Chapter 19

디스플레이 설계 플레이그라운드

눈의 해상도(1장)에서 시작해 색역, 화소, TFT, 구동 회로, LCD·OLED·마이크로LED, 모션, HDR, 광학, 인터페이스, 공정, 측정까지 18개 장을 따로 배웠다. 실제 제품 설계는 이것들을 한 장의 스펙시트 위에서 동시에 맞추는 일이다. 해상도를 올리면 개구율이 줄고, 주사율을 올리면 충전 시간이 모자라고, 휘도를 올리면 전력과 수명이 발목을 잡는다. 이 장에서는 직접 디스플레이를 “설계”해 보고, 두 설계를 나란히 비교하고, 스펙시트를 꿰뚫어 읽는 법을 연습한다.

대각선·해상도·시청 거리에서 PPI, 픽셀 피치, PPD, 레티나 거리를 계산할 수 있다.
주사율과 해상도에서 1H 라인 시간, 픽셀 클록, 인터페이스 대역폭을 구하고 필요한 링크와 DSC 여부를 판단할 수 있다.
LCD(백라이트, APL 무관)와 OLED(APL 비례)의 소비전력 모델을 세우고 교차 APL과 다크 모드 효과를 설명할 수 있다.
1H와 백플레인 이동도로 “충전이 되는지”를 판정하고, 기술·백플레인 조합의 타당성을 검토할 수 있다.
스펙시트의 함정(동적 명암비, GtG vs MPRT, 색역 면적비 vs 커버리지, 측정 윈도)을 짚어낼 수 있다.

설계는 연립방정식이다

디스플레이 설계는 요구사항(requirements)에서 출발한다. “6.7인치 폰, 30 cm에서 픽셀이 안 보일 것, 120 Hz, 야외에서 읽힐 것, 배터리를 덜 먹을 것.” 이 문장들이 결정 변수(해상도, 주사율, 비트 심도, 발광 기술, 백플레인, 피크 휘도)로 번역되고, 결정 변수는 다시 물리량(픽셀 피치, 1H, 대역폭, 개구율, 효율)을 거쳐 사용자가 느끼는 체감 품질(선명도, 모션, HDR, 배터리 시간)이 된다. 한 변수가 여러 출력에 동시에 걸리기 때문에 하나만 최적화할 수 없다. 그래서 설계는 일종의 연립방정식이고, 실제로는 제약 조건을 만족하는 해 중에서 가장 싼 것을 찾는 문제가 된다.

그림 19-1. 디스플레이 설계의 흐름. 왼쪽의 요구사항이 결정 변수로 번역되고, 결정 변수는 앞 장들에서 배운 물리를 거쳐 사용자가 체감하는 품질이 된다. 화살표가 교차한다는 사실이 곧 트레이드오프다.

용도별로 요구사항이 얼마나 다른지 먼저 감을 잡아 두자. 같은 “좋은 화면”이라도 스마트폰은 전력과 야외 시인성을, TV는 대면적 원가와 HDR을, VR은 극단적인 PPD와 저잔상을 최우선으로 둔다.

용도	크기	시청 거리	주요 요구사항	대표 선택
스마트폰	6–7″	25–35 cm	전력, 야외 휘도(>1500 nits), 얇기·폴더블	LTPO + OLED, 120 Hz 가변 (4장, 8장)
노트북	13–16″	45–60 cm	배터리, 색 정확도, 얇은 베젤	IGZO LCD 또는 OLED, eDP (14장)
모니터	24–32″	60–80 cm	고주사율(게이밍), 텍스트 선명도, 번인 내성	IPS/VA LCD, QD-OLED, DP (11장)
TV	55–98″	2–3 m	HDR 휘도·명암, 대면적 원가	미니LED LCD, WOLED/QD-OLED (7장, 12장)
스마트워치	1.5–2″	25–35 cm	초저전력 상시 표시(AOD), 원형/곡면	LTPO OLED, 1 Hz 구동 (9장)
VR/AR	1–1.5″	렌즈 확대	PPD 40–60, 저잔상, 초고휘도(렌즈 손실)	Si CMOS 마이크로OLED (17장)

이 장을 쓰는 법

각 섹션은 앞 장의 내용을 “설계 질문”으로 다시 묻는다. 계산 모델(2절)을 훑고, 플레이그라운드(3절)를 직접 만져 본 뒤, 전력·충전·대역폭(4–6절)을 하나씩 깊게 판다. 스펙시트(7–8절)와 트레이드오프 맵(9절)은 설계를 검토하는 눈을 길러 주고, 마지막 연습 문제(10절)는 플레이그라운드로 직접 풀어 보는 과제다.

플레이그라운드의 계산 모델

시뮬레이터가 내는 숫자는 모두 앞 장들에서 유도한 식의 교육용 1차 근사다. 블랙박스를 피하기 위해 어떤 식을 쓰는지 먼저 밝혀 둔다.

① 기하: PPI, 피치, PPD, 레티나 거리

대각선 $D$, 짧은 변 픽셀 수 $N_s$, 화면비 $r$(긴 변/짧은 변)이면 짧은 변 길이는 $D/\sqrt{1+r^2}$이고, 정사각 픽셀을 가정하면 피치와 PPI가 바로 나온다(3장). 시청 거리 $d$에서 눈이 느끼는 선명도는 각도당 픽셀 수, 즉 PPD(pixels per degree)로 따져야 공정하다. 정상 시력 1.0은 1 각분(1/60°)을 분해하므로 PPD ≈ 60이 “픽셀이 안 보이는” 기준이고, 피치가 정확히 1′이 되는 거리를 레티나 거리라고 부른다(1장).

$$\begin{gathered}p = \frac{D}{N_s\sqrt{1+r^2}},\qquad \text{PPI}=\frac{25.4\ \text{mm}}{p}\\[4pt] \text{PPD}=\frac{1}{2\arctan\!\big(p/2d\big)}\Big|_{\deg}\approx\frac{\pi d}{180\,p},\qquad d_{\text{retina}}=\frac{p}{\tan(1')}\approx 3438\,p\end{gathered}$$

근안(VR) 모드에서는 렌즈가 화면을 확대하므로 $\text{PPD}\approx N_h/\text{FOV}$(화면 중앙 평균)로 계산한다(17장).

그림 19-2. 픽셀 하나가 눈에서 이루는 각 θ. PPI는 화면만의 속성이지만 PPD는 시청 거리까지 포함한다. 같은 PPI라도 두 배 멀리서 보면 PPD가 두 배가 된다. 그래서 TV는 100 PPI 미만으로도 “레티나”일 수 있다.

