[디스플레이 용어 알기] 5. 명암비 (Contrast Ratio)

  쓰임새가 너무나도 많은 팔방미인 축전기 자~ 여기를 보세요. 하나 둘~ 셋! (번쩍!) 예식장에서 사진 기사님의 플래시가 번쩍 터지면 우리가 눈을 못 뜰 정도로 강한 빛이 순간적으로 방출한다. 플래시는 어떤 원리로 그렇게 강한 빛을 순간적으로 발생시킬 수 있는 것일까? 타타타탁~ 컴퓨터로 과제를 하고 있는 현우가 키보드를 능숙하게 두드리고 있다. 키보드 자판을 두드리는 대로 모니터에 글자가 만들어진다는 것이 참 신기하기만 하다. 키보드는 어떤 원리로 자판을 누르면 화면에 글자를 표현할 수 있는 것일까? 초등학교 운동장에서 교장 선생님이 학생들에게 훈화 말씀을 하고 있다. 마이크에 대고 작게 말을 해도 전교생이 다 들릴 만큼 큰 소리가 나온다는 게 대단하다. 마이크는 어떤 원리로 음성 신호를 전기 신호로 바꿀 수 있는 것일까? 위의 세 장면에 공통적으로 사용되는 장치는 콘덴서라고도 불리는 축전기(蓄電器, Capacitors)이다. 축전기는 분리된 양전하와 음전하를 저장함으로써 전기 퍼텐셜에너지를 저장하는 특별한 장치이다. 전기를 ‘축(蓄)’, 즉 쌓아둔다는 것은 무엇을 의미하는 것일까? 이를 이해하기 위해서 눈에 보이지 않는 전기를 물로 비유하여 생각해 보자.   전기를 담는 통 축전기! 다음과 같이 물을 담는 통이 있다. 통에 물을 부으면 부을수록 물의 높이(수위)가 점점 올라간다. 이 특별하지 않은 현상이 축전기를 이해하는 기본이다. 하지만 전기는 이러한 통에 쌓아두는 것이 아니다. 전기를 담는 통은 아래와 같이 서로 마주보고 있는 얇은 금속판으로 되어 있다. <그림 2>와 같이 금속판 두 개를 닿지 않게 두고 양 끝에…

영화 ‘어벤져스: 엔드게임’을 보면, 홀로그램 화상 통화를 하는 장면이 나온다. 타노스가 손가락을 튕겨 전 우주 생명체의 절반을 사라지게 한 날로부터 5년 뒤, 캡틴 마블이 수천개의 행성에 일어난 일을 처리하느라 너무 바쁘다고 말하는 장면이다. 가디언즈 오브 갤럭시의 멤버인 로켓과 마치 바로 옆에 있는 듯 티격태격하다 사라진다. 이처럼, 멀리 떨어져 있어도 지금 눈앞에 있는 듯 느껴지게 해주는 기술이, 바로 텔레프레전스(Telepresence)다. 1980년 MIT 인공지능 연구소의 설립자 마빈 민스키가 만든 말로, 원래는 원격으로 로봇을  조작한다는 아이디어에 붙인 이름이다. 당시 스리마일 섬에서 일어난 원자력 발전소 사고를 보면서, 1948년 출간된 로버트 A. 하인라인의 소설 ‘왈도(Waldo)’나온 원격 조작 인공손을 떠올렸다고 한다. ‘나’는 침대 위에 누워있지만, ‘내 손’은 공장에서 일하는 기술을. 게다가 그런 기술은, 미 해군 원격 조종 심해 탐사 프로젝트 등으로 이미 연구되고 있었다. ▲영화 <킹스맨, 시크릿 에이전트>의 텔레프레전스 기술을 활용한 회의 장면 (출처: 20세기 폭스 코리아) 십여 년 뒤, 텔레프레전스는 커뮤니케이션 기술에 대한 아이디어로 진화한다. 당시 성장하고 있던 컴퓨터와 인터넷 기술 덕분이다. ‘나’와 ‘로봇’은 떨어져 있지만, 같이 있는 것처럼 조작할 수 있다는 개념이, ‘나’와 ‘너’는 떨어져 있지만 같이 있는 것처럼 소통할 수 있다는 개념까지 포함하게 된 것이다. 화상 통화라는 개념은 19세기 후반부터 등장했고, 1970년대부터 상용화되긴 했지만 비싸써 별로 사용되지 않았다. 디지털 기술은 실시간 영상 통화를 표준화시키고 저렴하게 만들어, 널리 쓰일 기반을 만들었다. 1990년부터 94년까지 수행된 ‘온타리오 텔레프레전스 프로젝트’는, 이런 영상 기반 커뮤니케이션 기술로 어떻게 일할 수 있는지를 점검했던 프로젝트였다. 1993년 설립된 텔레슈트(TeleSuite)는…

