3. 한계와 가능성, OLED의 진화
오랜 기간동안 발전해온 LCD에 비해 OLED는 그 역사가 짧다. 1950년도에 A. Bernanose에 의해 처음으로 유기물질에서
전자발광(electro luminescence)이 발생하는 것이 발견되었으니 초기 시작만도 LCD에 비해 1세기 정도 늦게 개발된 셈이다. 이후, 1963년 Martin Pope가 안쓰라센(Anthracene) 단결정으로 유기 발광 소자를 제작했고 1986년에 Eastman Kodak社의 Ching
W. Tang과 Steven Van Slyke가 초박막 이중층 구조의 유기발광소자를 개발하면서 1990년대부터 본격적으로 OLED에
대한 연구에 박차를 가하게 되었다.
국내에서는 오리온전기(현 오리온 OLED)가 2000년도에 OLED의 연구 개발을
시작하여 2004년 OLED 생산 및 공급을 최초로 개시했다. 2011년 현재는 삼성모바일디스플레이(SMD)가 전 세계 98%의 AM OLED를
양산해내고 있으며, LG Display 역시 OLED를 생산하는 몇안되는 디스플레이 기업이다.
삼성은 '햅틱 아몰레드'로 본격적인 AM OLED 마케팅에 나섰다.
현재는 이러한 상황인 까닭에 OLED=삼성의 공식이 성립되었다 해도 과언이 아니다.
삼성은 이러한 점을 활용해 자사의 AM OLED를 탑재한 제품들을 '아몰레드'라는 독자적 마케팅브랜드로 활용해 큰
성공을 거두었고 자사의 '햅틱 아몰레드', '갤럭시 S',
'갤럭시 S2'등의 주요 제품에 탑재하면서 OLED의 우수적 기업임을 과시하고 있다.
이렇게 삼성을 제외한 다른 기업이 OLED 제작에 늦거나, 아직 조율중이어서 OLED에
대한 본격적 기술개발 경쟁은 아직 불붙지 않은 상황이다. LCD는 많은 기업들이 경쟁을 위해 기술을 개발하고 보완하는 반면, OLED는
SMD(삼성모바일디스플레이)의
독주체제인 까닭에 기술발전도가 더디고 경쟁도 거의 없는 실정이다. OLED가 본격적인 LCD와 같은 경쟁체제를 통한 기술발전을 이루려면
아직도 더 많은 시간이 소요될 것으로 보인다.
따라서 아직까지는 '삼성의 OLED 기술 발전이 곧 AM OLED의 기술 발전' 이라고 봐도 무방하며,
기사에서도 현재
삼성의 OLED브랜드인 AMOLED, Super AMOLED, Super AMOLED Plus, 그리고 앞으로 등장할 Super AMOLED
HD Plus를 위주로 어떠한
차이를 보이고 있으며, 어떠한 발전을 이루었는지를 살펴보자.
터치센서를 결합하여 완제품의 시인성 확보
OLED는 앞선 기사에서 설명했듯이 LCD에서는 단점으로 분리되는 시야각이나 명암비, 응답속도
등에서 발광형으로서의 장점을 충분히 갖고 있다. 특히 시야각과 명암비는 아직 기술적으로 LCD보다 뛰어나기 때문에 특별한 기술 발전의 포인트라
언급할 수 있는 것은 아직 없다. 그러나 Super AMOLED Plus 에서 터치센서를 일체화하여 시인성이 크게 향상되었다는 점은 꼭
언급해야할 점이라 할 수 있다.
물론 이러한 진화는 AM OLED만의 '장점'이라 할 수는 없지만 갤럭시S로 대표되는 AM
OLED 탑재 제품의 가장 큰 특징이기도 하다.
현재도 많은 스마트폰이 에어갭 문제를 가지고 있다.
