디스플레이 한 장을 이해하는 길은 빛이 눈에 닿는 경로를 거꾸로 따라가는 것이다. 눈이 무엇을 느끼는지(1장, 2장)를 먼저 알고, 그것을 화소 격자(3장)로 쪼갠 다음, 각 화소를 켜는 트랜지스터와 배선(4장, 5장), 빛을 만들거나 조절하는 소자(6장–10장), 시간과 계조를 다루는 신호 체계(11장, 12장, 14장)로 넘어간다. 마지막으로 광학·공정·응용·측정(13장, 15장–18장)을 거쳐 19장에서 전부를 묶어 설계해 본다. 아래 지도의 상자를 누르면 해당 챕터로 이동한다.
그림 20-1. 챕터 지도. 20개 장을 여섯 단계로 묶었다. 가운데 ③ 단계(LCD·백라이트·OLED·픽셀 회로·마이크로LED)가 책의 몸통이며, 같은 단계 안의 장들은 순서를 바꿔 읽어도 된다. 상자를 누르면 해당 장으로 이동한다.
용어집의 14개 카테고리는 이 지도와 거의 겹친다. 예컨대 ‘TFT·회로’는 4장·5장·9장에, ‘모션·HDR’은 11장·12장에 걸쳐 있다. 아래 그림은 한 프레임의 데이터가 빛이 되어 눈에 닿기까지의 경로에 카테고리를 겹쳐 놓은 것이다. 어떤 용어가 이 경로의 어디에서 일하는지 떠올리며 읽으면 훨씬 오래 기억된다.
그림 20-2. 프레임 데이터가 빛이 되어 눈에 닿는 경로와 용어집 카테고리(분홍 글씨). 위 줄은 전기 신호, 아래 줄은 빛의 영역이다. 18장의 측정기는 맨 끝의 ‘눈’을 대신해 같은 양을 숫자로 잰다.
검색으로 확인본문을 읽다 모르는 약어가 나오면 용어집에서 영어·약어로 바로 찾는다. 정의 본문도 검색된다.
카드로 외우기카테고리를 골라 플래시카드를 넘긴다. 앞면만 보고 영어 원어와 정의를 말해 본 뒤 뒤집는다.
퀴즈로 점검38문항을 풀고 챕터별 정답률 막대를 본다. 빨간 막대가 있는 장의 시뮬레이터로 돌아간다.
설계로 마무리19장 플레이그라운드에서 크기·해상도·기술을 바꾸며 용어들이 서로 어떻게 묶이는지 확인한다.
추천 순서: 처음 읽는다면 각 장을 마칠 때마다 이 페이지의 카테고리 칩으로 해당 분야만 걸러 카드 10장을 넘겨 보자. 책을 한 번 다 읽었다면 종합 퀴즈부터 풀고, 틀린 장만 다시 읽는 편이 효율적이다.
용어집
검색창에 한국어(예: 편광), 영어(예: mobility), 약어(예: MPRT) 중 아무것이나 입력하면 바로 걸러진다. 정의 본문도 검색 대상이며, 초성(예: ㅎㄷ → 휘도)으로도 찾을 수 있다. 카테고리 칩으로 범위를 좁히고, ㄱㄴㄷ/ABC 정렬을 바꿀 수 있다. 용어를 누르면 정의와 관련 챕터 링크가 펼쳐진다.
정렬
용어 정의에 적힌 수치(예: LTPS 이동도 50–150 cm²/V·s, 스마트폰 400–550 PPI, OLED 광추출 효율 20–30 %)는 2020년대 양산 제품의 대표 범위다. 정확한 값은 제품·세대마다 다르므로, 숫자보다 자릿수와 대소 관계를 기억하는 것이 중요하다.
오늘의 용어 플래시카드
처음 열면 날짜로 정해진 ‘오늘의 용어’가 나온다. 앞면의 한국어 용어를 보고 영어 원어와 뜻을 떠올린 다음 카드를 눌러(또는 스페이스 키) 뒤집는다. ‘알았다/몰랐다’로 스스로 채점하면 몰랐던 카드가 다음에 더 자주 나온다. 카드 범위는 위 용어집의 카테고리 선택을 따른다.
펜타일은 휘도에 가장 크게 기여하는 G를 화소마다 두고, R·B는 이웃 화소와 번갈아 공유한다. 서브픽셀 렌더링으로 휘도 해상도는 거의 유지하면서 서브픽셀 수와 FMM 개구 밀도를 줄인다. 3장 복습
LTPS TFT가 a-Si TFT보다 OLED 스마트폰 백플레인에 유리한 핵심 이유는?
a-Si는 약 0.5–1 cm²/V·s, LTPS는 약 50–150 cm²/V·s다. 대신 결정립 때문에 Vth 편차가 커서 보상 회로가 필요하고, ELA 공정 때문에 대형 기판에는 불리하다. 4장 복습
LTPO 백플레인에서 일부 스위칭 TFT를 산화물(IGZO)로 바꾸는 주된 목적은?
IGZO는 밴드갭이 약 3 eV로 커서 오프 전류가 10⁻¹³ A 이하 수준이다. 리프레시를 1 Hz까지 낮춰도 전하가 새지 않아 깜빡임 없이 구동 전력을 크게 줄인다. 구동 TFT는 이동도가 높은 LTPS를 그대로 쓴다. 4장 복습
2160행 패널을 120 Hz로 구동할 때 블랭킹을 무시한 한 행의 선택(충전) 시간은 대략?
\( t_\text{line} = 1/(f \cdot N) = 1/(120 \times 2160) \approx 3.86\ \mu s \). 실제로는 블랭킹이 있어 더 짧다. 이 시간 안에 데이터 라인의 RC를 충전해야 하므로 고해상도·고주사율일수록 저저항 배선과 강한 소스 드라이버가 필요하다. 5장 복습
패시브 매트릭스(PM) 구동이 고해상도 대형 화면에 부적합한 근본 이유는?
