LCD 이미지 스틱 현상: 원인, 테스트, 해결법

LCD(액정 디스플레이)는 가장 널리 쓰이는 디스플레이 기술입니다. 자동차, 가전, 통신, 가정용 기기, 산업용, 소비자 전자기기, 군사 등 다양하게 쓰입니다. 하지만 LCD 디스플레이는 응답 속도 느림, 좁은 시야각, 낮은 대비 등 단점도 있습니다. 사용자들이 자주 불평하는 성가신 현상 중 하나가 이미지 스틱(image sticking)입니다.

이미지 스틱이란

고정 이미지가 디스플레이에 오랫동안 머물면, 그 이미지의 희미한 윤곽이 화면에 잠시 남아 있다가 결국 사라집니다. 보통 LCD와 플라즈마 화면에서 발생하지만, 여기서는 TFT LCD 디스플레이에 초점을 맞춥니다. 이미지 스틱은 '이미지 지속성(image persistence)', '이미지 잔상(image retention)', '고스팅(ghosting)', '번인(burn-in image)'이라고도 불립니다.

LCD는 어떻게 구성되나

이미지 스틱 개념을 더 잘 이해하려면 LCD가 어떻게 구성되고 작동하는지 알아야 합니다.

LCD 화면은 두 유리 기판 위 투명 전극 사이에 얇은 액정 물질 층이 샌드위치된 구조이며, 양쪽에 편광판이 있습니다. 편광판은 특정 편광 빛만 통과시키고 다른 편광은 차단하는 광학 필터입니다. 전극은 투명해야 하므로 가장 인기 있는 소재는 ITO(인듐 주석 산화물)입니다. LCD는 스스로 빛을 내지 못하므로 보통 백라이트를 LCD 뒤에 둬 어두운 곳에서도 보이게 합니다. 백라이트 광원은 LED(발광 다이오드)나 CCFL(냉음극 형광램프)이 쓰이며, LED 백라이트가 가장 일반적입니다. 컬러 디스플레이를 원하면 RGB 컬러 필터 층을 LCD 셀에 만들 수 있습니다. 터치 패널도 LCD 디스플레이 앞에 추가할 수 있습니다.

LCD 작동 원리

대량 생산된 첫 LCD 패널 기술은 TN(트위스티드 네마틱)입니다. LCD 원리는 전기장이 액정 분자에 걸리지 않으면 분자가 LCD 셀 내에서 90도 꼬인다는 것입니다. 주변광이나 백라이트에서 온 빛이 첫 번째 편광판을 통과하면 편광되고 액정 분자 층과 함께 꼬입니다. 두 번째 편광판에 도달하면 차단됩니다. 관람자는 화면을 검게 봅니다.

전기장이 액정 분자에 걸리면 분자가 풀립니다. 편광빛이 액정 분자 층에 도달하면 꼬이지 않고 그대로 통과합니다. 두 번째 편광판에도 통과해 관람자는 화면을 밝게 봅니다. LCD 기술이 전류(전자 통과) 대신 전기장을 쓰기 때문에 소비 전력이 낮습니다.

이미지 스틱 원인

LCD 이미지 스틱 원인은 액정 물질 내 이온성 불순물 축적 때문입니다. 약간의 직류 전압이 발생하면 하전된 불순물이 전극으로 이동해 역전압장을 형성합니다. 전원이 제거되면 역전압이 작용해 LCD 분자가 다른 부분과 다르게 꼬이게 되고, 이것이 이미지 스틱으로 나타납니다. 시간이 길수록 더 많은 불순물이 이동하고 역전압이 커지며 이미지 스틱이 더 심해집니다.

이미지 스틱 품질 테스트 방법

위 흑백 체스보드 이미지를 사용해:

1. 2시간 정적 표시 후 50% 회색으로 1분 변경. 8% 중성 농도 필터로 확인.
2. 8시간 정적 표시, 30분 전원 끄기, 50% 회색으로 8% 중성 농도 필터와 함께 변경.

이미지 스틱 방지법

• TFT LCD 디스플레이에 '고정' 이미지를 2시간 이상 표시하지 않으려 노력하세요.

• LCD 화면을 15분 이상 사용하지 않을 때 화면 보호기 사용, 1시간 이상 사용 안 할 땐 디스플레이 전원 끄기.

• 정적 이미지 표시가 불가피하면 선명한 경계선 대신 블록 패턴 사용. 중간 회색조 사용, 두 다른 색 경계에서 중간 회색에 대칭되는 색 사용. 경계선을 가끔씩 서서히 이동시키기.

• LCD 제조사 측에서는 질소 가스나 건조 공기로 액정 물질이 공기에 노출되는 것을 막아 수분 흡수로 인한 대량 불순물 생성을 방지하세요(물은 훌륭한 용매). 팹 습도 제어도 매우 중요하며, 적절한 액정 물질과 제조사 선택도 중요합니다. 액정 물질마다 수분 흡수 능력이 다르고, 공장마다 불순물 제어 능력이 다릅니다. 고순도는 고비용일 수 있지만, 고순도 액정 물질 사용과 LCD 드라이버 회로 설계로 직류 성분 제거하면 이미지 스틱 문제를 피할 수 있습니다.

이미지 스틱 문제 해결법

CRT에서 흔한 '번인' 문제와 달리, 이미지 스틱 문제는 영구적이지 않습니다. 시간이 지나면 결국 회복됩니다. 잔상 이미지를 빨리 지우는 한 방법은 4~6시간 동안 전체 검은 화면 패턴을 켜두는 것입니다. 더 빠르게 하려면 디스플레이를 35~50°C 환경에 1~2시간 두세요. 이 고온은 작동 온도 범위 내이므로 LCD 패널을 손상시키지 않습니다.

이 기사는 빌 청(Bill Cheung) 엔지니어링 리드 겸 마케팅 매니저, 오리엔트 디스플레이(미국 워싱턴주 벨뷰)가 작성했습니다. 자세한 정보는 여기를 방문하세요.