디스플레이패널기술설명 - LCD 모드 개요 디스플레이기술이발전함에따라 TN(Twisted Neumatic) 부터 SVA(Super Vertically Aligned), IPS(In-plane switching) 까지구매자의선택의폭이커져서. 구매자들은어떤것이최고인지, 어떤것이가장적합한지, 어떤것이가장견고한지, 어떤것이가장이용하기편리한지궁금해합니다. 물론, 세상에중요하지않은것이없지만, 그답은 상황에따라 다릅니다. 그러므로, 어떤것이최고의 LCD 기술인지 따지기에앞서, 달성하고자하는것이무엇인지 를논의하는것이도움이될것입니다. 이백서에서, 우리는상업용디스플레이혹은디스플레이사이니지라고하는 PID(Public Information Display) 부문에초점을맞춰사용자니즈맞는각기술의효과를평가해보고자합니다. 왜 PID 일까요? 첫째, 사용자의특별한디스플레이니즈를충족해주기때문이고, 둘째, 가장빠르게성장하는분야이기때문입니다. 세계적인시장조사및컨설팅회사인 DisplaySearch 에따르면, 2014 년전체공공디스플레이시장은 38 억달러로추정되며, 이시장은계속성장하여 2018 년에는 76 억달러에달할것으로 DisplaySearch 는추정하고있습니다. 지난 9 년간 PID 부문을선도해온삼성디스플레이는많은고객들과소통하였습니다. 그결과, 고객들이원하는 PID 패널의특성은다음과같습니다. 탁월한성능 디스플레이화질이선명하고사람들의관심을끌어야한다문자, 그래픽, 동영상을모두보여줄수있어야한다광시야각을제공해야한다 우수한적용성 조명이밝은공간과어두운공간에모두적용할수있어야한다가로, 세로로모두설치할수있어야한다 저렴한유지관리비용 긴유효수명확장된품질보증낮은전력소비성능과내구성을모두갖춘품질 여러분도이러한특징을가진디스플레이를원하십니까? 이와같은정의에따라, 이번에는다양한 LCD 운영모드에대해알아보겠습니다. 패널내의 LCD 운영모드의형태는그패널의성능과기능을결정짓는핵심적인디스플레이특성입니다. 오늘날대형사이즈및상업용디스플레이목적에가장적합한것은 VA 와 ISP 기술입니다. 01 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드
VA (Vertical Alignment) VA 모드에서액정은유리기판에직각으로또는수직으로자연스럽게정렬되어, 이를수직배향 (Homeotropic Alignment) 이라고합니다. 외부로부터전압이가해지지않으면, 1 하판편광판을통과한빛은편광성을갖게되고, 2 편광성을유지한채액정을통과하고, 3 상판편광판 ( 하판편광판의 90 도배치 ) 에전부차단되어, 완전히검은상태를만듭니다. 이때전기장이가해지면액정분자가수평으로회전하며, 이를통과하는빛은편광성이바뀌게되어, 상판편광판을그대로통과하고백색화면이만들어집니다. 발전된 TFT, 눈부심방지코팅, 최신백라이트, 픽셀설계기술과결합한 VA LCD 는매우높은명암비를내고인상깊은시청경험을제공합니다. 기술이진보하면서, 픽셀응답지연시간이줄고화면의지체현상도사라져응답속도가빨라졌습니다. 주파수율와 MPRT 도현저하게개선되었습니다. VA 는수직배향기술로분산영역이커져, 잔상현상을효과적으로방지합니다. 또한 VA 는최상의명암비를제공하는데, 이명암비야말로많은디스플레이업계의전문가들이상업용디스플레이의품질에서가장중시하는요인입니다. IPS (In-plane Switching) TN LCD 의좁은시야각을극복하기위해개발된 IPS 모드는, 액정을유리기판과평행한평면에배치하고, 적용전압을변경함으로써그평면내에서액정분자의방향을전환하는기술입니다. IPS 는수평배향 (Homogeneous Alignment) 이라고도합니다. 편광판들이같은평면에있으므로, 전환효과는길이방향에수직인축을중심으로한액정분자의회전으로이뤄집니다. 예외적으로편광축에액정분자가정렬한 VA 모드와는반대로, IPS 의액정분자는편광축으로부터떨어져있습니다. IPS 매트릭스는액정의구조뿐아니라, 전극이하나의웨이퍼상에위치하면서더많은공간을차지하는위치면에서도차이가있어, 이로인해화면의명암비와휘도가낮아지게됩니다. 이기술의또다른단점은느린반응시간으로, 60ms 수준의느린 G-to-G 속도를내기도합니다. 발전된기술로이시간을단축하긴했지만, 아직도 VA 패널로달성할수있는시간에는미치지못합니다. 이에따라, 잔상현상이나타나기도하며, 특히소매업계환경에서특판이나세일품목과같은정지된화면을장시간내보내는경우에심하게나타날수있습니다. 02 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드
