LCD는 스스로 빛을 내지 못하고, 별도의 광원을 필요로 하는 디스플레이입니다. 물론 모바일 기기에서 대형 TV에 이르기까지 직시형 디스플레이로서 널리 사용되지만, 크기가 작고, 해상도가 높은 마이크로 디스플레이 형태로서 투사형과 가상형 기기에서도 적용이 되고 있는 범용 디스플레이의 대명사이죠. 동작 원리는 창문 등에 설치하는 블라인드에서 찾을 수가 있는데, 블라인드 각도를 조절하여 실내로 들어오는 빛의 양을 조절하듯이, 액정(Liquid Crystal, LC)이 움직이면서 화면을 통과하여 나오는 빛의 양을 조절합니다.
즉, 빛의 경로로 작동 원리를 설명하여 보죠. 후면이나 측면에 설치된 광원, BLU(Back Light Unit)로부터 만들어진 빛이 편광판을 통과하면서 한쪽 방향으로만 진동하는, 조절이 용이한 빛으로 편광(polarization of light)되고, 이는 각 화소에 설치된 RGB 부화소들로 들어가서 선택된 부화소 창구를 통과합니다. 물론, 선택은 각 부화소마다 설치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT) 스위칭 소자에 의해 이루어지죠. 선택된 부화소에는 전압이 인가되어 전압의 크기만큼 액정이 회전하면서 빛이 통과하는 창의 넓이, 즉, 밝기를 조절합니다. RGB 각각에 해당하는 3개의 부화소들을 통과한 서로 다른 밝기의 빛들이 마지막 단계로 RGB 칼라 필터를 통과하면서 화소의 색과 밝기가 결정됩니다.
LCD는 실로 고진감래와 전화위복, 그리고 임전무퇴를 거치면서 생존하여온 디스플레이입니다. 어느 정도 자리를 잡았어도, 스스로 빛을 만들지 못하는 디스플레이, 더디고 균형을 제대로 잡지 못하는 액정으로 인해 느리며, 보는 각도에 따라 달리 보이는 디스플레이 등, 후발 주자들이 보기에 만만한 점이 한두 가지가 아니었지요. 그러한 도전과 역경 속에서도 살아남고 발전하고, 자리잡기를 거듭하였습니다. 1888년, 오스트리아의 식물학자가 액정을 발견하였고, 1950~60년대에 액정으로 빛을 조절하면서 디스플레이를 만들 수 있다는 가능성이 제시됩니다. 1960년대 후반에 DSM(Dynamic Scattering Mode) 모드와 TN(Twisted Nematic) 모드의 LCD가 발표되며, 1970년대 초반에 최초의 제품에 적용된 LCD가 출연합니다. 이후, LCD를 이용한 시계, 계산기 등이 연이어 출시가 되며, 1980년대에는 TFT와 커패시터가 집적화된 능동 구동형 TFT LCD(active matrix-type TFT LCD)가 선보이면서 노트북 PC, TV 영역으로의 진입을 시작합니다. 이후로도 발전을 거듭하여 2000년대에 들어서면서 현재에 이르기까지 LCD는 소형 모바일 기기로부터 중형 태블릿, PC와 노트북 모니터, 그리고 대형 TV에 이르기까지 디스플레이 응용 전자 제품 대부분을 커버하고 있습니다.
느린 응답 속도는 더욱 속도가 빠른 액정을 개발하여 가면서 해결하였고, 시야각 문제는 액정의 작동 모드 개선으로, 칼라와 화질은 후면 광원을 냉음극 형광 램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp, CCFL)에서 LED로, 그리고 양자점의 적용으로 발전적 교체를 하며 완성하였으며, 해상도는 반도체 공정의 적극 도입으로 최고를 이루었습니다. LCD의 진화 과정을 알면, 최선을 다하는 노력과 적극적인 아웃 소싱의 결정체를 볼 수 있으며, OLED와의 진검 승부, 그리고 진정한 QLED로의 진화 과정은 지금도 흥분 상태를 이어가고 있습니다.
# 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다.
# 의견과 조언, 수정과 요청은 늘 환영합니다. 댓글이나 전자메일로~ bkju@korea.ac.kr
# 저작자, 본 사이트를 반드시 표시, 비영리적으로만 사용할 수 있고, 내용 변경은 금지합니다.
#더! 생각해보기
a. LCD, 액체의 이용, 비발광형에도 불구하고 어떻게, 왜 디스플레이의 최강자 자리에 올랐을까
b. LCD가 지닌, 극복이 어려운 고유의 결점들은 무엇일까
c. LCD는 명암비, 색 구현 등에서 OLED 보다 불리한 점들을 어떻게 극복하여 왔을까
d. LCD가 소멸되지 않고, OLED와의 공존을 위해서는 어떤 전략을 마련하여야 할까
# 수식과 이론, 퀴즈
'공부와 생각들 > 디스플레이 공부' 카테고리의 다른 글
| 쉬어가기) 커패시턴스 (0) | 2019.06.15 |
|---|---|
| 1-18) 그 외의 비자발광, 직시형 디스플레이들 (17) | 2019.06.15 |
| 1-16) 전기 영동 디스플레이(EPD) 소개, 그리고 전자 종이 (17) | 2019.06.15 |
| 쉬어가기) 맥스웰 방정식, 팔자 (0) | 2019.06.15 |
| 1-15) 그 외의 자발광 기구와 디스플레이 응용 (17) | 2019.06.15 |