3주차: 디스플레이(1) - LCD란 무엇인가?

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3주차: 디스플레이(1) - LCD란 무엇인가?

최근 휴대폰 업체들의 디스플레이 전쟁이 뜨겁다. 스마트폰 활용 시 메시지, 게임, DMB, 카메라와 같이 보는 기능에 대한 사용 비중이 높아지면서, 보다 선명하고 가독성 높은 디스플레이의 중요성이 커지고 있는 것이다.

최근 출시된 삼성전자의 갤럭시S2에 탑재된 슈퍼 아몰레드플러스(Super AMOLED+)나 아이폰4의 레티나 디스플레이등 업체들은 기존보다 더욱 진보된 디스플레이 제품들을 계속 연구하며 출시하고 있다. 하지만 이런 제품들의 특징과 차이점에 대해서 정확히 이해를 하고 폰을 사용하는 소비자들은 드물기 때문에 광고에서 선전하는 ‘보다 선명하다’, ‘가독성의 좋다’는 내용 외에 어떤 디스플레이가 무슨 근거로 더 좋은 제품인지 비교 판단하는 능력은 다소 부족한 실정이다.

이에 오늘은 최신 디스플레이 제품군들을 살펴보기에 앞서, 디스플레이의 기본이라 할 수 있는 LCD에 대해 동작원리 및 성능을 측정할 수 있는 몇 가지 항목들에 대해 살펴보도록 하겠다.

LCD란 무엇인가?

LCD란 Liquid Crystal Display (액정 디스플레이)의 준말로 액체와 고체의 중간상태인 액정의 전기성질을 표시장치에 응용한 것을 말한다.

[ 액정 패널의 구동원리 ] 출처: 삼성 SDI

LCD의 동작원리를 좀 더 자세히 이해하기 위해서는 먼저 액정(Liquid Crystal)에 대한 이해가 필요하다. 액정은 고체와 액체의 중간상태로 되어 있는데, 여기에 전기성질을 이용하면 액정의 배열된 형태들을 변화시킬 수 있게 된다. 그림에서처럼 2개의 얇은 유리판 사이에 액정을 주입한 뒤, 상하의 유리판의 전압차이로 변화된 액정분자의 배열을 이용하면서 빛이 패널을 통과하는 양을 조절하게 되는데 이것이 바로 LCD가 동작하는 기본적인 원리이다.

LCD는 빛을 투과해야만 동작을 하기 때문에 패널 뒷면에 형광등과 같은 빛을 제공하는 광원인 백라이트(BLU:Back Light Unit)을 붙이게 되며 추가로 컬러 필터를 덧대어 RGB 3원색을 만들고 편광판과 액정을 통과시켜 다양한 색상의 빛을 만들게 된다.

 

성능이 좋은 LCD란 무엇인가?

LCD는 사람의 눈과 연결되는 중요한 부품이므로, 성능이 좋은 제품을 사용하는 것이 중요하다. LCD는 화면을 표시하는 하나하나의 작은 픽셀들이 직접 컨트롤되기 때문에 선명한 화질을 보여줄 수 있는데, 기본적으로 성능을 측정하는 항목으로는 휘도, 명암비, 응답속도, 시야각등이 있다. 그럼 지금부터 이런 값들을 어떤 식으로 평가할 수 있는지 하나씩 살펴보도록 하자.

 

* LCD 성능 측정 항목들

1) 휘도 ↑

휘도는 LCD의 투과율, 즉 제품의 밝기를 말한다. 앞서 LCD는 백라이트를 통해 빛을 받는다고 했는데, 이 빛이 액정 패널을 통과하여 얼마나 밝게 나타나는가를 평가하게 된다. 화면은 밝을수록 좋으므로 휘도가 큰 제품이 더 좋은 성능을 가졌다고 할 수 있다.

2) 명암비(Contrast Ratio) ↑

명암비란 화면상에서 대상이 얼마나 뚜렷하게 보이는가를 측정하는 항목이다. LCD를 통과하는 빛은 중간에 액정에 의해 빛의 밝기가 조절되는데 모든 빛을 통과하면 흰색이고, 전부 차단하면 검정색이 된다. 하지만 빛을 완전히 차단하는 것은 불가능하므로 검정바탕이라도 소량의 빛은 통과되게 된다.

LCD를 통과하는 빛을 얼마나 차단할 수 있는가가 명암비를 의미하는데, 검정색 화면일 때 통과된 빛의 세기를 1로 기준 잡았을 때, 흰색바탕에서 통과된 빛의 세기를 상대적인 크기로 표시하게 된다. 예를 들어 350대 1의 명암비라면 검정색 바탕화면에서 통과된 빛의 밝기에 비해 흰색바탕에서 통과되는 빛의 양이 350배 더 많다는 의미다.

명암비가 높다는 의미는 검정바탕을 표현할 때 차단할 수 있는 빛의 양이 그만큼 더 많다는 것을 말하며, 이로 인해 각각의 화면에서 명암의 차이를 더욱 많이 나타내서 보다 선명한 화면을 제공할 수 있게 된다.

3) 응답속도(Response Time) ↓

응답속도란 빛의 통과와 차단을 통해 표시한 화면을 새로운 화면으로 전환 시키는데 걸리는 시간을 의미하는데 이는 사람의 눈에 잔상이 나타나는 것과 관련이 있다. 사람의 눈에 위치한 망막은 물체가 없어진 경우에도 일정시간(1/60초)동안 대상에 대한 잔상이 남게 된다. 즉 0.016초(16ms)보다 빠르게 움직이는 물체가 있다면 육안으로는 이를 확인할 수 없게 되는 것이다. 형광등이 1초에 60번 깜박거려도 이를 느낄 수 없는 것처럼 LCD화면도 16ms 이하의 응답속도를 가지게 되면 전혀 잔상이 없고 깔끔한 화면을 느끼게 되므로 응답속도가 적은 제품일수록 더 좋은 제품이라 할 수 있다.

4) 시야각(Viewing Angle) ↑

LCD는 보는 각도에 따라서 명암비가 달라지는 특징을 가지고 있다. 같은 화면이라도 정면에서 볼 때와 측면에서 볼 때 색조나 명암의 차이가 나타나면 이로 인해 화면에 왜곡이 생기게 된다. 이렇게 일정 수준 이상의 정상적인 화면을 보여주는 한계 각도를 시야각이라고 하며 180도에 가까울수록 좋은 성능을 가진다고 할 수 있다.


 

현재 지금까지 살펴본 LCD를 평가항목들의 측정치를 개선하기 위해 각 업체들은 다양한 액정구조와 재료가 연구하고 있으며, 이로 인해 나날이 발전한 다양한 제품들이 계속 출시되고 있다.

자, 이제 본격적인 차세대 디스플레이들에 대해 살펴보기에 앞서 기본적인 LCD의 내용에 대해 살펴봤으니, 다음시간부터는 차세대 디스플레이 제품들을 하나씩 세세하게 살펴보도록 하자.