초박형·저전력 LCD, 인쇄 매체 혁신 가능성

엔지니어들이 0.5밀리미터 두께의 광학 재기록 가능 액정 표시장치(ORWLCD)를 개발했습니다. 기존 LCD보다 제작비가 싸고 에너지를 훨씬 적게 소모합니다. 유연한 스페이서와 폴리에테르설폰 기판을 사용해 이 디스플레이를 만들었습니다.

어떻게 했나?

광학 재기록 가능 액정 표시장치(ORWLCD)를 만들기 위해 엔지니어들은 3가지 핵심 혁신에 집중했습니다.

1. 디스플레이

기존 LCD처럼 ORWLCD도 2개 판 사이에 액정이 샌드위치 구조로 있습니다. 이 판들은 편광 빔 존재 시 위치/상태를 복원하는 특정 분자로 코팅돼 픽셀을 전환합니다. 하지만 LCD에서는 판 위 전류가 개별 픽셀을 어둡게에서 밝게 바꾸기에 충분한 필드를 생성합니다.

이 특수 코팅 판들은 기존 전극 필요성을 없애 구조 부피를 줄이고, 판 두께와 유형에 더 많은 옵션을 제공합니다.

ORWLCD는 기존 LCD보다 얇습니다(<0.5mm), 무게는 몇 그램에 불과하며 유연한 플라스틱으로 제작 가능합니다.

2. 스페이서(Spacers)

스페이서는 유리나 플라스틱 판을 분리하는 데 쓰입니다. 액정 두께를 결정합니다. 적절한 응답 시간, 명암비, 시야각 유지를 위해 일정한 두께가 매우 중요합니다.

하지만 디스플레이를 구부리면 판이 충격 위치에서 액정을 밀어내 화면 일부가 공백이 됩니다. 그래서 유연한 LCD에서 스페이서 설계가 개선돼야 합니다. 다행히 엔지니어들이 완벽한 해결책을 찾았습니다.

접착 스페이서의 체계적 상단 뷰

화면이 부딪히거나 구부러질 때 액정이 흐르는 걸 막기 위해 스페이서가 그물망(mesh) 구조여야 합니다. 접착 스페이서 그물망을 만들 스탬프를 설계하고, 유한 요소 분석 프로그램으로 스페이서 구부림을 시뮬레이션했습니다.

참조: Applied Physics Letters | doi:10.1063/1.5021619

3. 향상된 색 재현

유연한 파란 ORWLCD | Zhang et al.

이 돌파구 이전까지 ORWLCD는 동시에 두 색만 표시 가능했습니다. 이제 세 가지 원색을 동시에 표시할 수 있습니다. 엔지니어들은 디스플레이 뒤에 독특한 액정을 넣어 적색, 녹색, 청색 빛을 반사하게 함으로써 이를 달성했습니다.

구체적으로, 유연한 콜레스테릭 액정과 유연한 광학 재기록 가능 ePaper를 결합했습니다. 반투명 픽셀 시퀀스로 구성된 마스크를 사용해 장비에 반사 색상 패턴을 형성, 빛 강도를 국소적으로 변조했습니다.

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하지만 이 장비를 상용 기기로 만들려면 디스플레이 해상도를 더 개선해야 합니다. 또한 풀 컬러 호환을 위해 픽셀 크기를 줄여 사람 눈이 볼 수 있게 해야 합니다.