② 타이밍: 1H, 픽셀 클록, 대역폭

한 프레임 안에서 게이트 드라이버는 행을 하나씩 켠다. 블랭킹을 포함한 전체 행 수 $V_{\text{tot}}$로 프레임 시간을 나눈 것이 한 행에 주어진 시간 1H(one horizontal period)이고, 이 안에 데이터선 충전과 OLED 문턱전압 보상이 끝나야 한다(5장, 9장). 픽셀 클록과 대역폭은 블랭킹까지 포함한 전체 화소 수에 비례한다(14장).

$$t_{1H}=\frac{1}{f\,V_{\text{tot}}},\qquad f_{\text{pix}}=H_{\text{tot}}\,V_{\text{tot}}\,f,\qquad B = f_{\text{pix}}\times 3b\ \ (\div 3\ \text{if DSC})$$

$H_{\text{tot}}=N_h+80$(축소 블랭킹, CVT-RB2 근사), $V_{\text{tot}}=\lceil 1.04\,N_v\rceil$, $b$: 채널당 비트, $f$: 주사율. DSC는 시각적 무손실로 통용되는 3:1 압축으로 가정했다.

그림 19-3. 한 프레임의 타이밍 구조. 게이트 드라이버가 한 행을 여는 시간이 1H이고, 프레임 시간 1/f를 V_tot개 행이 나누어 쓴다. 해상도(행 수)와 주사율을 곱한 값이 클수록 1H가 짧아져 백플레인이 버거워진다.

③ 전력: 발광부 + 구동부 + 정적 전력

화면이 내보내는 광속은 대략 $\Phi \approx k\,L\,A$(휘도 × 면적, $k\approx2$는 램버시안의 $\pi$보다 약간 앞쪽으로 모이는 배광을 반영한 계수)이고, 이를 패널 전체의 발광 효율 $\eta$(lm/W)로 나누면 발광부 전력이 된다. 핵심 차이는 APL 의존성이다. LCD의 백라이트는 검은 화소에서도 켜져 있으므로 APL과 무관하고, OLED·마이크로LED는 켜진 화소만 전류를 쓰므로 APL에 비례한다(7장, 8장).

$$P = \underbrace{\frac{k\,L_{\text{pk}}\,A}{\eta}\cdot g(\text{APL})}_{\text{발광}} + \underbrace{E_{\text{px}}\,f_{\text{pix}}}_{\text{구동(데이터선 충방전)}} + P_{\text{static}},\qquad g=\begin{cases}1 & \text{LCD}\\ 0.15+0.85\sqrt{\text{APL}} & \text{미니LED(로컬 디밍)}\\ \min(\text{APL},\,r_{\text{ABL}}) & \text{OLED, }\mu\text{LED}\end{cases}$$

$\eta$: LCD 9.0, 미니LED 8.5, OLED 5.5, QD-OLED 6.0 lm/W, 마이크로LED는 칩이 작을수록 낮아지게 $9(1-0.55e^{-p/80\,\mu m})$. $r_{\text{ABL}}$: 자동 휘도 제한으로 전체 화면에서 유지 가능한 휘도 비율(대형일수록 작게). $E_{\text{px}}$: 화소당 구동 에너지(데이터선이 길수록 증가).

④ 화질: 명암비, 모션, 충전

$$\text{CR}_{\text{amb}}=\frac{L_w + R\,E/\pi}{L_w/\text{CR}_0 + R\,E/\pi},\qquad \text{MPRT}\approx\sqrt{\left(0.8\,\frac{\text{duty}}{f}\right)^2+t_{\text{GtG}}^2},\qquad t_{1H}\ \ge\ 5\tau_{\text{TFT}}+t_{RC}+t_{\text{comp}}$$

$R$: 화면 반사율, $E$: 주변 조도(여기서는 사무실 300 lx), $\text{CR}_0$: 암실 명암비(13장). MPRT는 홀드형 블러(11장). 충전 조건의 $5\tau$는 99.3 % 충전, $t_{RC}$는 게이트선 지연, $t_{\text{comp}}$는 OLED 문턱전압 보상에 필요한 시간이다.

모델의 한계

이 모델은 감을 잡기 위한 것이다. 실제 설계에서는 서브픽셀별 효율과 수명, 휘도 롤오프, 편광판·커버 유리 반사, 게이트선의 분포 RC, 프리차지와 다중 H 보상, DSC 슬라이스 구조, 링크의 패킷 오버헤드까지 넣는다. 그래도 1차 모델로 “되는가/안 되는가”의 경계는 대부분 정확히 잡힌다.

설계 플레이그라운드

이제 직접 설계해 보자. 프리셋으로 대표 제품을 불러온 뒤 한 번에 하나씩 값을 바꿔 보는 것이 가장 배우기 좋다. 왼쪽 위 그림은 시청 거리에서 본 화면의 각도 크기(눈의 편안한 시야 안에서 화면이 얼마나 차지하는지), 오른쪽은 실제 서브픽셀 배열 위에 시력 1′ 원을 같은 축척으로 겹친 것이다. 원이 픽셀보다 크면 눈은 픽셀을 분해하지 못한다. 아래 경고 상자는 설계가 물리적으로 무리한 지점을 알려 준다.

SIMULATOR

디스플레이 설계 플레이그라운드

용도 프리셋

시청 거리에서 본 화면 (각도 크기)

서브픽셀 vs 시력 1′ 원

크기 · 해상도

대각선 해상도 (짧은 변)

화면비 (긴 변 : 짧은 변)

방향 (스캔 방향)

시간 · 계조

주사율 발광 듀티

비트 심도 (채널당)

DSC 압축 허용 (3:1)

소자 · 백플레인

발광 기술

백플레인

피크 휘도 콘텐츠 APL

시청 조건

시청 방식

시청 거리

화소 · 화면 크기—

PPI · 픽셀 피치—

PPD—

레티나 거리 (1′)—

1H 라인 시간—

필요 충전 시간—

픽셀 클록—

대역폭 (비압축)—

필요 링크—

소비전력 @ APL—

명암비 암실 / 300 lx—

색역 P3 / BT.2020—

MPRT · 블러 @960 px/s—

전체 화면 휘도 (ABL)—

소비전력 vs APL (현재 설계, 기술만 바꿨을 때)

설계 등급

현재 설계를 비교 슬롯에 저장 →

해볼 것: ① “스마트폰”에서 주사율을 240 Hz로 올리면 1H가 OLED 보상 시간보다 짧아져 경고가 뜬다. ② “TV”에서 백플레인을 a-Si로, 해상도를 4320(8K)으로 바꿔 보자. ③ “노트북”에서 기술을 LCD↔OLED로 바꾸며 APL 그래프의 교차점을 찾자. ④ “VR”에서 백플레인을 LTPS로 바꾸면 피치가 너무 작아 경고가 뜬다. 등급 차트의 축은 선명도(PPD), 밝기, 주변광 명암비, 색역(BT.2020 커버리지), 모션(MPRT), 전력 효율(전달 광속/전력)을 로그 스케일로 0–1에 정규화한 것이다. 모든 수치는 교육용 근사 모델이다.

