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선명한 화질 속의 마법 같은 세상! - 'CRT'부터 '투명 플렉서블'까지 디스플레이의 변천사 -

2015.02.09 10:35

안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 정재우입니다.


여러분은 지하철이나 버스를 타고 이동할 때, 주로 무엇을 하나요? 과거에는 많은 사람들이 책이나 신문을 읽었다면, 요즘은 스마트폰을 이용해 인터넷, 메신저, 게임 등을 하며 시간을 보내는 경우가 대부분입니다. 이처럼 사람들이 화면을 들여다 보는 시간이 많아진 만큼, 디스플레이 산업은 점점 중요해지고 있는데요. 오늘은 디스플레이 기술 수준이 어느 단계에까지 이르렀는지 함께 살펴보겠습니다. 

 


<디스플레이의 과거와 미래(출처: Next Generation TV Market Insight: 2013.May SNE Research)>


불과 몇 년 사이에 디스플레이 시장에는 매우 큰 변화가 일어났습니다. 다음과 같은 순서로 기술의 발전이 이루어졌는데요. 조금 더 자세한 내용은 아래의 표를 참고하시면 좋을 것 같습니다.   


● 디스플레이 기술 발전 과정


 CRT 

앞뒤가 볼록하고 무거운 것으로 기억되는CRT 모니터는 '브라운관', '음극선관'이라고도 부릅니다. 전차 총에서 나온 전자가 브라운관 유리의 형광 요소를 타격하여 나온 물질을 이용하여 화면을 만들어 내는데요. 전자 빔을 이용한다는 점 때문에 부피를 많이 차지하고, 전자파가 많이 발생한다는 단점이 있습니다. 2000년 대에 들어서면서부터는 차츰 모습을 감추었습니다.   

 PDP

PDP는 2개의 유리판 사이에 형광체를 넣고, 전압을 가해 발광시키는 원리로 화면을 구성합니다. 기본적으로 형광등의 원리와 유사한데요. 색감과 채도가 좋아 한때는 큰 인기를 누리기도 했습니다. 그러나 전력 소모가 많고, 발열이 심하다는 단점이 있어, 추후 LCD와의 경쟁에서 밀려나게 되었습니다.

 LCD

LCD의 핵심 요소인 액정은 액체이면서도 고체의 성질을 갖는 물질을 뜻합니다. LCD는 2개의 편광판 사이에 백라이트를 투과시켜 액정 기울기에 따라 빛의 세기를 조절하는 디스플레이인데요. 보는 각도에 따라 화면이 달리 보이고, 수명이 짧은 단점이 있지만 지금까지도 수많은 제품에 이용되고 있습니다.

 LED

LED 디스플레이는 LCD의 진화 판이라고 볼 수 있습니다. LCD는 패널의 뒷면에 백라이트라고 하는 광원이 필요한데요. LED디스플레이는 이 백라이트가 'CCFL' 형태에서 'LED'라는 발광 다이오드로 바뀐 것입니다. LED 백라이트는 수명이 길고 소비 전력이 적습니다. 또한 화면 전체에 빛을 균일하게 뿌리는 것이 가능합니다. 

 OLED

OLED 디스플레이 방식은 상하/좌우 어떤 위치에서 보더라도 색상과 밝기의 변화가 없는데요. 기존 LCD 방식과 달리 패널에서 바로 빛을 내기 때문입니다. 또한 빛의 속도로 영상을 구현할 수 있다는 점 때문에 빠른 화면에서도 잔상 없는 깨끗한 화면을 볼 수 있습니다. 다만, 가격과 기술적인 문제가 대중화에 걸림돌이 되고 있습니다.

 

<플렉서블 디스플레이(Flexible Display>


많은 분들이 컴퓨터나 스마트폰에 이용되는 디스플레이 화면은 보통 딱딱하게 고정된 상태라고 생각할 텐데요. 최근 이러한 하드웨어의 한계를 뛰어넘은 유연한 형태의 새로운 디스플레이 화면이 개발되고 있습니다. 바로, '플렉서블 디스플레이(Flexible Display)'입니다. 위의 사진 자료를 통해서도 알 수 있듯이, 이것은 접어지고 구부려지는 차세대 디스플레이를 의미하는데요. 기존의 평판 디스플레이의 유리 기판이 플라스틱으로 대체되었기 때문에 가능한 일입니다. 


