3. LCD와 OLED의 ppi, 어디까지 왔나?(1) : LCD
주변을 둘러보면 TV, 모니터, 전광판 심지어 냉장고와 세탁기에도 각종 디스플레이 기술들이 접목되고 있는데, 우리 삶의 가장 가까운 곳에서
밀접한 연관을 맺고 있는 휴대전화(이하 스마트폰으로 일축함)의 소형디스플레이에 있어서 LCD와 OLED는 단연 독보적인 위치에 있다고 해도
과언이 아니다.
특히 거의 대부분의 스마트폰에서 사용되는 LCD는 TV와 모니터 외에 소형디스플레이
분야에서도 꾸준한 발전을 하고 있으며, 이와 함께 삼성모바일디스플레이의 OLED가 탑재된 삼성 갤럭시S, 갤럭시S2는 Super AMOLED 또는 Super AMOLED Plus라는 마케팅
네임으로 LCD가 장악한 소형디스플레이 시장에 출사표를 던졌다.
삼성 갤럭시S2를 필두로 OLED진영의 마케팅 공세에 박차를 가하고 있다.
앞으로 스마트폰 디스플레이에 있어서 이러한 OLED와 LCD의 양립이 점쳐지는 가운데, 지금도 각 기술은 각각의 장점을 살리면서 단점을
보완하며 그 한계를 극복해 나가고 있다.
그렇다면 현재 OLED와 LCD의 기술 수준에서 구현할 수 있는 해상도와 ppi는 어느정도에 이르렀으며, 현재 양산되어 시중에 출시된
제품들은 실제로 어떠한 수준인지, 그리고 그 한계점은 무엇인지에 대해 살펴보도록 하자.
LCD의 ppi, OLED보다 유리할 수 밖에 없는 이유
사람마다 느끼는 정도의 차이는 있지만 ppi 구현에 있어서 OLED가 아직 LCD를
따라오지 못하는 수준인 것은 사실이다. 높은 ppi를 구현하기 위해서는 그만큼의 발전된 기술과 공정이 필요한데, 한창 발전하기 시작하는 단계라고
볼 수 있는 OLED 기술은 그런면에서 LCD에 못미치는 부분이 있다.
이렇듯 각 디스플레이가 발전되어온 시간이 ppi 구현에 미치는 영향도 있지만, 결정적으로
LCD와 OLED의 ppi 구현에 차이를 야기하는 것은 바로 발광형인 OLED와 비발광형인 LCD의 구조적 차이다.
PDP는 LCD에 비해 Full HD 구현이 상당히 늦게 이루어졌다.
과거 LCD TV와 PDP TV 사이에서 논쟁이 되었던 해상도(Resolution)
문제가 이와 비슷한 경우인데, 비발광형인 LCD가 Full HD 해상도를 구현할 수 있게 된지 한참이 지나서야 OLED와 같은 발광형의 PDP가
Full HD 해상도를 구현하게 된 것은 역시 LCD와 PDP의 구조적인 차이에 기반한 당시의 제조/개발 기술의 한계 때문이라고 할 수 있다.
그렇다면 LCD가 OLED에 비해 ppi 구현에 있어서 유리한점은 어떤 것이며, 현재
수준에서의 LCD가 가지는 한계점에 대해서 알아보자.
비발광형인 LCD는 OLED보다 ppi 상승에 유리
LCD에 있어서 ppi를 결정짓는 것이 바로 트랜지스터(TFT)를 포함하고 있는 Substrate(기판)라고 할 수 있는데, 이를
얼마만큼 작은 미세공정에서 제조가 가능한가에 따라 픽셀의 크기를 더 줄일 수 있게되며, 평균 6~7개의 트랜지스터와 1~2개의 캐패시터를 사용하는 OLED와 달리 1개의 트랜지스터만을 사용하는 LCD는 OLED에 비해
비교적 높은 ppi의 구현이 유리한 입장에 있다.
LCD의 ppi는 TFT와 컬러필터에 의해 좌우된다.
또한 컬러필터 역시 ppi에 영향을 주는 부분으로, 컬러필터의 R/G/B 영역을 작게
제작할 수록, 그리고 간격을 좁힐 수록 ppi의 상승 효과를 얻을 수 있으며, 현재 기술 수준에서 이들에 대한 공정의 개선은 OLED에 비해
수율이 높다고 할 수 있다.
