[디스플레이 상식 사전] (8) OLED 야외 시인성 개선하는 편광판 역할

OLED(유기발광다이오드)의 픽셀은 해당 소자와 TFT(초박막), 전극으로 이루어져 있습니다. TFT와 전극을 구성하는 물질은 전기 전도도가 높은 금속물질이죠. 이러한 금속물질은 반사율 또한 매우 높아 야외의 햇빛을 그대로 반사시키기 때문에 이를 막지 않고 디스플레이를 만들면 화면을 정확하게 보기 어렵게 만듭니다.

출처: http://www.whistleout.com.au

◆마치 거울처럼 보인다면….

그냥 OLED와 TFT, 전극만 올려져 있는 유리는 어떤 모습일까요? 미러 디스플레이를 생각하시면 이해가 빠르실 거예요. 거울처럼 맞은편 사물을 반사해 보여주면서 정보도 표시할 수 있는 디스플레이로 최근 쇼핑몰에서 어렵지 않게 볼 수 있습니다. OLED 중 반사율이 높은 음극이 전면에 깔린 배면발광구조에서 편광판(POL) 없이 그냥 켜면 미러 디스플레이처럼 빛을 다 반사해버립니다. TV 제품을 이렇게 출시할 순 없겠죠?

◆반사를 해결하기 위한 방법

야외 시인성 문제는 외부광원이 디스플레이에서 반사되어 나오는 빛이 영상보다 밝아서 생깁니다. 이는 햇살이 내리쬐는 야외에서 얼마나 정확히 디스플레이 화면을 인지할 수 있는 지에 대한 정보입니다. 야외의 햇빛은 실내 조명보다 수십배에서 수백배 밝습니다. 이렇게 밝은 공간에서는 상대적으로 디스플레이에서 내보내는 빛이 적어지므로 시청자가 영상을 인지하기 어려워집니다.

아래 그림처럼 반사가 발생하는 요인은 크게 2가지로 나뉘는데요. 먼저 디스플레이의 표면, 즉 전면에 붙은 물질에 의해 반사되는 표면반사가 그 원인입니다. 다음으로 표면을 뚫고 들어온 빛이 TFT, 전극에 의해 반사되는 전극반사도 있지요. 이 2가지 요인에 의해 반사되는 빛이 영상방출 빛보다 밝기 때문에 문제가 생기는 것이지요. 그럼 이것을 개선하기 위한 방법은 어떤 것이 있을까요?

먼저 표면반사 개선을 알아보죠. 디스플레이 표면에 붙은 필름이 100% 빛을 통과시킬 순 없습니다. 반사되는 빛이 있게 마련이죠. 이를 개선하기 위한 방법으로 반사되는 빛이 전면을 향하지 않도록 빛의 방향을 바꿔주는 방법이 있습니다. 필름의 표면에 약간의 굴곡을 주어 빛의 반사가 외곽으로 향하거나 좀더 투과되도록 하는 것이지요.

전극반사도 개선할 방법이 있습니다. 위에서 OLED 전극이 빛을 잘 반사한다고 알려드렸죠? 이를 개선하기 위해서는 어떤 방법이 있을까요. 빛의 반사가 문제니 안 되도록 하면 됩니다. 빛이 반사가 되는 전극면에 이를 흡수하는 물질을 올리는 거죠. 하지만 이렇게 했을 때 공정 및 신뢰성 문제가 발생할 수 있습니다. 그래서 사용하는 방법이 오늘 다룰 편광판을 이용한 방법입니다.

영상방출의 밝기를 개선하는 것도 좋은 방법입니다. 위에서 말한 것처럼 반사되는 빛이 영상방출보다 밝기 때문에 야외 시인성 문제가 생깁니다. 뒤집어서 생각해보면 야외 시인성을 개선하기 위해서는 영상 밝기를 반사되는 빛보다 밝게 하면 되지 않을까요? 경험해 보셨겠지만 햇빛이 밝은 야외에서는 디스플레이의 밝기를 높이면 화면이 더 잘 보이죠.

◆OLED에서 사용되는 편광판의 특별한 용도

야외 시인성은 원인이 다양한 만큼 1가지 방법으로 개선할 수는 없죠. 그래서 위에서 언급한 방법을 모두 사용합니다. 그 중 OLED에서 사용하는 편광판을 이용한 개선방법에 대해 알아볼까요?

야외 시인성 심화 편광판의 역할

OLED에서 사용하는 편광판은 LCD(액정표시장치)의 선편광과 다르다는 것 기억하시죠. OLED는 선편광과 원편광이 합쳐진 하나의 편광판을 사용합니다. 위 그림에서는 OLED의 원편광판이 표면에 붙어있는 것을 알 수 있는데요. 그 원리를 설명하기 위해 좀더 자세히 들여다 보았습니다. OLED에서 사용된 원편광판은 어떻게 반사되는 빛을 막을 수 있을까요?

위 그림을 보시면 편광되지 않은 외부광원이 선평광(90도) 필름을 지납니다. OLED에 사용하는 원편광 필름은 선평광 필름과 위상지연 필름이 합쳐진 형태로, 선평광판을 지난 빛은 위상지연 필름(45도)을 지난 원편광 빛(135도)이 되죠. 이 빛은 TFT나 OLED 전극에 반사되어 다시 들어온 방향으로 나가게 됩니다. 그림에서 보이는 것처럼 전극에 반사된 빛은 다시 위상지연 필름을 거치고 되고, 135도의 원편광 빛은 180도 선평광으로 변화하게 되죠.

그리고 마지막에 만나는 개 처음 빛이 들어올 때 거쳤던 X축 선편광(90도) 필름입니다. 그래서 180도 선편광 빛은 통과하지 못하고 편광판에 막혀버리게 되죠. 이러한 원리로 OLED는 전면에 원편광판을 붙여 외부에서 들어온 빛이 반사되어 나가지 못하게 한답니다.

OLED가 사용하는 원편광판의 동작원리

◆편광판이 OLED에 주는 부담과 개선안

OLED 편광판의 사용을 살펴보면 정말 흥미롭습니다. LCD처럼 반드시 편광판을 필요로 하지 않는데도 야외 시인성을 개선하고 더 좋은 화질을 만들기 위해 쓰이니까 말이죠. 하지만 편광판을 이용하는 데 따른 단점도 있습니다. 비용이 발생하는 것과 함께 밝기 저하라는 문제가 발생합니다.

편광판을 통과하는 빛은 원래 대비 50% 이하의 밝기를 내게 되는데, 이를 위해 OLED는 더 밝은 빛을 내야하지요. 수명이 중요한 OLED는 더 많은 전류를 사용해야 하는 부담이 발생하는데요. 현재 이를 개선하기 위한 방법들이 개발 중에 있습니다. OLED는 정말 빠른 속도로 발전하고 있습니다. 앞으로 더욱 커질 OLED 시장에서 이런 크고 작은 노력들이 정말 중요한 역할을 할 것이란 생각이 드네요.

LG디스플레이 홍보팀