읽는 요령: 왜 TV는 100 PPI로도 충분할까?

65″ 4K TV의 피치는 약 375 µm(68 PPI)로 스마트폰의 7배가 넘는다. 그러나 2.5 m에서 보면 PPD가 116으로 오히려 폰(30 cm, 513 PPI → PPD 106)보다 높다. 반대로 같은 TV를 1 m 앞에서 게임 모니터처럼 쓰면 PPD 46으로 떨어져 텍스트 가장자리가 거칠어진다. 해상도 요구는 PPI가 아니라 PPD로 정해야 한다. 해상도를 필요 이상으로 올리면 대역폭·전력·개구율만 손해 본다(9절).

심화: 서브픽셀 배열과 “유효” 해상도

펜타일(다이아몬드) 배열은 녹색만 모든 화소에 있고 적·청은 절반이다. 그래서 휘도 해상도는 명목 PPI와 같지만 적·청 색 해상도는 $1/\sqrt2$ 수준이다. 고PPI 폰에서 이것이 허용되는 이유는 눈의 색 대비 감도가 휘도 대비 감도보다 훨씬 낮기 때문이다(3장, 1장). 오른쪽 그림에서 OLED를 고르면 다이아몬드 배열, QD-OLED는 삼각 배열, LCD는 RGB 스트라이프, 마이크로LED는 넓은 검은 영역 위의 작은 칩으로 그려진다.

두 설계 나란히 비교하기

설계 검토 회의에서 가장 자주 하는 일은 “안 A와 안 B 중 무엇이 나은가”를 묻는 것이다. 플레이그라운드에서 AB 슬롯에 저장하거나, 아래 대표 비교 쌍을 불러 보자. 표의 초록색은 그 항목에서 유리한 쪽이다. 한쪽이 모든 항목에서 이기는 경우는 거의 없다는 점이 핵심이다.

SIMULATOR

제품 비교: 설계 A vs 설계 B

비교 쌍

소비전력 vs APL

등급 겹쳐 보기

항목	설계 A	설계 B

비교 기준 APL

플레이그라운드로 보내기

해볼 것: “OLED 폰 vs LCD 폰”에서 APL 슬라이더를 올려 전력 순위가 뒤집히는 지점을 찾자. “QHD 360 Hz vs 4K 144 Hz”는 PPD와 MPRT가 정반대로 이긴다. 무엇을 우선할지는 제품 기획(게이머 vs 크리에이터)이 정한다.

소비전력 모델 상세: LCD vs OLED

스마트폰에서 디스플레이는 화면이 켜져 있을 때 전체 전력의 30–50 %를 차지하는 가장 큰 소비처다. 같은 휘도를 내는 데 왜 기술마다 전력이 다른지, 빛이 어디서 사라지는지부터 따라가 보자.

그림 19-4. 광 손실 경로 비교. LCD는 편광판·컬러필터에서 빛의 90 % 이상을 버리지만 광원 효율이 높고 APL과 무관하다. OLED는 꺼진 화소에서 전력을 안 쓰지만, 청색 효율과 반사 억제용 원편광판(13장) 때문에 흰 화면 효율은 오히려 낮을 수 있다. 수치는 대표값이다.

결론은 간단하다. LCD 전력은 $P_{\text{LCD}}\approx P_{\text{BL}}+P_0$(상수), OLED 전력은 $P_{\text{OLED}}\approx a\cdot\text{APL}+P_0$(직선)이다. 두 직선이 만나는 교차 APL보다 어두운 콘텐츠에서는 OLED가, 밝은 콘텐츠(흰 바탕 문서, 웹)에서는 LCD가 유리하다.

$$\text{APL}^{*}=\frac{\eta_{\text{OLED}}}{\eta_{\text{LCD}}}\quad(\text{발광부만, ABL 무시}),\qquad \text{예: }\ \frac{5.5}{9.0}\approx0.61$$

실제 교차점은 구동 전력과 ABL 때문에 이보다 조금 이동한다. 일반 UI의 APL은 흰 바탕 앱 50–80 %, 영상 20–40 %, 다크 모드 5–15 % 수준이다.

SIMULATOR

APL에 따른 소비전력 교차점

제품 크기

백색 휘도 현재 콘텐츠 APL OLED 효율 개선 (탠덤·청색 인광) ABL 적용 (자발광만)

LCD—

미니LED—

OLED—

교차 APL (LCD=OLED)—

해볼 것: OLED 효율을 1.7배 이상(청색 인광·탠덤 도입 가정, 8장)으로 올리면 교차 APL이 100 %를 넘어가 모든 콘텐츠에서 OLED가 이긴다. TV에서 ABL을 켜면 밝은 화면에서 OLED 전력이 수평으로 묶인다. 전력·발열을 막는 대신 흰 화면이 어두워지는 것이다. 이것이 OLED TV가 전체 화면 휘도를 제한하는 이유다(12장).

다크 모드는 얼마나 아낄까?

OLED에서 다크 모드의 효과는 APL만으로는 부족하고 어떤 색이 켜지는지도 중요하다. 청색 서브픽셀은 효율이 적·녹의 1/3–1/5 수준이라 같은 휘도 기여에 훨씬 많은 전류를 쓴다. 아래 시뮬레이터는 가상의 앱 화면을 실제로 픽셀 단위로 렌더링한 뒤, 각 화소의 선형 RGB 값에 채널별 전력 가중치를 곱해 전력 지도를 만든다.

$$P_{\text{OLED}}\propto\sum_{\text{px}}\big(w_R\,R_{\text{lin}}+w_G\,G_{\text{lin}}+w_B\,B_{\text{lin}}\big),\qquad w_c=\frac{Y_c}{\eta_c}\ \ \Rightarrow\ \ w_R:w_G:w_B\approx 0.24:0.41:0.35$$

$Y_c$: 백색 D65에서 각 원색의 휘도 기여(0.21, 0.72, 0.07), $\eta_c$: 상대 전류 효율(R 0.5, G 1.0, B 0.12 가정). 청색은 휘도 기여가 7 %인데 전력은 35 %를 쓴다.

