디스플레이 용어알기 2022.08.02

[디스플레이 용어알기] 100편: 잉크젯 프린팅(Inkjet Printing)

디스플레이에서 ‘잉크젯 프린팅(Inkjet Printing)’이란 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 용액의 형태로 분사해 OLED 디스플레이 픽셀을 만드는 기술입니다. 마치 프린터가 종이에 잉크를 뿌려 인쇄하는 것처럼 수십 피코 리터(1조분의 1리터) 이하의 OLED 잉크를 분사해 디스플레이를 양산하는 방식입니다. 잉크젯 프린팅을 위해서는 먼저 OLED 용 유기재료를 용매(Solvent)에 녹여 잉크의 형태(Soluble OLED)로 변경해야 합니다. 소금(유기재료)을 물(용매)에 녹이는 것과 유사한 원리입니다. 그다음 유기재료가 잘 녹아든 잉크를 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 디스플레이 기판의 R, G, B 색상별 서브 픽셀을 생성할 격벽(Bank) 사이로 주입합니다. 주입이 모두 끝난 잉크를 건조해 용매를 제거하면 기판에는 실제로 발광에 필요한 유기재료만 남게 되며 OLED 발광을 위한 픽셀 제조가 완료됩니다. 잉크젯 프린팅 방식은 진공상태에서 유기물을 기화시키는 증착 방식과 달리, 상압이나 낮은 수준의 진공에서도 제조가 가능하며, 원하는 픽셀에만 적정량의 유기재료를 주입하는 방식이기 때문에 재료 사용 효율을 높일 수 있는 장점이 있습니다. 또한 증착 방식에  비해 상대적으로 원장 기판의 크기가 큰 대면적 패널 제작에 유리한 기술입니다. 그러나 유기재료 막 두께 형성 균일도와 농도 균일도 및 커피링(Coffee-ring) 현상 등 아직 상용화를 위한 기술적 걸림돌이 남아 있습니다. 업계에서는 재료와 공정 기술에 대한 연구 개발로 기술적 난제를 극복하면 향후 인쇄 기술을 통해 OLED 디스플레이를 제작하는 시대가 열릴 것으로 기대하고 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2022.07.14

[디스플레이 용어알기] 99편: 공진(Micro-cavity)

공진(共振, Micro-cavity)’이란 어떤 물체가 외부로부터 자신의 고유 진동수와 동일한 힘을 받을 경우에, 그 진동이 증폭되는 현상으로 ‘공명(共鳴, Resonance)’ 현상이라고 부르기도 합니다. OLED 디스플레이는 이 공진 효과를 이용해 광 효율을 크게 높여 보다 밝은 화질을 구현할 수 있습니다. 먼저 공진 원리의 기초가 되는 간섭의 원리를 보겠습니다. 파동이 서로 만나 중첩을 하면, 두 파동은 합쳐져서 원래의 파동보다 진폭이 더 커지거나 작아질 수 있는데, 이러한 현상을 파동의 간섭이라고 합니다. 그림 왼쪽의 경우에는 파동 2개가 만나 진폭이(세로)이 커지므로 보강 간섭이라고 하며, 그림 오른쪽의 경우에는 파동이 합성됐을 때 진폭이 오히려 작아지므로 상쇄 간섭이라고 합니다. 이러한 파동은 빛에도 동일하게 적용됩니다. 따라서 빛에 보강 간섭의 원리를 적용하면 더욱 강한 빛 즉, 더 밝은 빛을 얻을 수 있습니다. OLED의 구조를 보면 빛을 내는 유기물층인 EML(Emission Material Layer)에서 빛이 시작됩니다. EML에서 발생한 빛은 OLED 유기물층 내부에서 투과, 반사되는데, 이때 복잡한 간섭 현상이 나타납니다. 아래로 나간 빛은 양극(+)의 금속층에 부딪혀 위로 반사되고, 위로 나간 빛은 음극(-)에 부딪히게 됩니다. 이때 음극(-)에 도달한 빛의 일부는 시청자가 있는 화면 방향으로 빠져나가고, 일부는 다시 반사가 돼 아래로 내려갑니다. 이렇게 반사된 빛들은 서로 간섭을 일으키는데 이때 보강 간섭이 일어나도록, 빛의 공진이 발생하는 고유 진동수를 갖추도록 유기물층의 두께를 정해서 층을 구성합니다. 해당 유기발광물질이 공진을 일으키는 최적의 공진 주파수(진동수)를 만들어내는 막 두께와 맞아 떨어지게 유기물층의 두께를 만드는 것입니다. 이러한 방식으로 약 1.5배 ~ 2배 가량 광 효율을 높일 수 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2022.06.24