삼성디스플레이(대표이사 이동훈)의 OLED가 끌림 현상 없이 선명하고 빠른 화면 구동 기술로 글로벌 기술검증 업체로부터‘끊김 없는 디스플레이’ 인증을 획득했다. 동영상과 게임 소비가 폭발적으로 증가하는 5G 시대에 최적화된 스마트폰 디스플레이 표준을 제시했다는 평가다. 삼성디스플레이는 4일 자사의 90Hz, 120Hz 주사율의 스마트폰 OLED 패널이 이미지의 끌림 정도(Blur Length)와 동영상 응답속도(MPRT)1) 부문에서 업계 최고 수준을 기록해 글로벌 인증업체 SGS2)로부터 ‘Seamless Display’ 인증을 획득했다고 밝혔다. SGS에 따르면 삼성디스플레이의 90Hz, 120Hz OLED의 끌림 정도는 각각 최대 0.9mm 0.7mm 이하이며 동영상 응답속도는 각각 최대 14ms, 11ms 이하로 업계 최고 수준을 기록했다. SGS는 삼성OLED와 기존 디스플레이의 동일 주사율(Hz:헤르츠) 끌림 평가도 진행했다. 평가결과 삼성OLED 90Hz의 끌림은 기존 디스플레이 대비 1.2배 우수하다. 한편 삼성디스플레이가 자체 진행한 평가에서도 삼성OLED 120Hz의 끌림은 기존디스플레이 대비 1.5배 우수해 OLED가 고속 구동에 최적화 된 기술임을 입증했다. 주사율이란 디스플레이가 1초에 표시하는 이미지의 개수를 의미한다. 120Hz는 1초동안 120개의 프레임이 바뀌는 것을 의미하며 주사율의 수치가 높을수록 구현되는 이미지는 더욱 선명하고 자연스럽게 된다. 주사율 외에도 동영상 화질에 결정적인 영향을 미치는 것은 디스플레이 기술이 고유하게 가지는 응답속도이다. OLED는 빠른 전자 이동도와 액정이 필요 없는 전류 구동의 특성을 바탕으로 빠른 응답속도를 구현해 더 자연스러운 화면 구현이 가능하다. 백지호 삼성디스플레이 중소형 전략마케팅팀장(부사장)은“5G 상용화에 따라…