SIMULATOR

다크 모드 절전 효과 (픽셀 단위 전력 지도)

화면

OLED 전력 지도

테마

강조색

화면 밝기(백색) 사진 카드 표시

APL (휘도 평균)—

OLED 발광 전력—

LCD 백라이트 전력—

라이트 대비 절감—

청색 채널 전력 비중—

6.7″ OLED 폰 기준(발광부만). 라이트 → 트루 블랙으로 바꾸면 발광 전력이 80 % 이상 줄지만, LCD는 그대로다. 회색 다크 모드(#121212)는 트루 블랙과 전력 차이가 몇 % 수준이라, 번짐(검정 근처 응답 지연)과 가독성을 위해 회색을 쓰는 앱이 많다. 강조색을 파랑 → 주황으로 바꾸면 청색 비중이 줄어드는 것도 확인하자.

설계 현장의 숫자

플래그십 OLED 폰은 150 nits 실내 밝기, 일반 앱에서 패널 전력이 약 0.3–0.6 W, 야외 HBM(1500+ nits) 흰 화면에서는 3–4 W까지 오른다. 이때는 열 때문에 몇 분 뒤 휘도를 낮추는 열 스로틀링이 걸린다. 반대로 상시 표시(AOD)는 APL 2–5 %, 1 Hz LTPO 구동으로 수 mW까지 내린다(4장, 9장).

1H 예산과 백플레인 선택

주사율과 해상도를 동시에 올리면 1H가 줄어든다. 4K(2160행) 60 Hz의 1H는 약 7.4 µs, 4K 120 Hz는 3.7 µs, 8K 120 Hz는 1.9 µs다. 이 시간 안에 화소의 저장 커패시터가 데이터 전압까지 충분히 차야 한다. 충전 시정수는 스위칭 TFT의 온저항(이동도에 반비례, 4장)과 화소 커패시턴스의 곱이고, 화면이 크면 게이트선 자체의 RC 지연(5장)이 더해진다.

$$\begin{gathered}\frac{V_{px}(t)}{V_{\text{data}}}=1-e^{-(t-t_{RC})/\tau},\qquad \tau=R_{\text{on}}C_{px}=\frac{L\,C_{px}}{W\mu C_{ox}(V_{GS}-V_{th})}\\[4pt] \text{오차}<\tfrac12\text{LSB}\ \Rightarrow\ \frac{t_{1H}-t_{RC}}{\tau}>\ln\!\big(2^{b+1}\big)\end{gathered}$$

8비트에서 반 LSB 오차를 원하면 $\ln 512\approx6.2\tau$가 필요하다. 실제 패널은 프리차지, 2행 동시 충전(듀얼 게이트), 오버드라이브로 이 예산을 줄인다.

SIMULATOR

게이트 스캔과 화소 충전

행 수 주사율 패널 폭 (게이트선 길이)

백플레인

소자

1H—

τ (TFT·C_px)—

게이트선 RC 지연—

충전률—

오차 (8비트 LSB)—

위: 게이트 드라이버가 행을 위에서 아래로 차례로 여는 모습(느리게 재생). 아래: 열린 행의 화소 전압이 1H 창 안에서 차오르는 곡선. 65″(폭 143 cm) 4K 120 Hz에서 a-Si는 아슬아슬하고, 8K(4320행)로 올리면 실패한다. 그래서 8K TV는 IGZO를 쓴다. OLED는 문턱전압 보상 시간이 1H 안에 더해지므로 더 빡빡하다(9장).

백플레인	이동도 (cm²/V·s)	누설	대형화	주 용도
a-Si:H	0.5–1	보통	최고 (Gen 10.5)	LCD TV·모니터
IGZO (산화물)	10–30	극히 낮음 (10⁻¹³ A 이하)	좋음 (Gen 8.5+)	OLED TV, 고주사율 모니터, 노트북
LTPS	50–150	높음	제한 (ELA 균일도, Gen 6 중심)	폰 OLED·LCD, 내장 GOA
LTPO	LTPS + IGZO 혼합	낮음 (산화물 스위치)	제한	가변 주사율 폰·워치 (1–120 Hz)
Si CMOS	~400 (전자)	낮음	웨이퍼(≤ 300 mm)	마이크로OLED·마이크로LED 근안 디스플레이

주사율을 낮추는 쪽의 함정

LTPO의 진짜 목적은 고주사율이 아니라 저주사율이다. 1 Hz로 구동하면 화소는 1초 동안 전하를 붙잡고 있어야 하는데, LTPS 스위치는 누설 전류가 커서 그 사이 전압이 떨어져 깜빡임이 보인다. 누설이 작은 산화물(IGZO) TFT를 스위치로 쓰고 이동도가 높은 LTPS를 구동 TFT로 쓰는 조합이 LTPO다. 플레이그라운드에서 LTPS를 고른 채 주사율을 30 Hz 아래로 내리면 경고가 뜬다.

대역폭과 인터페이스 링크

타이밍 컨트롤러(TCON)나 디스플레이 드라이버 IC(DDIC)까지 픽셀 데이터를 실어 나르는 링크도 설계의 큰 제약이다(14장). 링크마다 선로 속도와 인코딩 오버헤드(8b/10b는 20 %, 16b/18b는 11 %, 128b/132b는 3 %)가 달라 실제로 실을 수 있는 페이로드가 다르다.

그림 19-5. 링크별 유효 페이로드. 점선은 대표 요구량이다. QHD+ 120 Hz 폰은 D-PHY 4레인 2.5 Gbps로는 부족해 DSC를 쓰거나 더 빠른 PHY가 필요하고, 4K 120 Hz 10비트는 HDMI 2.0을 넘어 HDMI 2.1이 필요하다(14장). 막대 길이는 근사값이다.

SIMULATOR

링크 예산 스텝퍼: 화소에서 레인까지

설계 사례

단계

12345

활성 화소율—

블랭킹 포함—

비압축 / DSC—

선택 링크 · 여유—

“다음 ▶”을 눌러 1→5단계로 진행한다. 막대는 각 단계까지 누적된 요구 대역폭, 세로선은 후보 링크의 유효 페이로드다. 8K 120 Hz는 DSC 없이는 어떤 단일 외부 링크로도 불가능하다.

