0. LC부터 LCD, LED, OLED 까지

이번에는 디스플레이에 관한 이야기를 다뤄 보려고 합니다. 예전에 썼던 필기를 참고했습니다.

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LCD? LC?

 

LC(Liquid Crystal)는 우리가 흔히 부르는 '액정'입니다. 보통 흔히 사용하는 '액정'은 화면을 의미하지만 실제 액정이라는 말의 의미는 화면을 의미하지는 않습니다. 그러면 액정은 무엇일까요?

LC의 특성

	고체	액정	액체
위치 규칙성	부동	유동	유동
방향 규칙성	O	O	X

위와 같이 액정은 위치와 방향의 규칙성으로 분류했을 때, 고체와 액체의 중간성질을 갖는다 라고 알고 계시면 편합니다.

액정의 종류와 모습

액정은 크게 3가지로 나눌 수 있습니다. 하지만 여기서 제일 특이하게 생긴 Cholesteric은 그냥 넘어가겠습니다.

 

1. Nematic LC

평균적으로 방향 규칙성을 갖고 있습니다.

2. Semectic LC

방향 규칙성과 위치 규칙성을 모두 갖고 있습니다.

 

 Smectic보다 Nematic이 좀 더 배열의 힘이 없는 것 같은 모습 보이시나요? 그처럼 Nematic LC가 전기장에 보다 잘 반응합니다. 그렇기 때문에 많은 LCD는 Nematic LC를 사용합니다.

막대모양의 액정분자는 전기쌍극자 성질을 갖고 있어서... 같은 내용은 빼고 가겠습니다.

 

빛의 편광

LC는 빛을 전달하는 수단입니다. 광원에서 빛이 나올때는 빛이 모든 방향으로 나아갑니다. 그렇기 때문에 우리는 다른 방향의 빛으로부터 간섭을 줄이고 필요한 빛만 우리 눈에 들어오도록 빛을 편광시켜주는 작업을 진행합니다.

LCD 구성

<LCD  구성> 그림에서 왼쪽부터 광원(BLU, Back Light Unit)이 출발해서 편광판을 지나 빛이 걸러집니다. 편광판을 지난 세로 모양의 빛이  TFT(Thin Film Transistor)를 지나 LC에 도착합니다. LC가 그대로 CF(Color Filter)로 간다면 가로모양의 편광판을 지날 수 없을 것입니다. 그렇기 때문에 우리는 전압을 인가하여 LC를 회전시킬 겁니다. 그렇게 된다면 편광판을 한 번 지나간 빛은 수직방향의 편광판을 통과하여 우리의 눈에 오게 됩니다.

여기까지가 기본적인 LCD의 동작입니다.

 

 

 

 

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LED TV는 LCD TV다. 그럼 OLED는?

아마 현재는 많이들 알고 계실 것 같지만,  LED TV라고 광고하며 판매했던 TV는 사실 이전에 봤던 LCD로 구성된 TV에서 광원을 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)로 변경한 것입니다. 그렇기 때문에 LED TV 까지는 LC 사용이 활발하게 이루어졌다는 것을 알 수 있습니다.

 

OLED(Organic Light Emitting Diode)는 새로운 방식의 발광소자였습니다. 기존까지는 무기발광다이오드를 사용했습니다. 그 이유는 유기발광다이오드(OLED)는 말그대로 유기물로 구성한 발광소자입니다. 하지만 유기물은 빛과 수분에 취약해서 공기 중에 있는 수분으로도 쉽게 성질이 변합니다.  그래서 외부와 유기물을 차단하는 봉지공정(Encapsulation)이 필수적입니다. 이러한 공정까지 거치면서 굳이 OLED를 써야하는 이유가 있을까요? 왜 기존의 LED에서 OLED로 흐름이 변한 걸까요?

 

Why Organic?

장점) 가벼움, 큰 화면으로 만들기 편함, 가격이 저렴하다, 화학적 변형이 쉽다, 풍부하다, 환경친화적이다, 유연하다. 

이렇게 많은 장점을 갖고 있기 때문에 무기 LED보다 OLED가 더 인기 있다고 할 수 있습니다.

 

OLED 구성도와 전자기파(빛)의 진행

왼쪽 그림에서 맨 위 Cathode는 음극, 아래쪽 Anode는 양극을 의미합니다. OLED는 전자(Electron)와 정공(Hole)이 결합해서 생기는 에너지를 빛으로 방출하는 방식으로 빛을 냅니다. 말이 어렵게 느껴질 수 있지만, 정공은 전자가 떠난 빈자리라고 생각하시면 됩니다.  전자와 전자의 빈자리가 만나는 층이 바로 초록색의 EML(Emissive Layer) 층입니다. 정공은 왼쪽 벽을 타고 EML층을 향해 올라간다면, 전자는 오른쪽 벽을타고  EML을 향해 내려간다고 할 수 있습니다. 둘이 같은 층 반대방향에서 만나게 되면, 빠른 속도로 EML층 가운데로 끌어당겨지며 결합한 에너지를 빛으로 방출합니다. 

파장의 길이에 따른 색

OLED는 CF를 사용해서 색을 내지 않고 파장의 길이를 조절해서 빛의 색을 조절합니다. 파장의 길이가 짧을수록 빛의 힘은 강해지기 때문에 OLED에서는 OLED발광층 하나로 BLU, CF, LC의 역할을 모두 한다고 할 수 있습니다. 그렇기에 OLED는  기기의 두께까지 얇게 만들 수 있는 장점도 가지고 있습니다.

 

 

OLED가 조금 어렵게 느껴질 수도 있지만 그만큼 재밌는 파트라고 생각합니다. 

 

오타, 오기, 잘못된 부분에 대한 지적은 언제나 환영입니다.