테크 2020.10.22

[디스플레이 심층 탐구] 가상현실(VR) 디스플레이 기술 원리

VR(Virtual Reality), 가상현실이란? 가상현실은 현실과 분리된 컴퓨터가 만든 가상공간 안에서 주변을 인식하는 동적 기술과 디스플레이를 활용해, 사람 오감을 자극하여 현실과 유사한 체험을 가능케 하는 새로운 가상 환경을 만드는 기술입니다. 가상현실을 만들기 위해서 좌우 양안 시차가 있는 이미지를 광학 엔진과 디스플레이를 통해 구현합니다. 2~3인치 크기의 고해상도 디스플레이에서 이미지를 표현하고, 광학 엔진을 이용하여 이미지를 투사해 원거리에 100인치 이상의 가상스크린과 90도 이상의 넓은 시야각을 갖는 허상 이미지를 사용자에게 제공하는 기술입니다. VR 기술은 시장조사 기관인 가트너(Gartner)의 ‘2019년 Top 10 전략 기술’에 선정되었으며, 4차 산업혁명 시대의 핵심 미래 기술로 주목받고 있습니다. 최근 5G 생태계가 구축되고 언택트 환경이 조성되면서 게임, 유명 관광지 여행, 예술 활동, 스포츠 활동, 교육용, 의료용, 산업 및 군사용으로 다양한 방면에 활용되고 있습니다. 가상현실(VR) 디스플레이는 어떤 원리로 작동될까? ▲ The Sword of Damocles AR/VR Headset, Samsung Odyssey VR VR 기술은 1968년 컴퓨터 그래픽 선구자인 유타대 교수 Ivan Edward Sutherland가 최초로 Immersive HMD 시스템을 만들면서 시작됐습니다. 초창기에는 사용자가 착용할 수 없을 정도로 부피가 컸지만 구현 원리는 오늘날의 가상 디스플레이와 큰 차이가 없습니다. ▲ 얇은 렌즈 공식, 가상 이미지 표현 가상현실 디스플레이는 위에 서술한 얇은 렌즈 공식에 의해 디스플레이(물체)를 렌즈의 초점거리보다 가까운 거리에 고정시킴으로써, 실제…
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디스플레이 용어알기 2020.10.20

[디스플레이 용어알기] 65편: BM(Black Matrix)

BM(Black Matrix)은 LCD 디스플레이에서 RGB(적녹청) 서브픽셀 사이를 구분해 주는 검은 영역을 뜻합니다. BM은 기본적으로 RGB 서브픽셀용 컬러필터를 생성하기 전에 각 서브픽셀 영역을 구분하는 칸막이 역할을 합니다. 또한 LCD 백라이트의 빛샘을 방지하고, RGB 서브픽셀의 혼색을 방지하며, 외부광원에 의한 TFT(박막트랜지스터)의 누설전류 증가를 방지하는 역할을 합니다. ▲ LCD 컬러필터 기판 단면도 BM은 LCD에서 RGB 컬러필터를 생성하기 전에 컬러필터의 기판이 되는 유리판 위에 포토리소그래피 공정을 통해 만듭니다. 만들어진 BM과 BM 사이에 RGB의 색을 내는 컬러필터를 차례로 생성하며, 그 위에는 높이가 제각각인 컬러필터층을 평평하게 만들어주는 오버코트(overcoat) 층을 형성합니다. 맨 위에는 추후 TFT 기판과 합착을 통해 액정을 구동할 수 있도록 투명전극(ITO, indium tin oxide)을 성막합니다. BM은 픽셀과 픽셀 사이에 놓은 검은 영역을 뜻하나, 때로는 스마트폰 화면의 테두리를 뜻하는 베젤의 검은 부분과 혼용하여 사용되기도 합니다.
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디스플레이 용어알기 2020.10.13

[디스플레이 용어알기] 64편: 베젤 (Bezel, Dead Space)

일반적으로 ‘베젤’은 스마트폰이나 TV 등 디스플레이가 탑재된 IT 기기에서 화면이 나오는 출력 부를 제외한 주변 테두리 영역을 의미합니다. 디스플레이에서 ‘베젤’은 데드스페이스(Dead Space)라고도 부르며, 패널 발광 영역인 Active Area의 바깥쪽 영역으로 픽셀이 발광하지 않는 상/하/좌/우/코너 영역을 말합니다. 베젤의 좌우 영역은 픽셀을 발광시키기 위한 신호 배선과 회로가 지나갑니다. 최근 스마트폰과 같은 IT 기기들은 풀 스크린 트렌드가 지속되면서, 제품 사이즈 자체를 키우기보다는 화면이 차지하는 면적을 최대한 넓히기 위해 화면 외의 공간인 베젤을 최소화하는 방향으로 개발되고 있습니다. 베젤에는 전극이나 회로 배선 등이 있어 베젤을 줄이려면 배선의 선폭을 최소화하거나 얇게 만들어야 합니다. 베젤을 최소화하기 위해 다양한 노력들이 시도되는 만큼 ‘네로우 베젤’, ‘베젤리스’, ‘제로베젤’ 등 관련 용어도 다양합니다. 또한 하단 베젤을 최소화하기 위해 드라이버 IC의 본딩 방식도 변화되었습니다. 이전 COF(Chip on Film) 방식은 드라이버 IC를 FPCB에 부착하여 FPCB를 구부려 패널 뒤로 감추는 방식이었으나, 현재는 패널에 IC를 직접 부착하는 COP(Chip on Panel) 방식을 활용해 패널 자체를 구부리는 방식으로 기판 뒷면에 부착함으로써 베젤을 최소화시킵니다. 베젤이 최소화되어 전면의 디스플레이 표시 영역이 증가하면, 화면 몰입감이 증가할 뿐 아니라 불필요한 영역이 최소화됨으로써 제품의 심미성도 높아집니다.
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테크 2020.09.22