심화: DSC는 왜 “시각적 무손실”인가

VESA DSC는 화소 단위 예측(MMAP/BP), 인덱스 색 기록, 고정 비트율 레이트 제어로 이루어진 저지연 압축이다. 한 행 안의 몇 개 슬라이스만 보고 압축하므로 지연이 수 µs 수준이고 프레임 버퍼가 필요 없다. ISO/IEC 29170 평가에서 일반 관찰자가 원본과 구분하지 못하는 수준(약 3:1)을 “시각적 무손실”이라 부른다. 대신 미세한 디더 패턴이나 테스트 패턴에서는 오차가 보일 수 있어, 측정용 모니터는 DSC를 끄고 쓰기도 한다(18장).

스펙시트 읽는 법

패널 회사가 세트 업체에 주는 첫 문서는 제품 사양서(product specification)다. 20–30줄의 숫자 하나하나가 앞 장의 물리를 압축하고 있다. 아래는 가상의 플래그십 폰 패널 DB-670Q의 요약 스펙이다. 수치는 2020년대 플래그십 폰 패널의 전형적인 범위에서 골랐을 뿐 특정 제품이 아니다.

항목	DB-670Q 값	무엇을 뜻하나 · 어디서 배웠나
크기 · 화면비	6.7″ · 19.5:9	대각 170 mm, 활성 영역 약 71 × 154 mm. 둥근 모서리·펀치홀만큼 실제 발광 면적은 작다. 16장 UDC
해상도 · 밀도	1440 × 3120 513 PPI	QHD+. 피치 49.5 µm. 30 cm에서 PPD ≈ 106으로 레티나 기준(60)의 1.8배. 3장
서브픽셀	다이아몬드 RGBG	R·B는 화소 2개당 1개. 실제 서브픽셀 수는 RGB 스트라이프의 2/3. “513 PPI”는 녹색 기준이다. 3장
기술 · 백플레인	AMOLED, LTPO	인광 R·G + 형광 B, 원편광판. 구동 TFT는 LTPS, 스위치는 IGZO. 8장 · 4장
주사율	1–120 Hz 가변	정지 화면에서 1 Hz로 내려 구동 전력을 줄인다. 120 Hz에서 1H ≈ 2.6 µs. 11장
휘도	typ. 1000 nits (APL 100 %) HBM 1750 nits peak 2600 nits (APL 2 %)	세 숫자가 다 다른 조건이다. 광고에는 가장 큰 “peak”가 나가지만 웹페이지(APL 70 %)에선 typ.에 가깝다. 12장 ABL
명암비	2,000,000 : 1	OLED는 흑 휘도가 측정 한계 이하라 사실상 ∞. 의미 있는 비교는 주변광 명암비(반사율)다. 13장
반사율	SCI 4.5 %	정반사 포함(SCI) 값. 커버 유리 표면 반사(~4 %)가 대부분이고 원편광판이 내부 반사를 막는다. 13장
색역	DCI-P3 100 % (면적비 기준)	면적비인지 커버리지인지 반드시 확인. 면적비 100 %라도 커버리지는 97 %일 수 있다(8절). 2장
색 정확도	ΔE₂₀₀₀ < 1 (평균)	몇 가지 패치의 평균인지, 최대 ΔE는 얼마인지, 어떤 휘도에서인지가 빠져 있다. 18장
응답 속도	0.1 ms (GtG)	화소 전이 시간. 120 Hz 홀드형 블러(MPRT ≈ 6.7 ms)와는 다른 숫자다. 11장
계조	10 bit (8 bit + FRC)	실제 DAC는 8비트이고 시간 디더링으로 10비트처럼 보이게 한다. 14장 FRC · 12장
PWM 디밍	480 Hz (저휘도 1920 Hz 옵션)	저휘도에서 듀티를 줄이는 방식. 민감한 사용자는 플리커를 느낀다. 11장
인터페이스	MIPI DSI 4L D-PHY + DSC 1.2a	QHD+ 120 Hz 10 bit ≈ 13.5 Gbps → DSC 3:1로 4.5 Gbps. 14장
패널 전력	0.45 W (150 nits, APL 30 %, 60 Hz)	측정 조건이 전부다. 같은 패널이 HBM 흰 화면에서는 3 W를 넘는다(4절).
수명	LT95 > 500 h (B, 500 nits)	휘도가 95 %로 떨어지는 시간. 청색이 가장 짧다. 번인 보상으로 연장. 9장

스펙시트 검산하기

좋은 엔지니어는 숫자를 그냥 믿지 않고 서로 맞는지 검산한다.

$$\begin{gathered}\text{짧은 변}=\frac{170\ \text{mm}}{\sqrt{1+(19.5/9)^2}}=71.3\ \text{mm},\quad p=\frac{71.3}{1440}=49.5\ \mu\text{m}\ \Rightarrow\ 513\ \text{PPI}\\[4pt] B=(1440+80)(3245)(120)\times30\ \text{bit}=17.8\ \text{Gbps}\ \ (\text{블랭킹 축소 시}\approx13.5)\end{gathered}$$

모바일 DSI는 블랭킹을 수십 행 이하로 줄여 쓰므로 실제 요구량은 아래쪽 값에 가깝다. 어느 쪽이든 4레인 D-PHY(2.5 Gbps/레인)는 DSC 없이는 부족하다.

스펙시트 함정 체크리스트

① 동적 명암비: 흰 화면과 백라이트를 끈 검은 화면을 따로 잰 값. 한 화면 안의 명암(ANSI 명암비)과 다르다. ② “응답속도 1 ms”: 대부분 GtG, 그것도 오버드라이브 최강 모드의 최선 전이. 체감 블러는 MPRT가 정한다. ③ 색역 %: 면적비(100 %를 넘을 수 있음)인지 커버리지인지, xy인지 u′v′인지. ④ 피크 휘도: 몇 % 윈도에서, 몇 초 동안 유지되는지. ⑤ 전력: 어떤 휘도·APL·주사율에서. 모든 숫자에는 측정 조건이 붙어야 비교가 성립한다(18장).

스펙시트 함정 해부

① 피크 휘도와 측정 윈도

자발광 디스플레이는 전원·발열·수명 한계 때문에 밝은 영역이 넓을수록 휘도를 낮추는 ABL(Automatic Brightness Limiting)을 건다. 그래서 “피크 휘도”는 화면 면적의 몇 %를 흰색으로 띄운 윈도 패턴으로 쟀는지가 핵심이다. VESA DisplayHDR, UHDA 등 인증은 1 %, 10 %, 100 % 윈도를 따로 규정한다(12장, 18장).