[디스플레이 용어알기] 98편: 배면•전면 발광

OLED 디스플레이는 빛을 방출하는 방향에 따라서 배면 발광, 전면 발광으로 구분됩니다. 배면 발광(Bottom Emission)은 디스플레이의 빛이 TFT 기판 방향으로 나오게 하는 방식이고, 전면 발광(Top Emission)은 반대로 빛이 TFT 기판을 거치지 않고 나오게 하는 방식입니다. ▲ 배면 발광(좌)과 전면 발광(우)의 방식 비교. BP(Backplane, TFT가 포함된 기판)의 위치가 다르다. 배면 발광 방식은 OLED가 개발되던 초기에 등장한 방식이었습니다. 당시 OLED 발광원에서 빛이 방출될 때 음극(-)은 금속 소재였기 때문에 빛이 통과할 수가 없어 투명한 양극(+) 소재를 적용했습니다. 하지만 이렇게 양극 방향 즉 기판 방향으로 빛을 발산할 경우 빛의 일부가 TFT 면적 만큼 가려져 개구율이 하락합니다. 개구율이 줄어든 만큼 같은 픽셀 면적에 전류의 밀도를 높여야 하기 때문에 발광 소자의 수명에 악영향을 주게 되는데, 특히 픽셀을 촘촘하게 배치하는 모바일 디스플레이에서 고해상도 구현에 불리합니다. 전면 발광 방식은 기판의 반대 방향으로 빛이 나오는 구조입니다. 따라서 기판위에 회로들을 자유롭게 구성할 수 있고, 빛이 가려지는 부분이 최소화 돼 개구율이 크게 높아집니다. 개구율이 높은 만큼 동일 밝기에서 전력 소모가 적고 전류 밀도를 낮출 수 있어, OLED 발광 소자의 수명에 유리하고, 중소형부터 대형에 이르기까지 고해상도 디스플레이 구현에 유리합니다.
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디스플레이 용어알기 2022.06.13

[디스플레이 용어알기] 97편: Automotive Display (차량용 디스플레이)

자동차에 사용되는 각종 디스플레이를 통칭해 Automotive(오토모티브) Display라고 부릅니다. 자동차가 단순한 이동 수단에서 벗어나 사용자에게 보다 가치 있는 시간을 제공하는 공간으로 변하면서, 사용자에게 제공하는 정보, 엔터테인먼트의 수준도 높아지며 차량에 탑재되는 디스플레이가 점차 늘어나는 추세입니다. ▲ SID 2022 전시회에서 삼성디스플레이가 공개한 디지털 콕핏(Digital Cockpit, 디지털화된 자동차 조종석) 제품 현재 Automotive Display는 크게 디지털 클러스터(계기판), 디지털 사이드 미러, CID 등으로 구분합니다. 클러스터(cluster)는 차량의 속도, 엔진회전속도(RPM), 주행거리 등 여러 주행 정보를 하나의 공간 안에서 모두 보여주는데 이를 디스플레이 기술로 구현하는 것을 ‘디지털 클러스터’라고 합니다. 바늘이 물리적으로 움직이는 아날로그 방식 보다 디자인 자유도가 높고, 지도나 인포테인먼트 정보 등을 화면에 보여줄 수 있다는 점에서 활용성이 높습니다. ▲ 삼성디스플레이의 투명 OLED 디지털 클러스터 전시 제품(좌)과 12.4인치 S자형 커브드 CID 전시 제품 CID(Center Information Display)는 운전자와 조수석 사이의 대시보드에 탑재되는 디스플레이로, 내비게이션, 뮤직플레이어, 온도조절 제어기 등을 통합적으로 보여주는 디스플레이입니다. 기능 별로 디스플레이와 버튼이 나뉘어 있던 기존 형태와 달리 한 화면에서 차량 상태 확인 및 조절을 할 수 있고, 대화면으로 영상을 감상할 수 있는 장점이 있습니다. ▲ 디지털 사이드 미러용 삼성디스플레이 OLED 제품들 디지털 사이드 미러는 거울을 대신해 카메라와 디스플레이가 측후면의 도로 상황을 보여주는 제품입니다. 야간 또는 악천후시에도 일반 거울과 달리…
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디스플레이 용어알기 2022.05.27