이러한 LCD의 장점은 셀(Cell) 안에 발광소자를 하나하나 증착시키는 과정이 필요한 발광형의
OLED와 달리 백라이트의 빛이 Substrate와 액정소자, 컬러필터를 거쳐서 투과되는 비발광형 방식이기 때문에 공정의 개선이 보다 수월하다.
326ppi를 구현하는 아이폰4의 레티나 디스플레이
현재 시중에 출시된 LCD 패널을 사용한 스마트폰 중에서는 3.5인치 화면에서
2VGA(960x640) 구현하는 아이폰4의 레티나 디스플레이가 326ppi로 가장 높은 ppi를 구현하는 것으로 알려져 있는 가운데, 현재로써
이처럼 300ppi를 웃돌며 가장 높은 ppi를 구현할 수 있는 것은 LCD다.
반면 OLED의 경우에는 갤럭시S2의 Super AMOLED Plus가 217ppi로
전작인 갤럭시S의 153ppi 보다는 높아졌으나 LCD의 평균 ppi가 300ppi를 우회 하는 것을 고려하면, 여전히 LCD가 ppi 측면에서
OLED를 압도하고 있음을 보여준다.
또한 점점 컨텐츠의 화면이 고해상도로 가면서 스마트폰과 같은 소형 디스플레이 에서는 같은
크기 혹은 비슷한 크기의 디스플레이에서 어떤 해상도를 구현이 가능한지가 중요해지고 있으며, 보다 높은 ppi를 구현함으로 같은 크기의 화면에서
더 높은 해상도(Resolution)을 지원할 수 있는 LCD가 OLED에 비해 유리한 위치에 있다.
그러나 무조건 ppi 상승이 쉽지 않은 LCD
하지만 LCD는 비발광형이기 때문에 OLED와 달리 유리한점을 가짐과 동시에 비발광형이기
때문에 생기는 한계도 존재한다.
발광형인 OLED와 달리 비발광형인 LCD는 별도의 백라이트유닛(BLU)가 제공하는 광원을
이용해 화면을 구성하게 되는데, 이 때 편광판과 액정소자를 거쳐서 투과 되는 빛의 양은 BLU에서 쏘는 빛의 약 3~4% 정도밖에 되지 않는다고
알려져있다.
다시 말해 LCD가 300cd의 휘도를 내기 위해서는 BLU가 10,000cd 휘도의 광원을 제공해야 하기 때문에, 필요 이상의 강한
빛이 필요하다.
픽셀이 미세해져 개구율이 낮아질수록 투과하는 빛의 양은 줄어든다.
이러한 현상은 ppi가 높을수록, 즉 픽셀이 밀집해있고 크기가 미세할수록 투과되는 BLU의
빛은 더욱 줄어들기 때문에, LCD의 ppi를 계속해서 높이기 위해서는 이러한 휘도의 문제를 해결해야 한다.
사실상 이러한 휘도의 문제는 개구율(패널 총 면적 대비 컬러필터에 의해 빛이 투과되는
면적, Aperture
Ratio)과 밀접한 관계가 있다. 소자가 직접 빛을 발산하여 개구율이 커질수록 발광소자의 수명이 줄어드는 OLED와 달리, 발광소자가 존재하지
않으므로 소자의 수명에서 보다 자유로운 LCD는 개구율을
높일 수록 더 밝은 휘도를 제공할 수 있는데, 이 역시 OLED의 공정개선이 필요한 것처럼 보다 미세한 공정이 필요하다.
휘도와 소비전력 사이에서 고민하는 LCD
백라이트의 빛이 강할 수록 소비전력의 상승은 불가피하다.
LCD는 공정의 개선으로 개구율을 높이는 방법 외에도 휘도가 낮아지는 문제를 해결하는
방법으로는 백라이트의 빛을 더 강하게 하는 방법이 있는데, 이를 위해서는 백라이트의 전압을 높이거나 광원을 추가하는 등의 변화가 필요하며 이를
통해 소비되는 전력은 증가하게 된다.
물론 실제로 OLED와 비교하면 소비전력 면에서는 유리한 LCD지만, 대형이든 소형이든
모든 디스플레이가 그러하듯, 소비전력이 낮을 수록 좋은 것은 굳이 설명하지 않아도 충분히 이해할 수 있는 부분이다.
하지만 현재 LCD가 양산되는 수준 이상의 ppi를 구현하기 위해서는 이러한 휘도의
한계와 함께 소비전력이라는 걸림돌이 존재하는 것이 사실이며, 이를 해결하기 위한 기술적 개선이 필요하다.
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