☞ 이전편 바로가기 : [퀀텀닷 완전정복] 제5화 차세대 기술–① 돌돌 말고 몸에 붙이고! 자체발광 퀀텀닷   카드뮴 안 쓰는 친환경 자발광 퀀텀닷 개발 치열 자발광 퀀텀닷은 이미 개발돼있다. 2014년 중국 저장대 연구팀이 적색 자발광 퀀텀닷에서 최고 효율(20.5%)을    달성했고, 2015년 미국 퀀텀닷 개발업체인 나노포토니카는 녹색 자발광 퀀텀닷에서 최고 효율(21.0%)을 기록했다. 여기서 말하는 발광 효율은 퀀텀닷이 받아들이는 전기 에너지 대비 뿜어져 나오는 빛 에너지의 양을 뜻한다. 하지만 현재 이들 자발광 퀀텀닷이 디스플레이에 사용되지는 않고 있다. 이들 모두 셀렌화카드뮴(CdSe)으로 만든 퀀텀닷이기 때문이다. 카드뮴은 퀀텀닷이 처음 발견될 때부터 주요 재료로 사용한 물질이지만, 인체에 발암물질로 작용할 가능성이 알려지면서 더 이상 디스플레이에 쓰지 않는다.  2013년 일본의 전자업체 소니가 카드뮴을 사용한 퀀텀닷 TV를 출시했지만, 이런 이유로 1년 만에 시장에서 철수했다. 결국 자발광 퀀텀닷 개발은 원점으로 돌아왔다. 세계적으로 카드뮴을 쓰지 않은 친환경 자발광 퀀텀닷을 만들기 위한 경쟁이 치열하다. 카드뮴 대신 사용할 주 재료 물질로는 인화인듐(InP)이 가장 유력한, 그리고 거의 유일한  후보로 꼽히고 있지만, 카드뮴을 사용할 때보다 효율이 낮다. 양 교수는 “환경에 유해하지 않은 물질이어야 하고, 나노미터 단위로 작게 만들 수 있어야 하며, 디스플레이에     사용하기 위해 가시광선 영역의 빛을 내는 등의 조건을 동시에 만족하는 물질은 매우 제한적”이라고 설명했다. 연구자들은 인화인듐을 활용해 디스플레이의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 하나씩 차근차근 구현하고 있다. 2019년 삼성은 자발광 퀀텀닷으로 디스플레이에 사용할 수 있는 적색 소자를 개발하는 데 성공해…

수nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 크기의 아주 작은 반도체 입자인 퀀텀닷. 퀀텀닷은 1982년 러시아 과학자들이 처음 발견한 뒤 1993년 마크 캐스트너 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수가 처음 합성했고, 삼성에서 친환경 퀀텀닷 소자를 활용한 첫 번째 상품인 퀀텀닷 TV를 2014년 출시했다. 최초 발견 시점으로 따지면 40년이 다 돼 가지만, 퀀텀닷은 여전히 차세대 소자로 꼽힌다. 아직 퀀텀닷이 보여주지 못한 기술이 무궁무진하기 때문이다. 퀀텀닷이 가져올 미래 기술은 어떤 것이 있을까.   돌돌 말리는 디스플레이, 자발광 퀀텀닷 퀀텀닷을 가장 적극적으로 활용하고 있는 분야는 TV나 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이다. 디스플레이의 가장 중요한 요소인 색을 구현하는 성능이 현존하는 다른 소재들보다 뛰어나기 때문이다. 현재 디스플레이 분야에서는 퀀텀닷을 통해 총천연색을 구현하고 있지만, 여기에 만족하지 않는다. 마음대로 휠 수 있고 심지어 돌돌 말 수도 있는 플렉시블 디스플레이, 그리고 피부에도 부착할 수 있는 웨어러블 디스플레이에 퀀텀닷을 쓰기 위한 연구가 진행되고 있다. 이에 대한 가능성은 2015년을 전후해 국내외 연구팀들이 이미 실험으로 증명했다. 중국 쓰촨대 국립친환경고분자 물질공학연구소는 셀렌화아연(ZnSe)이라는 물질로 만든 퀀텀닷으로 빛이 나는 투명종이를 선보이기도 했다.  ▲ 2017년 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단에서 개발한 퀀텀닷 웨어러블 디스플레이. 퀀텀닷을 이용해 두께는 5.5µm로 매우 얇으며, 색순도가 높을뿐더러 낮은 전압에도 매우 밝은 빛을 낸다. 플렉시블 디스플레이와 웨어러블 디스플레이의 공통점은 디스플레이의 형태를 사용자가 원하는 대로 바꿀 수 있다는 것이다. 퀀텀닷을 활용한 디스플레이가 형태를 자유자재로 바꿀 수 있는 가장 큰 이유는 두께를 얇게 만들 수 있기 때문이다. 단단한 금속도 나노미터 단위로 얇게 만들면 휠 수 있는 것처럼, TV 역시…