[디스플레이 용어알기] 96편: CAPA (캐파)

디스플레이에서 ‘CAPA(캐파)’는 Capacity를 줄여서 부르는 말로, 디스플레이 라인의 생산능력을 뜻합니다. 구체적으로는 생산 라인에 투입 가능한 원장(Mother Glass)의 매수를 의미합니다. 원장이란 OLED 또는 LCD 패널을 만들 때 기반이 되는 커다란 패널을 의미합니다. 이 원장을 여러 개로 잘라 TV 또는 스마트폰용 디스플레이 패널 등으로 가공해 사용하는 것입니다. 위 그림에서 보이는 것처럼 공장의 1개 라인에서 한 달에 원장 1,000매를 투입할 수 있다면 CAPA는 ‘1K/월’이 되는 것입니다. 만약 10,000매를 투입할 수 있다면 ’10K/월’, 한달에 100,000매를 투입할 수 있다면 CAPA는 ‘100K/월’이 되는 것입니다. CAPA는 생산 라인의 원장 크기(세대)에 따라서 실제 생산량이 달라진다는 특징이 있습니다. 원장을 잘라서 여러 개의 디스플레이로 사용하는 개념이기 때문에 원장이 큰 라인의 경우, 가용 면적이 넓어 실제 제품용 디스플레이를 더 많이 만들어낼 수 있습니다. 예를 들어, 1G(세대) 원장을 생산하는 작은 라인과 10.5G(세대) 원장을 생산하는 큰 라인이 모두 동일하게 1K의 CAPA를 갖추었다고 가정했을 때, 원장의 크기(면적)는 약 100배 차이 나므로 실제로 스마트폰용 패널을 이론적으로 약 100배 더 만들 수 있습니다. 위 그림과 같이 4.5G 라인과 6G 라인은 세대의 명칭만 보면 큰 차이가 나지 않는 것처럼 느껴질 수 있지만, 실제로 생산하는 원장의 크기는 각각 730*920mm(4.5G)와 1500*1850mm(6G)로 약 4배 가량 면적 차이가 생깁니다. 따라서 각각의…
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디스플레이 용어알기 2022.05.20

[디스플레이 용어알기] 95편: Halation (Halo effect)

디스플레이에서 ‘Halation(헐레이션)’이란 밤하늘의 초승달처럼 명암 대비가 뚜렷한 이미지에서 어두운 영역의 경계선 부분이 하얗게 번져 보이는 ‘빛 번짐’ 현상으로, ‘Halo effect(헤일로 현상)’라고도 부릅니다. ‘Halation’은 주로 ‘로컬 디밍(Local Dimming)’ 기술을 탑재한 LCD 제품에서 나타나는 현상입니다. 로컬 디밍은 LCD가 보다 또렷한 블랙을 표현할 수 있도록 개발된 기술로, 패널 아래의 LED 백라이트를 구역별로 나눠 어두운 영역은 백라이트를 끄거나 줄이고 밝은 영역은 휘도를 높여 부분적으로 빛을 조절합니다. 이를 통해 LCD 액정에서 백라이트의 일부 빛이 새어나오는 현상을 완화할 수 있습니다. ▲ 로컬 디밍(Local Dimming) 기술이 탑재된 LCD 디스플레이에서 달 이미지 주변에 Halation이 발생하는 원리 하지만 현재 수준의 로컬 디밍 기술은 픽셀별로 미세하게 빛을 조절할 수 없고 구역별로만 조절이 가능하기 때문에, 밝은 색과 어두운 색이 함께 표현되는 이미지에서는 켜진 백라이트에서 빛이 새어 나오는 ‘빛샘 현상’이 나타나며, 이로 인해 어두운 영역의 경계선이 하얗게 번져 보이는 ‘Halation’ 현상이 나타납니다. 로컬 디밍 LCD와 달리 자체 발광 방식인 OLED의 경우, 백라이트가 불필요하고 각 픽셀별로 밝기를 조절하므로 Halation 현상이 발생하지 않습니다. 따라서 빛 번짐이 없는 보다 선명한 화질 구현이 가능합니다. 삼성디스플레이의 노트북용 OLED는 2022년 글로벌 인증 업체인 UL로부터 Halation이 없는 ‘Halo Free(헤일로 프리)’ 디스플레이로 인정을 받은 바 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2022.04.27

