VOL. 189 December 2021
더 경제적인 게스트호스트
액정 디스플레이 기술
1971년 미국의 ILIXCO사(현재의 LXD Incorporated)에서 TN 효과를 이용한 세계 최초의 액정 디스플레이(LCD)를 생산했다.
이듬해 1972년 미국의 피터 브로디(T.Peter Brody)는 능동형 구동 방식의 LCD를 최초로 만들었다.
그 후 1990년대부터는 액정 디스플레이가 상용화되면서 시장규모가 급격히 커지고, 그 기술이 날로 발전했다.
액정 디스플레이가 빛을 내는 방법
LCD light
액정은 고체와 액체의 성질을 동시에 가지는 물질이다. 평상시 액정 디스플레이의 액정은 불규칙적으로 배열돼 편광판을 통과한 빛의 방향을 비틀어 수직으로 세워진 편광판을 통과하게 되지만, 전류가 흐를 때는 액정의 배열이 규칙적으로 변해 2차 편광판에서 빛이 걸러지게 된다.
하나의 화소는 두 개의 투명 전극이 연결된 액정으로 되어 있고, 양쪽에는 서로 수직인 편광 필터가 있다. 평상시에는 액정의 불규칙한 배열이 빛의 진동 방향을 바꿔 한번 편광판에 걸러진 빛이 다음 편광판을 통과할 수 있지만, 전압을 가하면 액정의 배열이 한 패턴으로 고정돼 한 번 편광판을 통과한 빛이 첫 번째 편광판과 수직으로 배열된 두 번째 편광판을 통과하지 못하고 차단된다. 이런 특징을 가진 LCD는 백라이트를 사용하며, 액정의 편광 정도를 조절해 화면의 밝기를 조정한다.
게스트호스트 액정 디스플레이
GH-LCD
게스트호스트 액정 디스플레이(GH-LCD)는 대표적인 흡수형 액정 디스플레이로, 한 색은 반사광, 다른 색은 투과광으로 나타나는 이색성 염료를 용해한 뒤 염료(dye)의 방향을 액정으로 제어해 색상을 구현하는 디스플레이다.
통상적인 액정 디스플레이와 다르게 게스트호스트 액정 디스플레이는 별도의 광학 부품인 컬러 필터, 백라이터, 편광판을 사용하지 않기 때문에 투과도가 2배 이상 높고, 액정을 배향시키기 위한 배향막과 배향막 위로 롤러를 회전시켜 작은 홈을 만들어 주는 러빙 공정이 생략될 수 있으므로 제조 공정이 단순하고 생산 단가가 낮다는 장점이 있다.
게스트호스트 액정
디스플레이와 염료color
게스트호스트 액정 디스플레이는 염료의 색상과 이색성으로 색상을 구현하기 때문에 염료의 특성은 게스트호스트 액정 디스플레이의 이미지에 절대적인 영향을 미친다.
게스트호스트 액정 디스플레이에 쓸 수 있는 염료는 액정에서 높은 농도로 용해할 수 있어야 한다. 또 오랜 시간 사용하거나 온도변화에 따른 용해도 변화가 없어야 하며 이색성이 높아야 한다는 특징이 있다.
게스트호스트 액정 디스플레이는 검은색 염료를 적용해 편광판의 역할을 검은색 염료가 대신하는 등 검은색 염료에 대한 연구는 많이 이루어져 있지만, 컬러 염료에 관해서는 거의 보고된 바가 없었다.
컬러 투과도를
제어할 수 있는 소재 기술
Technology
이에 ETRI는 컬러 투과도 제어를 위한 게스트호스트 액정 디스플레이 소재기술을 개발했다. 이 기술은 염료분류표를 기준으로 액정과 혼화성을 가질 것으로 예상되는 ‘유용성 염료’ 군에서 300여 종의 염료와 액정의 혼화성을 평가해 액정과 혼화성을 갖는 Cyan, Magenta, Yellow 염료 구조와 분산비를 확보했다.
ETRI는 확보한 염료 구조와 분산비를 활용해 Cyan, Magenta, Yellow 색상의 세 가지 염료의 혼합을 통해 Red, Green, Blue 색상을 구현할 수 있도록 개발했다. 이 기술은 선글라스, 윈드실드, 선바이저, AR 안경뿐만 아니라 차량용 선루프, 옆 유리 등 다양한 영역에서 활용활 수 있다.
2020년 기준 세계 스마트윈도우 시장 규모는 52억 달러로 예상되며, 스마트 필름 시장은 약 30%인 15억 달러 규모의 시장이 형성되어 있다. 시장은 다양한 디스플레이와 스마트윈도우 기술의 발전으로 더 성장하게 될 것으로 전망된다. 이런 흐름에 발맞춰 앞으로 더 크게 성장하게 될 기술의 중심에 있을 ETRI를 기대해 본다.
본 내용은 ETRI 기술사업화플랫폼에 등재된
‘칼라 투과도 제어를 위한 게스트호스트 액정디스플레이 소재기술’을 인용해 구성하였습니다.
저자 : 실감디스플레이연구실 김기현 연구원