대부분의 스마트폰에서 사용하는 패널 위에는 터치센서와
강화유리 등이 덧씌워져 있으며 이로 인해 패널과 강화유리 사이에 '에어갭'이라는 것이 존재한다. Super AMOLED Plus는 이 에어갭을 없애 보다
높은 시인성과 선명성의 확보가 가능해졌다. LCD 계열중에서는 애플 아이폰4가 에어갭이 없는 대표적 제품이며, 그외 대부분의 스마트폰은 에어갭이
존재한다. 이 에어갭은 패널의 시인성과 선명성을 크게 떨어트린다.
OLED의 응답속도는 0ms? 실제론 그렇지 않아
앞선 기사에서 응답속도와 관련해 OLED가 LCD보다 우수하다 언급했지만, 실제로는
'꼭' 그렇지도 않다이는 앞선 기사에서 언급했듯이 응답속도가 왜 발생하는지를 살펴보면 쉽게 알 수 있다.
LCD에서 응답속도는 크리스탈의 위상이 변화되는 시간 이라 알려져 있지만, 사실은 크리스탈
위상 변화 시간 + TR응답시간이 정확한 응답속도의 기준이다. OLED는 상대적으로 발광형인 장점 때문에 크리스탈의 위상변화 시간이 없어
평균적으로 LCD보다 응답속도에서 우수한 것이 사실이나 OLED는 LCD보다 TR응답시간이 늦다는 단점이 있다.
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TFT-LCD
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AM OLED |
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응답시간 |
액정 위상 변화시간 + TR 응답시간 |
TR 응답시간 |
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서브픽셀 당 TR 수
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1개
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6~7개 |
그 원인은 LCD가 1서브픽셀당 1개의 TR로 Substrate 가 구성된 것과 달리 OLED는
1개의 화소를 동작시키기 위해 최소 5 ~ 6개의 TR이 사용되기 때문이다. 따라서 TR응답속도에서 OLED는 LCD보다 최대 TR갯수만큼 늦다.
이러한 점으로 OLED 역시 앞선 기사에서 언급한 것과 달리 응답속도가 존재한다.
특히 소형 스마트폰은 TV나 모니터와 같이 안정적인 전원공급이 보장된 제품이 아니라 배터리를 통해 작동하는 제품이기에
상대적으로 TR에
고전압을 주기 어려워 TR지연시간이 모니터나 TV에 비해 늦다. 평균 스마트폰 패널의 LCD기준 응답속도는 20 ~ 50ms 로 TV나 모니터에
비해 현저히 낮다. 다만
화면이 작아 모니터나 TV에 비해 민감하게 느껴지지 않을 뿐이다.
OLED는 스마트폰 패널의 경우 LCD보다 TR응답속도에 더 취약하기에 현재 IPS
LCD방식의 스마트폰 패널 응답속도는 OLED 패널의 응답속도와 기술적 구현도에서 큰 차이가 없다는 것이 정설이다. (물론 실제 출하 제품
기준으로는 당연히 차아기 존재할 것이다)
OLED가 LCD와 비교해 가장 큰 장점중에 하나로 꼽히는 응답속도를 더욱 개선하기 위해서는 화소당 필요한 TR의 갯수를
지금보다 더 줄여야 한다. 이를 더욱
줄이게 되면 OLED의 가장 큰 문제점으로 언급되는 해상도 향상에도 크게 기여할 수 있다. 화소당 TR 구성을 3소자 정도로만 줄일 수 있다면 LCD와의 응답속도 경쟁은 더 이상
아무런 의미가 없을 정도로 독보적인 장점이 된다.
Pentile -> Real RGB로의 전환
Super AMOLED Plus가 적용된 갤럭시 S2
OLED의 또하나 가장 큰 발전상으로는 Super AMOLED의 Pentile 구조가 Plus로
넘어오면서 Real로 전환되어 ppi가 크게 향상되었다는 점이다. 2010년도 생산제품인 갤럭시S의 해상도가 153ppi 였던 반면 갤럭시 S2는 217ppi로
보다 높은 해상도가 구현 가능해졌다.