낮은명암비외에도, 검은색의색심도 (Color Depth) 가낮은현상이 IPS LCD 에서많이나타납니다. 최신 IPS 기술은최초기술에비해투과율을 30% 정도향상시켰습니다. 이로써명암비가많이높아지기는했으나, 아직 VA 패널의명암비에미치지는못합니다. 마지막으로, IPS 패널은어두운화면을볼때특정각도에서산만한백색빛이나타나는것으로유명한데, 이를 IPS 빛샘현상이라고합니다. 또한 IPS 는옆면에서시청시색상균일성은유지되는반면, 휘도가낮아지게됩니다. SVA (Super-VA) VA 기술은각픽셀을몇개의추가적인영역으로나누고영역들이동시에작동하게함으로써훨씬향상된기술을보여줍니다. 이영역들에속한액정분자들은여러각도를지향하고있어, 하나의영역이빛을통과시키면주변영역은빛을차단시키면서, 광선의다양성과미묘한색조를더욱높여줍니다. 기술이발전하여더많은영역을활용하게되면, 측면에서의색상과품질이더향상됩니다. 그첫번째 VA 기술개선점은하나의서브픽셀이네개의분리된다패턴영역으로나누어져 4 영역을지향한다는점입니다. 다음으로개선된것은검은상태의액정과같은방향을지향하는비등방성고분자네트워크가이용되어, 이를통해액정의특이선 (disclination line) 이개선되었습니다. 이고분자안정화기술로셀투과율이현저하게높아져, 휘도와명암비를높이면서도액정전환속도는향상되고전력소비는감소시킬수있었습니다. 8 영역방향이도입되면서, 액정매트릭스는각각네개의영역을갖는두개의구역으로나눠져, 모든서브픽셀에여덟개의영역이만들어졌습니다. 픽셀구역의모양, 위치, 전압을통하여, 측면각도에서볼때나타나는감마전이효과문제도해결할수있게되었습니다. 03 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드
마지막으로 SVA(Super-VA) 라고하는, 삼성디스플레이고유의최신 VA 기술은, 다양한액정방향을갖는영역들을더욱진화시켜시청자의시선방향이나시야각과관계없이동일한색상을유지할수있게됐습니다. 액정셀구조의변형을부메랑처럼활용하여, 각각의서브픽셀을반대방향으로정렬 ( 생선뼈구조라고도부름 ) 된두개의상이한섹션으로나눔으로써시야각은이제 VA 기술의문제점에서벗어나게되었습니다. 또한 SVA 는고분자안정체가이용되어투과율은확장되고전력소비는감소하게되었습니다. 요약하자면, SVA 기술을통해시야각의확대, 투과율의개선, 동일한전력하에서휘도의상승, 명암비의개선, 액정전환속도의향상등이이뤄졌습니다. 삼성디스플레이의 PID 제품은대부분 SVA 기술을이용하여만들어집니다. 이기술은표준 VA 성능을개선할뿐아니라, 높은투과율을통해전력효율도향상시키고제품의내구성도높여줍니다. SVA 는업계최고의명암비와반응속도뿐아니라시야각면에서향상을가져다줍니다. 특히, 디스플레이화면이직사태양광선하에서도읽기가가능하고, 어두운배경및다양한각도에서시청할때도선명하게시청이가능하게하는목적으로이용하기적합합니다. IPS 대비 VA/SVA 의주요이점 : IPS 패널대비 300% 개선된명암비 유사한휘도에서 IPS 대비낮은전력소모 IPS 패널대비더큰잔상방지효과 04 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드
IPS 패널은어두운공간이나특정각도에서시청시흰색빛이보임 50% 빠른 G-G 반응시간으로동영상프레젠테이션이개선됨 05 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드
결론 VA 와 IPS 는모두와이드뷰액정에널리쓰이는기술이지만, 두방식은고분자정렬층이포함된기판에액정을어떻게배열하는지에차이가있습니다. IPS 형태의디스플레이에서는액정을수평으로배열하지만, 수직정렬형태의디스플레이에서는그반대가됩니다. 최근의기술발전으로 VA 모드 LCD 는 IPS 와동등한시야각을제공할수있게되었습니다. 현재는, SVA 와같이다양한응용이이루어져 VA 기술이 IPS 를능가하고있으며, PID 분야에서탁월한성능을보여줍니다. 06 디스플레이패널기술설명 - LCD 모드