그림 19-6. 휘도 측정 윈도 패턴. 흰 사각형의 면적이 화면의 1–100 %다. LCD는 백라이트가 화면 전체를 비추므로 윈도 크기에 거의 무관하지만, OLED는 작은 윈도에서만 최대 휘도가 나온다. 같은 “1500 nits”라도 윈도 조건이 다르면 비교할 수 없다.

SIMULATOR

윈도 크기에 따른 휘도 (ABL 곡선)

휘도 vs 윈도 크기

측정 패턴

제품

윈도 크기

이 윈도의 휘도—

광고 피크—

전체 화면 (100 %)—

피크 대비—

윈도 슬라이더는 로그 스케일(1–100 %)이다. 미니LED TV는 피크는 높지만 작은 윈도에서 디밍 존 크기 때문에 오히려 떨어지기도 한다(헤일로 억제, 7장). 곡선은 대표 제품의 경향을 흉내 낸 교육용 모델이다.

② 색역 면적비 vs 커버리지

“NTSC 110 %”, “DCI-P3 100 %”라는 숫자는 대개 면적비다. 면적비는 디스플레이 삼각형의 면적을 기준 삼각형 면적으로 나눈 것이라, 삼각형이 엉뚱한 방향으로 넓어도 100 %를 넘길 수 있다. 실제로 기준 색을 재현할 수 있는지는 두 삼각형의 교집합 면적인 커버리지(coverage)가 말해 준다. 또 xy 색도도는 녹색 영역이 과장되어 있어, 지각적으로 더 균일한 u′v′에서 계산하면 숫자가 달라진다(2장).

SIMULATOR

색역: 면적비와 커버리지 비교

디스플레이

기준 색역

좌표계

면적비—

커버리지—

면적비 − 커버리지—

“가상 광색역 패널”을 고르고 기준을 DCI-P3로 두면 면적비는 100 %를 넘지만 커버리지는 90 % 남짓이다. 청색 원색이 P3 바깥이 아니라 안쪽으로 치우쳐 있기 때문이다. 원색 좌표는 대표 제품군의 근사값이다.

③ “응답속도 1 ms”: GtG vs MPRT

GtG(Gray-to-Gray)는 화소가 한 계조에서 다른 계조로 바뀌는 데 걸리는 시간(10→90 %)이다. 그러나 눈이 움직이는 물체를 따라갈 때 느끼는 블러는 화소가 한 프레임 동안 같은 값을 붙잡고 있는 시간(홀드 시간)이 지배한다. 이를 재는 지표가 MPRT(Moving Picture Response Time)다. GtG 0.1 ms인 OLED도 60 Hz 홀드 구동이면 MPRT는 약 13 ms다(11장).

그림 19-7. GtG와 홀드 시간. 화소 전이가 아무리 빨라도(점선, OLED) 한 프레임 동안 같은 밝기를 유지하는 한 추적하는 눈에는 홀드 시간만큼 번져 보인다. MPRT를 줄이려면 주사율을 올리거나 흑삽입(BFI)으로 발광 듀티를 줄여야 한다.

SIMULATOR

움직이는 물체의 홀드형 블러

주사율 GtG 발광 듀티 (흑삽입) 이동 속도

예시

홀드 시간—

MPRT (추정)—

블러 폭—

평균 휘도 손실—

위 레인: 실제 화면 — 물체가 프레임마다 뚝뚝 점프한다. 아래 레인: 눈이 물체를 부드럽게 따라갈 때 망막에 맺히는 상(시간 적분). GtG 슬라이더는 로그 스케일(0.01–20 ms)이다. 듀티를 줄이면 블러는 줄지만 평균 휘도가 같은 비율로 떨어져 피크 휘도를 더 높여야 한다.

동적 명암비는 왜 함정인가

“동적 명암비 1,000,000 : 1”은 전체 흰 화면의 휘도와, 검은 화면에서 백라이트를 거의 끈 휘도를 따로 재서 나눈 값이다. 한 화면 안에 별(흰 점)과 밤하늘(검정)이 같이 있으면 백라이트를 끌 수 없으니 실제 명암비는 패널 고유값(IPS 1000–1500, VA 3000–6000)으로 돌아간다. 미니LED 로컬 디밍은 그 중간이며, 존 크기보다 작은 하이라이트 주변에는 헤일로가 생긴다(7장). 화면 안 명암비는 ANSI 체커보드 패턴으로 재야 한다(18장).

설계 트레이드오프 맵

지금까지 본 관계를 한 장의 인과 그래프로 모으면 아래와 같다. 각 상자를 누르면 그 내용을 다룬 장으로 이동한다. 실선 화살표는 “증가시킨다”, 점선은 “감소시킨다”는 뜻이다. 설계 검토 때 어떤 변수를 바꾸자는 제안이 나오면, 이 그래프에서 그 노드를 출발해 화살표를 따라가며 무엇이 함께 변하는지 점검하면 된다.

그림 19-8. 설계 트레이드오프 인과 그래프. 왼쪽 강조 상자 세 개(해상도, 주사율, 피크 휘도)가 제품 기획이 가장 자주 올리자고 하는 “숫자”이고, 오른쪽 끝이 그 대가(수명, 원가, 전력)다. 1H 감소는 고이동도 TFT를 요구하고, 이는 다시 마스크 수와 원가를 올린다.

그래프 맨 윗줄의 사슬, 해상도 ↑ → 개구율 ↓ → 전류 밀도 ↑ → 수명 ↓를 정량적으로 따라가 보자. OLED는 서브픽셀 사이에 화소 정의막(PDL)과 FMM 정렬 마진이 필요한데, 이 폭 $g$는 공정이 정하는 상수에 가깝다. 피치가 줄어도 $g$는 줄지 않으니 발광 면적 비율, 즉 개구율(aperture ratio)이 급격히 떨어진다. 같은 휘도를 내려면 발광 영역의 전류 밀도가 $1/\text{AR}$배로 올라가고, OLED 수명은 전류 밀도의 $n\approx1.7$제곱에 반비례한다(9장).

$$\text{AR}\approx\left(1-\frac{g}{p_s}\right)^2,\qquad J=\frac{L}{\eta_{cd/A}\,\text{AR}},\qquad \text{LT}\propto J^{-n}\ \ (n\approx1.5\text{–}1.9)$$

$p_s$: 서브픽셀 피치(다이아몬드 배열에서 화소 피치의 약 1/2), $g$: PDL 폭 + 증착 그림자 마진(FMM 약 12 µm, 포토 패터닝 약 5 µm, 실리콘 백플레인 마이크로OLED 약 1 µm), $\eta_{cd/A}$: 전류 효율.