그렇다면 기존 Super AMOLED에서 사용된 펜타일 방식과 Super AMOLED에서 사용된 리얼 방식에 어떠한 차이가 있으며, 어떠한
과정을 통해 개선을 이뤘는지에 대해 알아보도록 하자.
제조공정의 미세화, Pentile에서 Real RGB로 변하다
AM-OLED의 단면도
Pentile이나 Real RGB는 OLED의 기본 구조와 구동방법 면에서 차이가 없다. 전류를 공급해주는 TFT층과 스스로 빛을 발산하는 유기물층, 그리고
외부 반사광을 차단해주는 편광판(Polarizer)로 구성되는 것, 이 때 격벽으로 구분된 셀(Cell) 안의 유기발광 소자가 일정 전압 이상에서
빛을 발산하여 픽셀을 구현하는 것 역시 동일하다.
하지만 유기발광 소자가 채워진 각각의 서브픽셀의 구성 및 배치방식에서 Pentile 방식과 Real RGB의 차이가 발생하는데, 기본적으로 일반적인
Real RGB방식에
서브픽셀을 가감하여 픽셀구조를 임의로 변경한 방식이 Pentile 방식이라고 이해하면 쉽다.
펜타일과 리얼 방식의 서브픽셀 구조 차이
위의 그림은 갤럭시 S에 적용된 펜타일 방식의 픽셀 구조와 갤럭시 S2에 적용된 리얼 방식의 픽셀 구조를 표현한 그림이다. Super
AMOLED에 적용된 펜타일 방식은 픽셀 한 개에 R/G/B 세 개의 서브픽셀이 들어가 있는 것이 아니라, R과 B를 한 개씩 덜 쓴 R/G
또는 B/G 두 개의 서브픽셀로 한 개의 픽셀을 구현하는 방식이다.
이러한 방식의 구성으로 하나의 픽셀이 White 색을 표현하기 위해서는 자신의 R/G로 구성된 픽셀 외에도 옆 픽셀의 B/G로 구성된 픽셀까지 전압을
인가하여야만 White 색상의 구현이 가능하다. 그러나 이 과정에서 불필요한 부분의 픽셀까지 같이 켜지는 문제가 발생하여 색이 번져보이는 현상이
동시에 나타나게 된다.
리얼 방식(좌)과 펜타일 방식(우)
AM OLED를 생산함에 있어서 유기발광 소자를 셀 안에 증착 시키는 과정과
각 픽셀의 개구율 확보문제는 지난 기사에서도 언급한 만큼 아주 까다로운 제조과정 중에 하나인데, ppi의 상승을
위해 셀의 크기를 미세화할 수록 이러한 증착 과정과 개구율 확보가 더욱 어려워지게 된다. 따라서 Pentile 방식이라는 우회적인 방법을 통해
소자당 개구율을 충분히 확보하면서 ppi를 높이는것이 가능해졌으나, 이미지의 가장자리 부분이 뭉개져 보이는 단점과 문자 가독성이 떨어지는 문제점을 불러왔다.
삼성모바일디스플레이는 갤럭시S로 불리우는 Super AMOLED에서 이러한 Pentile
방식을 적용해 제조했지만, 2011년 보다 미세하고 안정화된 제조공정으로 Real RGB 방식이 적용된
Super AMOLED Plus를 통해 Real RGB로 개선하는데 성공하였으며, 같은 해상도에서도 기존보다 더욱 자연스러운 이미지 구현과 문자 가독성이
향상되는 효과를 가져왔다.
그러나 현재 공개된 정보에 기반하면 Google이 디자인하고 삼성에서 제조할 예정인 차세대 Nexus Prime의 1280x720 해상도를 위해 다시
Pentile 방식을 도입할 것으로 알려지고 있다. 4.3인치에 1280x720 해상도를 펜타일 방식으로 구현하면 ppi는 현재의
갤럭시S2와 거의 비슷한 210 ~ 220ppi 사이에서 결정되게 된다.
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