을 외부의 공기와 수분으로부터 보호하기 위해 봉지유리(Encapsulation Glass)를 사용합니다. 하지만 이러한 리지드(Rigid) OLED와 달리 최근에 각광 받고 있는 플렉시블 OLED는 유연성을 갖추기 위해 유리가 아닌, PI(폴리이미드) 소재를 기판과 박막봉지에 사용하고 있습니다. PI는 얇은 플라스틱 비닐과 비슷한 특성을 갖고 있어 구부리거나 접는 등 플렉시블 디스플레이 구현에 적합한 기판 소재입니다.

백라이트 유닛(Back Light Unit)은 LCD에서 빠져서는 안되는 핵심 부품 중 하나입니다. 디스플레이는 스스로 빛을 내는 발광형과 외부 빛을 활용해서 동작하는 수광형으로 나뉩니다. 스스로 빛을 내는 자발광 형식의 OLED와 달리, LCD는 빛을 내는 발광체가 없어 화면이 출력되려면 빛을 비추는 조명이 따로 필요합니다. 백라이트 유닛은 한마디로 디스플레이 화면이 점등 할 수 있도록 고르게 빛을 비춰주는 역할을 하는 것입니다. 줄여서 BLU라고 불리며, LCD 패널 하단부에 위치하고 있습니다. LCD는 백라이트에서 나온 빛이 액정을 통과하면서 각 픽셀로 가는 빛의 양을 조절합니다. 빛은 컬러필터를 지나면서 해당 픽셀이 표현할 색상을 결정합니다. 액정에 의해 백라이트 빛이 모두 차단되면 블랙색상을, RGB 서브픽셀에 빛이 모두 들어오면 화이트 색을 표현하는 것입니다. 백라이트 유닛은 여러 층의 구조로 되어 있습니다. 구조를 보면 아래와 같습니다. 백라이트 유닛은 실제 빛을 내는 램프, 빛의 손실을 줄이는 반사 시트, 화면 전 영역에 빛을 고르고 균일하게 분포시키는 도광판, 도광판에서 나온 빛을 산란시켜 골고루 퍼지게 하는 확산 시트, 광효율을 높여주는 프리즘 시트로 구성되어 있습니다. 백라이트에 사용하는 램프에는 여러 종류가 있습니다. LCD 초기에는 주로 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp 냉음극형광램프)을 사용하였으나 최근에는 LED(Light Emitting Diode: 발광다이오드)를 백라이트 유닛으로 사용하고 있습니다. LED는 얇은 두께와 높은 휘도로 선명한 화질을 가능케합니다.

컬러필터(Color Filter)는 LCD에서 다양한 색을 나타내는 역할을 하는 얇은 층입니다. LCD 백라이트에서 나온 빛이 액정을 거쳐 컬러필터를 통과할 때, 컬러필터에서 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)을 내는 부분을 지나게 되는데, 이때 빛의 색이 변합니다. 셀로판지에 손전등 빛을 비추면 셀로판지의 색에 따라 빛이 다양한 색으로 변하는 것과 같은 원리입니다. 만약 컬러필터가 없다면 LCD는 흑백TV처럼 밝고 어둡게만 표현이 될 것입니다. 대부분의 디스플레이는 다양한 색을 표현하기 위해 픽셀마다 빛의 삼원색인 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B)의 조합을 활용합니다. LCD 컬러필터 층에는 일반적으로 픽셀 1개 마다 R, G, B의 서브픽셀(Sub-Pixel)이 배치되며, 이 세 가지 색으로 수백 만개가 넘는 색을 표현합니다.

편광판은 빛의 어느 한 방향만 통과시키는 얇은 필름입니다. 편광판에 새겨진 무늬와 방향이 동일한 빛만 통과시키고, 방향이 맞지 않는 빛은 빠져나오지 못하는 원리입니다. LCD는 2개의 편광판 사이에 액정을 활용해 빛의 양을 조절합니다. 백라이트 빛이 액정을 지나면서 액정의 움직임에 따라 편광판과 일치한 방향의 빛을 통과시키거나 차단해 디스플레이 화면을 구현합니다.

LCD를 만들기 위한 핵심 소재인 ‘액정(液晶, Liquid Crystal)’은 액체의 유동성과 고체의 결정(結晶)이라는 특성을 모두 갖는 물질입니다. 빛의 투과와 액정의 변형을 이용한 디스플레이 기술인 LCD에서 액정의 역할을 알아봅시다.

SF영화에 자주 등장하는 홀로그램은 어떻게 만들어지는 걸까요? 빛의 파동성이 가진 보강간섭의 원리와 LCD 패널을 접목해 만들 수 있는 홀로그램 영상. 홀로그램을 만들기 위해 필요한 기술인 홀로그래피의 원리를 소개합니다.  

SF 영화에 자주 등장하는 투명 디스플레이. 대표적 기술인 투명 OLED는 화면의 뒷면도 투명하게 보이는 첨단 디스플레이 기술입니다. 투명한 재료를 사용해 제작하고, 픽셀에 빛이 통과할 수 있는 투과 공간을 마련해 구현합니다. 향후 차량 유리의 HUD를 대체하는 등 화면 건너편을 봐야 하는 환경에서의 활용이 기대되는 기술입니다.