날이 갈수록 변화와 발전을 거듭하는 디스플레이 기술. 나날이 발전하는 혁신에는 수많은 사람의 땀이 어린 노고가 스며들어 있을 텐데요! 발명의 날인 5월 19일을 맞아 디스플레이 기술에 결정적인 공헌을 한 사람들을 만나봅니다. 과연 어떤 이야기들이 우리를 기다리고 있을지 지금부터 함께 만나보시죠!

 

CRT로 디스플레이 역사를 연 ‘브라운 박사’

“브라운관을 통해 만나본 OOO”. 흔히 과거의 영화나 디스플레이를 이야기할 때 ‘브라운관’이라는 단어를 언급하곤 합니다. CRT(Cathode-ray Tube)는 독일의 물리학자 ‘카를 페르디난트 브라운(Karl Ferdinand Braun)’ 박사가 발명해 사람들의 인식 속에 자리 잡아 흔히 ‘브라운관’으로 불리게 되었습니다.

사실 브라운 박사는 원래 진동이나 열역학에 초점을 맞춘 연구를 했습니다. 하지만 무선통신이 발전을 거듭할 것이라는 확신을 하고 관련 연구에 전념했는데요. 연구 과정에서 진공 상태에서 음극선으로부터 나오는 전자를 형광 스크린 위에 때렸을 때 빛의 무늬가 그려지는 것을 발견했습니다. 이것이 추후 혁신적인 영상 기기로 발전할 수 있겠다는 생각이 들어 본격적으로 CRT 개발에 전념하기 시작했습니다.

▲ CRT 디스플레이의 발광 구조

CRT는 전자를 쏘아 마스크에 충돌시켜 화면을 보여주는 장치로, 가장 역사 깊은 디스플레이입니다. CRT의 원리는 형광물질이 칠해진 유리면에 음극 전자가 충돌하며 빛을 내는 원리인데요. 수많은 전자를 형광면에 충돌시키면 1초에 25개~50개까지 빛에너지를 발광하게 되는데 그 빛을 우리가 화면으로 보게 되는 것입니다.

브라운 박사가 발명한 CRT는 등장 이후 지속적인 연구개발을 거쳐 무려 100여 년 이상의 시간 동안 인류의 대표적인 디스플레이로 큰 사랑을 받았습니다. 현재는 LCD, PDP, OLED 디스플레이에 밀려 이전처럼 쉽게 찾아볼 수 없는 디스플레이가 되었지만 저렴한 가격과 전반적으로 우수한 화질로 세계인의 친구가 되어준 CRT. 현재의 디스플레이를 있기까지 ‘브라운관’의 노고를 빼놓을 수 없습니다.

 

우연히 만난 그대. 그대의 이름은 액정(Liquid Crystals)

▲ 액정을 최초로 발견한 오스트리아의 생물학자 프리드리히 라이니처
(이미지 출처: 위키피디아 Friedrich Reinitzer)

우리가 널리 사용하는 LCD 디스플레이의 모태가 되는 액정이 아주 우연한 기회에 발명되었다는 사실을 알고 계셨나요? 1888년 오스트리아의 생물학자 프리드리히 라이니처(Friedrich Reinitzer)는 식물의 콜레스테롤을 연구하고 있었는데, 콜레스테롤과 연관된 유기물질이 녹는 모습을 관찰한 결과 145.5℃에서 탁했던 액체가 178.5℃에서는 맑은 액체로 변하는 것을 발견했습니다.

▲ 온도에 따라 고체와 액체의 성질을 띠는 액정(Liquid Crystals)

또한 이 액체가 일반적인 모습과는 달리 고체결정처럼 빛을 편광 시키는 광학적 이방성이 있다는 것을 발견했는데요. 당시엔 모든 물체가 액체, 고체, 기체라는 3가지 형태의 상태만 존재한다고 믿던 시절이었기 때문에 당시 과학계에 큰 논란거리가 될 정도로 엄청난 발견이었습니다! 당시 라이니처가 발견한 액체는 고체의 성질을 띠는 액체라는 의미에서 ‘액정(Liquid Crystals)’이라고 부르게 되었는데요. 바로 이 액체 물질이 현대의 LCD 디스플레이 액정에 사용하는 원재료가 되었습니다.