SIMULATOR

해상도 ↑ → 개구율 ↓ → 수명 ↓

PPI 목표 휘도

패터닝 공정 (마진 g)

구조

픽셀 피치—

개구율 AR—

전류 밀도 J—

상대 수명 (500 PPI·500 nits = 1)—

위 그래프: PPI에 따른 개구율, 아래: 상대 수명(로그). 위 그래프 왼쪽 아래 작은 그림은 현재 서브픽셀의 발광 영역(색)과 마진(회색)이다. 탠덤 2스택은 같은 휘도를 절반 전류로 내므로(전압은 2배) 수명이 약 $2^{1.7}\approx3.2$배가 된다. 그래서 수명이 중요한 노트북·차량·태블릿 OLED는 탠덤을 쓴다(8장). 교육용 근사 모델.

트레이드오프를 푸는 기술들

설계자는 트레이드오프를 그냥 받아들이지 않고 새 기술로 “꺾는다”. 개구율 문제 → 포토 패터닝 OLED, 탠덤, 마이크로렌즈 어레이(MLA). 1H 문제 → GOA 양방향 구동, 2행 동시 충전, 산화물 TFT. 대역폭 문제 → DSC, 부분 갱신(PSR). 전력 문제 → LTPO 가변 주사율, 편광판 없는 COE(Color filter On Encapsulation). 야외 시인성 → 저반사 코팅(13장). 폴더블에서는 여기에 굽힘 변형률이 추가된다(16장).

설계 연습 문제

요구사항만 주어진다. 각 문제의 “플레이그라운드에서 시작” 버튼을 누르면 출발점 설계가 불러와지고 플레이그라운드로 이동한다. 값을 조정해 요구사항을 모두 만족시킨 뒤 정답을 펼쳐 비교해 보자. 정답은 하나가 아니다. 근거를 대며 요구사항을 만족하면 모두 정답이다.

문제 1. 보급형 6.1″ 폰

30 cm에서 PPD ≥ 70 (픽셀이 보이지 않을 것)
90 Hz 이상, 1H 충전 여유 확보
APL 30 %, 600 nits에서 패널 전력 최소화 — 비압축으로 MIPI D-PHY 4레인(2.5 G)에 들어갈 것

정답 펼치기

한 가지 해: 1080 × 2340(FHD+), 90 Hz, 8비트, OLED + LTPS. 피치 60.1 µm(422 PPI) → 30 cm에서 PPD 87(720p 출발점은 58로 탈락). 1H = 4.57 µs로 필요 시간 1.3 µs(보상 포함)보다 넉넉하다. 대역폭 6.1 Gbps(10비트면 7.6)로 D-PHY 4레인 2.5 G(유효 9 Gbps)에 비압축으로 들어간다. 600 nits·APL 30 %에서 OLED 약 0.80 W, 같은 조건 LCD는 약 1.42 W다.

생각할 점: 120 Hz로 올려도 8비트면 8.1 Gbps로 아직 들어가지만 여유가 10 %뿐이다. OLED에 a-Si를 고르면 경고가 뜬다(문턱전압 이동). 보급형에서 LTPO 대신 LTPS를 쓰는 이유는 원가(마스크 수, 15장)다.

문제 2. 75″ 8K 120 Hz TV

7680 × 4320, 120 Hz, 10비트 HDR(피크 1500 nits 이상)
백플레인 충전이 가능할 것 (a-Si로 되는가?)
외부 입력 링크와 DSC 필요 여부 결정

정답 펼치기

충전: 8K 120 Hz의 1H는 1.85 µs. a-Si는 5τ(2.5 µs)만으로도 넘쳐 필요 3.6 µs → 불가. IGZO는 5τ = 0.4 µs + 75″ 게이트선 RC ≈ 1.1 µs = 1.5 µs로 통과한다. 단, OLED는 문턱전압 보상 1.2 µs가 더해져 2.7 µs → IGZO로도 불가. 그래서 8K 120 Hz는 IGZO + 미니LED LCD가 현실적이고, 8K OLED는 60 Hz에 머문다.

링크: 블랭킹 포함 125.5 Gbps → HDMI 2.1(42.7 Gbps)도 비압축은 불가. DSC 3:1로 41.8 Gbps가 되어 HDMI 2.1에 98 %로 간신히 들어간다. 함정: 3 m에서 PPD는 242로 눈의 한계의 4배다. 이 거리라면 4K로도 PPD 121이라 충분하다. 8K는 1.5 m 이내에서 볼 때만 의미가 있다(1장).

문제 3. VR 헤드셋 패널

렌즈 FOV 100°에서 PPD ≥ 35, 패널 대각 1.3″ (1:1)
90 Hz 이상, MPRT ≤ 3 ms (저잔상)
어떤 백플레인이 필요한가?

정답 펼치기

해상도: PPD 35 × FOV 100° → 가로 3500 화소 이상. 3600 × 3600을 1.3″(한 변 23.3 mm)에 넣으면 피치 6.5 µm, 약 3900 PPI. 유리 기판 TFT는 불가(경고), Si CMOS 백플레인 마이크로OLED가 필요하다(17장). FMM도 이 피치를 못 만들기 때문에 백색 OLED + 컬러필터나 포토 패터닝을 쓴다.

모션: 90 Hz 홀드는 MPRT 8.9 ms → 듀티 25 %로 줄이면 2.2 ms. 대신 평균 휘도가 1/4이 되므로 순간 휘도를 4배로 올려야 하고, 팬케이크 렌즈 효율(~25 %)까지 생각하면 패널은 수천 nits가 필요하다. 링크는 37 Gbps → DSC + D-PHY 4레인 4.5 G(눈당 1링크).

문제 4. 27″ QHD 360 Hz e스포츠 모니터

2560 × 1440, 360 Hz, 10비트, 60 cm 시청
MPRT ≤ 3 ms, 블러 ≤ 3 px @960 px/s
링크(DisplayPort)와 백플레인, 발광 기술 선택

정답 펼치기

백플레인: 360 Hz × 1498행 → 1H = 1.85 µs. a-Si는 필요 2.6 µs로 불가 → IGZO. 발광 기술: LCD의 GtG(~5 ms)는 프레임 시간 2.78 ms보다 길어 잔상이 남는다. OLED/QD-OLED는 GtG ≈ 0.1 ms라 MPRT ≈ 0.8/360 s = 2.2 ms, 960 px/s에서 블러 2.1 px로 요구를 만족한다. QD-OLED + IGZO는 보상 포함 1.74 µs로 1H 안에 아슬아슬하게 들어간다.