[디스플레이 용어알기] 94편: 컬러 볼륨(Color Volume)

컬러 볼륨(Color Volume)이란 디스플레이 화면의 밝기에 따라 달라지는 색의 변화까지 측정하는 3차원 화질 측정 지표입니다. 디스플레이가 색을 정확하게 표현한다는 것을 그림에 비유하면, 다양한 색상의 물감을 사용해 그림을 그리는 것과 유사합니다. 따라서 디스플레이가 픽셀에서 표현 가능한 색 범위가 넓을수록 보다 실제에 가깝게 사물을 표현할 수 있습니다. 일반적으로 디스플레이의 색 표현력은 위 그림과 같이 인간이 볼 수 있는 빛과 색의 영역(가시광선)을 나타낸 다이어그램(CIE 1931)을 기반으로, 해당 영역 안에서 표현 가능한 색의 범위를 백분율로 표기해 나타내며, 이때 범위가 넓을 수록 색재현력이 좋은 디스플레이입니다. 그러나 실제로 디스플레이는 밝기에 따라서 표현할 수 있는 색의 영역이 변하게 됩니다. 어두운 화면에서는 밝을 때보다 표현 가능한 색상이 크게 줄어드는 것이죠. 그러나 2차원 색재현력 방식은 밝기에 따른 색상 변화를 그래프로 표시할 수 없기 때문에 보다 정확하게 밝기의 단계별로 표현 가능한 색재현력 지표로 컬러 볼륨을 사용합니다. 컬러 볼륨은 위 그림과 같이 부피 개념의 입체적인 형태입니다. 무지개색 광석처럼 생긴 이 입체 도형은 밝기가 낮은 단계부터 높은 단계로 변화할수록 디스플레이가 표현할 수 있는 색의 영역을 보여줍니다. 이 도형을 단층 촬영한다고 상상하면 각각의 밝기에서 평면적인 색재현력을 볼 수 있다고 이해하면 편합니다. 컬러 볼륨의 크기가 상하좌우로 늘어날수록 표현 가능한 범위가 늘어나기 때문에, 높은 컬러 볼륨 수치를 갖춘 디스플레이는 보다 현실감 있는…
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디스플레이 용어알기 2022.04.12

[디스플레이 용어알기] 93편: 플리커(Flicker)

‘플리커(Flicker)’란 디스플레이 또는 조명에서 빛의 밝기가 계속 변하면서 깜빡이는 현상을 뜻하며, 사람의 눈에 인지되는 ‘가시(Visible) 플리커’와 사람의 눈에는 보이지 않는 ‘비가시(Invisible) 플리커’로 구분됩니다. ▲ 조명에서 나타나는 플리커 현상 비교. 오른쪽 전등은 플리커 현상을 보인다. (240FPS로 슬로모션 촬영) 플리커 현상은 광원이 온(On)/오프(Off)를 반복할 때 나타나는데, 먼저 조명에서 나타나는 원리를 알면 이해가 수월합니다. 일반적으로 가정에 공급되는 전류는 교류(AC)인데, 교류 전류는 특성상 양극(+)과 음극(-)을 계속 반복하는 파형을 갖고 있습니다. 만약 60Hz(헤르츠) 교류 전류를 사용하는 국가라면, 1초에 양극과 음극을 60번 오가는 파형을 볼 수 있습니다. ▲ 교류 전류 파형에 따른 조명의 온/오프 그래프 파형을 보면 양극도 음극도 아닌 0이 되는 순간이 있는데, 이때 전류가 순간적으로 흐르지 않아 조명이 오프(Off) 상태가 됩니다. 아주 짧은 시간 동안 나타나는 현상이므로 인지가 어렵지만, 켜짐과 꺼짐이 반복되는 상태입니다. 유사하게 디스플레이에서도 픽셀이 켜지고 꺼지는 과정에서 플리커 현상이 발생합니다. 특히 LCD의 경우 전압을 이용해 액정을 움직여 픽셀의 밝기를 조절하게 되는데, 이 때 전압이 일부 새는 현상 등으로 밝기가 균일하게 유지되지 않는 특성이 있습니다. 반면 OLED는 액정이 필요 없는 픽셀 자체 발광 구조를 갖춰, 액정 구동으로 인해 유발되는 단점이 없습니다. 특히 삼성디스플레이는 최근 노트북용 OLED에 플리커 현상이 없는 ‘플리커 프리(Flicker Free)’ 인증*을 받아, 눈 건강을 위한 보다 나은…
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디스플레이 용어알기 2022.03.28