또한 플렉서블 디스플레이는 가볍고, 깨지지 않고, 어떠한 형태의 디자인이라도 모두 가능하여 공간의 제약 없이 휴대할 수 있습니다. 또한 초대형 크기도 가능한데요. 근래에는 스마트폰과 TV에 조금씩 적용되고 있지만, 점차 다른 디스플레이 제품으로 도입되고 있는 추세입니다. 특히 현재 IT 시장에서 활발하게 진행 중인 웨어러블 디바이스에 적용될 핵심 요소로 전 세계가 주목하고 있는 분야입니다.       


● 플렉서블 디스플레이의 핵심 기술, 'OLED(Organic Light Emitting Diodes)'


<'OLED'의 구조>


플렉서블 디스플레이의 핵심 기술인 'OLED'는 전류를 흘려 주면 빛을 내는 자발광 디바이스입니다. 응답 속도가 LCD 대비 천 배 이상 빠르고, 시야 각이 넓으며 LCD가 필요로 하는 백라이트, 컬러필터 등이 필요 없는데요. 또한 플라스틱과 같은 유연한 디스플레이 구현이 가능합니다. OLED는 성능뿐만 아니라 부품 가격 측면에서도 큰 장점을 갖고 있어서, 기존의 것보다 더욱 얇고 가벼운 디스플레이를 구사할 수 있습니다.  


그렇다면 OLED의 발광 원리는 무엇일까요? 제시한 자료에서 알 수 있듯이 양극에서 주입된 정공과 음극에서 주입된 전자가 발광층에서 재결합하여 여기자(exciton, 勵起子)를 형성하게 되는데요. 이때 여기자가 안정된 상태로 돌아오면서 에너지를 방출하게 되고, 이 에너지가 빛으로 변하는 것입니다. 그러나 이와 같은 단순 구조에서는 정공과 전자의 발광 영역으로의 주입 효율이 층간 에너지 차이로 인해 그다지 높지 않습니다. 따라서 보다 많은 정공과 전자의 재결합을 얻어 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등을 을 삽입하게 됩니다.

     


투명 디스플레이(Transparent Display)는 일정 이상의 투과도를 가진 투명 전자 소자를 이용하는 디스플레이입니다. 사용하지 않을 때는 유리처럼 투명한 상태를 유지하지만, 필요 시에는 투명한 형태의 디스플레이에 다양한 정보가 표시되는 제품인데요. 모니터, 스마트 창문, 자동차 앞 유리 등에 사용될 수 있습니다. 앞서 말씀드렸던 플렉서블 디스플레이와 더불어 차세대 디스플레이로 관심을 받고 있습니다.


투명 디스플레이는 LCD와 OLED 두 곳 모두 적용될 수 있는데요. LCD는 비자발광 소자이기 때문에 백라이트라는 광원이 필요합니다. 하지만 투명 LCD는 백라이트 대신 태양광과 같은 자연광, 실생활 속에서 얻을 수 있는 조명을 백라이트로 이용하죠. 그러므로 속이 비치는 형태로 제작이 가능한 것입니다. 백라이트가 없는 만큼 소비 전력을 많이 줄일 수는 있지만, 대신 실내보다는 실외에서 가시성이 더 좋습니다. 


반면, OLED는 AMOLED방식(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode, OLED 각 소자의 개별 제어가 가능한 구조)에 사용되는 유기 발광층이 자발광형이고 투명하기 때문에 투명 OLED를 만들기가 유리한데요. 색 구현력이 좋고, 어두운 곳에서도 가시성이 좋아서 OLED의 특성에 따른 플렉서블과의 접목도 가능하다고 합니다.


 <투명 플렉서블 디스플레이(Transparent Flexible Display)>


또한 위의 사진처럼 투명하면서도 휘어짐이 가능한 투명 플렉서블 디스플레이도 빠른 시일 내에 우리 곁에 자리 잡을 것으로 예상하고 있습니다. 


지금까지 디스플레이가 발전해 온 동향과 최근 각광받고 있는 디스플레이 기술에 대해 함께 살펴보았습니다. 디스플레이는 우리 일상 곳곳에서 함께하지만, 그 모습은 계속 변형되고 발전하고 있는데요. 불과 20~30년 사이에 디스플레이 시장은 혁신적인 변화를 이루었습니다. 이 또한 불가능을 가능으로 바꾸려는 인류의 도전 결과라고 생각됩니다. 


이제는 실제 눈 앞에서 보는듯한 완벽한 화질을 뛰어넘어, 더욱 가볍고 심미성까지 갖춘 새로운 디스플레이의 세계가 열리고 있습니다. 접히는 형태의 스마트폰, 신문지처럼 말고 다니는 투명한 노트패드, 축구공 형태의 모니터까지. 상상만 하면 이루어진다는 21세기 첨단 과학의 시대, 여러분이 상상하는 미래의 디스플레이는 어떤 모습인가요?



Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS
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