하지만 기술력이 부족했던 당시엔 아무짝에 쓸모 없는 그저 신기한 액체 물질에 지나지 않았는데요. 이후 디스플레이에 대한 다양한 과학적 접근에 따라 다양한 연구가 진행되었고, 이 중 1962년 리처드 윌리암스의 전기 자기장으로 광산란 효과를 사용하며 디스플레이를 만들 수 있는 가능성이 열리게 되었습니다. 동적 산란이라는 이름으로 얇게 바른 액정에 전기를 흐르게 하면 분자 구조가 움직여 광학적인 효과가 발생한다는 발견이었죠. 이후 급물살을 타게 된 LCD 기술 개발은 1970년대가 되어서야 지금과 비슷한 형태의 디스플레이가 등장하게 되었습니다.

 

빛이 들지 않는 어두운 곳까지 밝히길 바라는 마음이 담긴 OLED

‘꿈의 디스플레이’라고 불리는 OLED(Organic Light Emitting Diode), 풀어쓰면 ‘스스로 빛을 내는 반도체 소자’라는 뜻을 담고 있습니다. OLED가 발명되는 과정을 되돌아보면 세계 최초로 OLED 소자를 발견하고 발광구조를 발명해 ‘OLED의 아버지’라고 불리는 ‘칭 탕(Ching W. Tang)’ 박사의 오랜 바람이 만들어낸 결과임을 알 수 있는데요.

칭 탕 박사는 홍콩의 가난하고 외딴 마을에서 태어나 전기가 없어 빛도 들지 않은 곳에서 공부했다고 합니다. 이 때문에 연구자가 된 다음에도 빛으로 에너지를 발산하는 것에 관한 연구를 지속했는데요. 결국, 유기 태양 전지의 구조를 활용해 효율적으로 빛을 만들 수 있다는 사실을 발견하게 되었는데 바로 이 연구가 OLED의 시초가 되었습니다. 그리고 2013년 1월, LG디스플레이가 세계 최초로 양산에 성공한 55인치 OLED TV를 LG전자가 출시하면서 대형 OLED 시대가 개막했습니다.

 

▲ 칭 탕 박사가 말하는 OLED 디스플레이(출처: LG디스플레이 YouTube)

특히 지난 2015년 LG디스플레이의 OLED TV 신제품을 소개하는 기자 간담회에서 칭 탕 박사는 ‘향후 5~10년 내에 대부분의 디스플레이는 OLED가 될 것’이라는 말을 남겼습니다. 실제로 OLED를 활용한 디스플레이의 사용은 매년 크게 늘고 있는데요. 특히 대형 OLED 디스플레이는 디스플레이 명가인 LG디스플레이의 적극적인 기술 개발로 더욱 높은 기술력과 사용성을 겸비한 제품으로 많은 사용자들의 사랑과 전문가들의 인정을 받고 있습니다.

 

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스스로 빛을 내는 OLED는 디스플레이뿐만 아니라 유려한 디자인 구현으로 조명분야에서도 각광받고 있습니다. 점점 더 많은 곳에서 사용될 OLED 산업의 미래를 내다보면 빛이 들지 않는 곳까지 환하게 비추길 바랐던 칭 탕 박사의 염원이 이뤄지는 것 같아 마음이 따뜻해지는 듯합니다.

지금까지 우리가 흔히 사용했던, 그리고 앞으로도 자주 만나보게 될 최신 디스플레이 기술을 발명한 분들의 이야기를 살펴보았는데요. 과연 앞으로 어떤 디스플레이가 생각에 모습을 드러낼지, 새로운 기술 개발을 위해 지금도 노력하고 있는 분들을 생각하니 괜스레 설레는 것 같습니다. LG디스플레이 역시 앞으로도 더욱 멋진 디스플레이 개발을 위해 다방면으로 끊임없는 노력을 다하겠습니다.