[디스플레이 용어알기] 92편: Eco²OLED™(에코스퀘어 OLED™)

Eco²OLED™(에코스퀘어 OLED™)는 삼성디스플레이가 개발한 ‘무편광 OLED 패널’ 기술입니다. 일반적으로 OLED 디스플레이는 외부에서 패널로 빛이 들어오면 패널 안의 전극(전자 회로)에 닿은 후 다시 반사되며 본래보다 화질이 낮아지는 특성이 있습니다. 이를 방지하기 위해 통상 불투명한 플라스틱 시트(Sheet)인 편광판(Polarizer)을 패널에 부착해 반사를 최소화합니다. 그러나 빛이 편광판을 통과하면서 밝기가 50% 이상 감소해 광 효율이 떨어지는 문제가 발생합니다. Eco²OLED™는 삼성디스플레이가 업계 최초로 편광판 기능을 내재화하면서 광효율을 향상시킨 기술입니다. 편광판 대신 외광 반사를 막아주는 패널 적층 구조를 개발해 빛 투과율을 33% 높여 패널의 소비전력을 최대 25%까지 아낄 수 있습니다. ‘Eco²OLED™’는 저(低) 소비전력(Efficient Power Consumption)과 더불어 플라스틱 소재 부품 사용을 줄인 친환경(Eco Friendly Component) 부품이라는 의미를 담고 있는 용어로, 환경친화적 기술일 뿐만 아니라, 빛 투과율 향상의 장점을 활용해 UPC(Under Panel Camera: 디스플레이 패널 하단에 카메라를 배치) 기술 구현에도 기여한 혁신적인 디스플레이 플랫폼 기술입니다.
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디스플레이 용어알기 2022.03.08

[디스플레이 용어알기] 91편: 라운드 다이아몬드 픽셀™ (Round Diamond Pixel™)

라운드 다이아몬드 픽셀™(Round Diamond Pixel™)은 디스플레이의 화면을 구성하는 기본 단위인 픽셀을 둥근 형태의 서브 픽셀로 만든 후 다이아몬드 구조로 배치한 화질 최적화 기술입니다. 디스플레이에서 ‘픽셀(Pixel, 화소)’이란 화면의 이미지를 구성하는 기본 단위를 뜻합니다. 스마트폰, 모니터, TV 화면에 나타나는 이미지는 이러한 픽셀들이 여러 개 모여 하나의 큰 이미지를 형성해 표현되는 것이죠. 그런데 기본 단위로 불리는 픽셀은 다시 더 작게 나눌 수 있습니다. 마치 하나의 분자를 쪼개면 여러 개의 원자로 이루어지는 것을 떠올리면 비슷합니다. 하나의 픽셀은 일반적으로 빛의 3원색인 빨강색(R), 녹색(G), 파란색(B)으로 이루어집니다. 이렇게 각각의 단일 색상을 나타내는 작은 픽셀을 ‘서브픽셀(Sub-Pixel)’이라고 부르며, 이러한 서브픽셀은 구성 방식에 따라 스트라이프(Stripe), 다이이몬드(Diamond) 등 여러가지로 분류됩니다. 이 가운데 다이아몬드 픽셀™은 인간의 눈이 녹색을 가장 잘 인지하는데 착안, 녹색 소자의 크기를 가장 작게 만들고, 동시에 가장 촘촘히 분포시켜 RGB 색상의 특징을 잘 살려냈습니다. 특히 가독성이 중요한 텍스트의 경우에도 상하좌우의 직선 뿐만 아니라 대각선까지도 날카롭고 정교하게 표현해 선명한 화질을 구현합니다. 2021년 삼성디스플레이는 디스플레이에 일반적으로 부착되는 불투명한 플라스틱 부품인 편광판을 없애 빛 투과율을 33% 높인 Eco²OLED™(에코스퀘어 OLED™) 기술을 공개하며, Eco²OLED와 결합해 화질을 최적화 한 ‘라운드 다이아몬드 픽셀™’을 함께 발표했습니다. 삼성디스플레이가 개발한 라운드 다이아몬드 픽셀™은 서브픽셀이 각진 형태인 기존의 다이아몬드 픽셀™ 보다 서브픽셀의 빛의 회절 제어를 향상시킨…
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