링크: 블랭킹 포함 42.7 Gbps. HDMI 2.1(42.67)에 0.1 % 차이로 안 들어간다. DP 2.1 UHBR20 비압축(55 %) 또는 DP 1.4 HBR3 + DSC가 답이다. 대가: 60 cm에서 PPD 45로 텍스트가 약간 거칠고, QD-OLED는 편광판이 없어 주변광 명암비가 낮다(반사율 7 %, 13장).

더 해볼 과제

① 2″ 스마트워치를 AOD 상태(APL 5 %, 1 Hz)로 두고 백플레인을 LTPS ↔ LTPO로 바꿔 보자. ② 14″ 노트북 OLED를 탠덤으로 바꿨을 때 수명과 전력이 어떻게 달라질지 9절 시뮬레이터로 추정해 보자. ③ 자동차 계기판(12.3″, −40–85 °C, 햇빛 아래)이라면 어떤 기술이 유리할까? 8절 반사율과 9장 수명을 함께 고려하자.

핵심 정리

디스플레이 설계는 요구사항 → 결정 변수 → 물리량 → 체감 품질의 연립방정식이며, 한 변수가 여러 출력에 동시에 걸려 트레이드오프가 생긴다.
선명도는 PPI가 아니라 시청 거리를 포함한 PPD로 판단한다. PPD ≈ 60이 시력 1.0 기준이고, 레티나 거리는 $d\approx3438\,p$다.
1H $=1/(f\,V_{\text{tot}})$는 해상도 × 주사율이 커질수록 짧아지며, $5\tau+t_{RC}+t_{\text{comp}}$보다 길어야 충전된다. 대형 8K·고주사율은 a-Si 대신 IGZO, 근안 초고PPI는 Si CMOS가 필요하다.
대역폭은 블랭킹 포함 화소율 × 3b에 비례한다. 링크 페이로드는 인코딩 오버헤드를 뺀 값으로 비교하고, 부족하면 DSC(약 3:1)를 쓴다.
LCD 전력은 APL과 무관(백라이트), OLED는 APL에 비례한다. 교차 APL ≈ $\eta_{\text{OLED}}/\eta_{\text{LCD}}$이며, 다크 모드는 OLED에서만 크게 효과가 있다. 청색이 전력의 큰 몫을 차지한다.
자발광 디스플레이의 피크 휘도는 측정 윈도 크기에 강하게 의존한다(ABL). 스펙의 휘도는 반드시 윈도·APL 조건과 함께 읽는다.
“응답속도 1 ms”는 대개 GtG이며, 체감 블러는 홀드 시간이 지배하는 MPRT가 정한다. MPRT를 줄이려면 주사율을 올리거나 듀티를 줄인다.
색역 면적비는 100 %를 넘을 수 있지만 커버리지는 교집합이라 그럴 수 없다. 동적 명암비는 한 화면 안의 명암비가 아니다.
해상도 ↑ → 개구율 ↓ → 전류 밀도 ↑ → 수명 ↓ 사슬은 공정 마진 $g$가 고정이기 때문이다. 포토 패터닝, 탠덤, Si 백플레인이 이를 꺾는 기술이다.

확인 퀴즈

Q1. 65″ 4K TV(피치 약 375 µm)를 2.5 m에서 볼 때와 6.7″ QHD+ 폰(피치 49.5 µm)을 30 cm에서 볼 때, PPD는?

PPD ≈ πd/(180p). TV: π·2500/(180·0.375) ≈ 116, 폰: π·300/(180·0.0495) ≈ 106. PPI는 7배 차이지만 시청 거리도 8배 이상 차이 나서 상쇄된다.

Q2. 4K(V_tot ≈ 2246) 패널의 주사율을 60 Hz에서 120 Hz로 올리면 1H는?

t_1H = 1/(f·V_tot) = 1/(120·2246) ≈ 3.7 µs. 이 안에 5τ + 게이트선 RC 지연이 끝나야 하므로, 대형 a-Si 패널은 120 Hz가 한계 근처다.

Q3. APL이 낮은 콘텐츠(영화, 다크 모드)와 높은 콘텐츠(흰 바탕 문서)에서 LCD와 OLED의 전력 순위로 옳은 것은?

LCD는 백라이트가 상시 켜져 있어 APL과 무관한 상수, OLED는 APL에 비례하는 직선이다. 흰 화면 효율은 OLED가 낮을 수 있으므로 교차 APL(≈ η_OLED/η_LCD) 이상에서는 LCD가 유리하다.

Q4. 모니터 광고의 “응답속도 1 ms”에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

홀드 시간 1/144 s ≈ 6.9 ms가 블러를 지배한다. MPRT를 1 ms 수준으로 줄이려면 흑삽입(듀티 축소)이나 매우 높은 주사율이 필요하다.

Q5. 어떤 패널의 색역이 “DCI-P3 105 % (면적비)”라고 한다. 옳은 해석은?

커버리지 = 교집합 면적 / 기준 면적 ≤ 100 %. 면적비는 방향을 따지지 않으므로 커버리지보다 클 수 있고, 좌표계(xy vs u′v′)에 따라서도 값이 바뀐다.

Q6. 8K 120 Hz TV를 설계할 때 가장 먼저 a-Si 백플레인을 배제하는 이유는?

a-Si는 대형화에는 가장 유리하지만 이동도가 0.5–1 cm²/V·s로 낮다. 8K 120 Hz의 1H(≈1.9 µs)는 5τ + t_RC보다 짧아 IGZO 같은 산화물 TFT가 필요하다.

Q7. OLED 폰의 PPI를 400에서 800으로 올리되 같은 FMM 공정(마진 g 고정)을 쓰면 무엇이 일어나는가?

AR ≈ (1 − g/p_s)². 피치가 반으로 줄어도 g는 그대로이므로 AR이 급감한다. J ∝ 1/AR, LT ∝ J^−1.7이라 수명이 급격히 줄어든다. 포토 패터닝이나 탠덤이 대안이다.

Q8. 스마트워치의 상시 표시(AOD)를 1 Hz로 구동하려 할 때 LTPO가 필요한 이유는?

저주사율에서는 프레임 사이 유지 시간이 길어져 스위치 누설이 지배적이 된다. LTPS 스위치는 누설로 화소 전압이 떨어져 깜빡임이 생기므로, IGZO 스위치 + LTPS 구동 TFT 조합(LTPO)을 쓴다.