삼성디스플레이 폴더블 OLED – ② UTG

업계 최소 곡률의 삼성 폴더블 OLED~! 접히는 부분의 곡률을 최소화해 매끈하고 슬림한 스마트폰 디자인 완성! 삼성 폴더블 OLED의 매력을 영상으로 만나보세요!
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테크 2020.09.17

[디스플레이 심층 탐구] 3D 디스플레이 기술 원리 ②

지난 1편에서는 3D 디스플레이의 개념과 입체감을 느끼는 원리 그리고 3D 디스플레이의 종류를 알아보았습니다. 이번 편에서는 3D 디스플레이의 기술별 세부 원리에 대해 알아보겠습니다. ☞1편 다시 보기: [디스플레이 심층 탐구] 3D 디스플레이 기술 원리 ①   Light Field Display (라이트 필드 디스플레이) Light Field Display(라이트 필드 디스플레이)는 평면 디스플레이와 광학 소자에 의해 공간상의 빛의 벡터 분포(세기, 방향)로 표현되는 Light Field(라이트 필드)를 생성하여 입체 영상을 만들어 내는 3D 디스플레이입니다. ※ Light Field(라이트 필드): 3차원 공간상의 모든 점에서 빛의 진행 방향과 세기를 나타내는 5차원 (x, y, z, θ, φ). 벡터함수. 전기장(Electric Field), 자기장(Magnetic Field) 등의 개념과 비슷한 일종의 빛의 장(Field)의 개념. 어느 방향에서 보더라도 같은 정보를 표현하는 2D 디스플레이와 달리 Light Field Display는 보는 방향에 따라 다른 정보가 표현되는 것이 가장 큰 차이라고 할 수 있습니다. Light Field Display는 사물의 깊이와 옆면 등을 볼 수 있어 보다 자연스러운 입체 영상 구현이 가능하여 AR(증강현실) 기술 등과의 융합으로 다양한 활용이 기대되는 디스플레이 기술입니다. ▲ Light Field를 만들어내는 다양한 방법 Light Field는 다양한 방식으로 구현할 수 있습니다. 여러 대의 프로젝터를 사용해 여러 방향의 Light Field를 만드는 방법, 회절 격자(Grating)를 이용해 빛의 방향을 제어하는 방법, 2개 이상의 패널을 사용해 각 픽셀의…
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디스플레이 용어알기 2020.09.16

[디스플레이 용어알기] 63편: 개구율(Aperture ratio)

개구율이란 디스플레이의 기본 구조인 화소(Pixel)에서 빛이 나올 수 있는 부분(개구부)의 비율을 의미합니다. 개구율이 높다는 것은 동일한 디스플레이 면적에서 더 많은 빛이 표출된다는 것입니다. 또한, 에너지 소비 관점에서 개구율이 높다는 것은 에너지 효율이 높다는 것으로 적은 전력 소모로도 같은 밝기의 빛을 표출할 수 있다는 뜻이며 전력의 소모량에 따라 디스플레이 수명이 반비례하는 만큼 디스플레이 수명도 길어진다는 것을 의미합니다. 이러한 이유로 개구율은 디스플레이 패널 성능에 대한 주요 지표로 사용됩니다. 개구율에 영향을 미치는 중요 인자 중 하나는 디스플레이 발광 방향입니다. 발광 방식에는 전면형과 배면형 방식이 있는데 구조적 특성상 디스플레이를 전면으로 발광하는 형태가 개구율이 높습니다. 따라서, 동일 영상을 동일한 전력을 사용하여 구동한다면 전면 발광 방식이 더 밝게 보입니다. 디스플레이 화소 구동을 위해서는 TFT(박막트랜지스터)가 있어야 하며 전면 발광의 경우 TFT가 발광부 뒷면에 있는 반면, 배면 발광의 경우 TFT가 발광부 앞 쪽에 위치하여 발광부에서 나오는 빛을 차단하기 때문입니다. 디스플레이 업계에서는 개구율을 높이고자 전면형 발광 방식 적용, 발광부 확대, TFT 선폭 최소화 등의 노력을 지속하고 있습니다.
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