PM은 선택된 행만 빛나므로 평균 휘도 L을 얻으려면 순간 휘도가 N·L이어야 한다. 1000행이면 1000배다. 액티브 매트릭스는 화소마다 TFT와 저장 커패시터를 두어 프레임 내내 발광을 유지한다. 5장 복습
IPS/FFS 모드의 시야각이 TN보다 넓은 이유로 가장 알맞은 것은?
TN은 전압을 걸면 분자가 비스듬히 일어서서 위·아래에서 볼 때 유효 복굴절이 크게 달라진다(계조 반전). IPS는 분자가 면 안에서만 돌아 경사 시청에서도 위상 지연이 비슷하다. 6장 복습
직교 편광판 사이 IPS 셀에서 액정 광축이 편광 방향과 45°일 때, 550 nm에서 투과가 최대가 되는 위상 지연 Δn·d는?
\( T = \sin^2 2\phi \, \sin^2(\pi \Delta n d/\lambda) \). φ = 45°에서 Δn·d = λ/2 ≈ 275 nm일 때 반파장판처럼 동작해 편광이 90° 돌아간다. Δn ≈ 0.1이면 셀 갭 약 3 µm에 해당한다. 6장 복습
미니LED 로컬 디밍 TV에서 어두운 배경 위 밝은 자막 주변이 뿌옇게 밝아 보이는 ‘헤일로’의 원인은?
존 수천 개 대비 화소는 수백만 개다. LC 명암비(1000–5000:1)로는 켜진 존의 빛 누설을 다 가리지 못한다. 존 수를 늘리고 디밍 알고리즘이 블루밍과 클리핑 사이를 조율한다. 7장 복습
QD 필름 백라이트가 YAG 형광체 백색 LED보다 색역을 넓히는 이유는?
YAG 형광체는 노란 대역 전체(반치폭 100 nm 이상)를 내므로 컬러 필터를 통과한 R·G가 탁해진다. QD는 크기로 피크를 맞춘 좁은 스펙트럼이라 같은 필터로 BT.2020 커버리지 80–90 %대까지 갈 수 있다. 7장 복습
인광 OLED가 이론적으로 내부 양자 효율 100 %에 이를 수 있는 이유는?
전기 주입으로 생긴 엑시톤은 스핀 통계상 단일항 25 %, 삼중항 75 %다. 형광체는 단일항만 발광하지만, 인광체는 계간 전이로 모든 엑시톤을 삼중항에서 발광시킨다. TADF는 역계간 전이로 같은 목표를 이룬다. 8장 복습
내부 양자 효율이 거의 100 %인 OLED도 외부 양자 효율(EQE)이 20–30 %에 머무는 주된 이유는?
유기층 굴절률이 약 1.8이라 고전적 근사 \( \eta_\text{out} \approx 1/(2n^2) \approx 0.15\text{–}0.2 \) 수준이다. 마이크로캐비티, 캡핑층, 저굴절 HTL 등으로 이를 끌어올린다. (편광판 손실은 EQE 정의 밖의 추가 손실이다.) 8장 복습
포화 영역 구동 TFT의 전류가 \( I = k(V_{GS}-V_{th})^2 \)이고 \(V_{GS}-V_{th} = 1\) V이다. 열화로 Vth가 0.1 V 커지면 전류는 약 몇 % 줄어드나?
\( (0.9/1.0)^2 = 0.81 \)이므로 약 19 % 감소한다. 0.1 V 차이가 휘도 19 % 차이로 확대되므로, 2T1C만으로는 화소 간 얼룩이 크게 보인다. 이것이 보상 회로가 필요한 이유다. 9장 복습
7T1C 같은 내부 보상 화소가 구동 TFT의 문턱전압 편차를 상쇄하는 방식은?
보상 구간에서 게이트가 \(V_{data}+V_{th}\) 근처로 정착하면 발광 시 \(V_{GS}-V_{th}\)에 Vth가 사라진다. 카메라로 측정해 보정하는 것은 외부 보상(디머라)이다. 9장 복습
마이크로LED 칩을 10 µm 이하로 줄일수록 외부 양자 효율이 떨어지는 주된 원인은?
둘레/면적 비는 칩 크기에 반비례한다. 측벽 패시베이션(ALD Al₂O₃ 등)과 저전류 밀도에서 효율이 높은 에피 설계가 대책이다. 특히 적색 AlGaInP는 표면 재결합 속도가 커 크기 효과가 심하다. 10장 복습
QD-OLED의 구조를 가장 바르게 설명한 것은?
청색 OLED(탠덤)가 빛을 내고, 화소별로 패터닝된 QD가 청색을 흡수해 적·녹으로 바꾼다. 컬러 필터에 의한 손실이 적고 시야각 색 변화가 작다. 전류로 직접 발광하는 것은 QD-LED(EL-QD)다. 10장 복습
60 Hz 홀드형 디스플레이에서 960 px/s로 움직이는 물체를 눈으로 따라갈 때 지각되는 블러 폭은 대략?
눈은 연속적으로 움직이는데 화면은 한 프레임(16.7 ms) 동안 그대로 있으므로, 그 사이 망막 위에서 960 × 1/60 = 16 px만큼 번진다. 응답 시간이 0이어도 생기는 블러이며, 120 Hz면 8 px, 50 % 흑삽입이면 다시 절반이 된다. 11장 복습
흑삽입(BFI)으로 모션 블러를 줄일 때 치르는 대가로 옳은 것은?
발광 시간을 50 %로 줄이면 MPRT는 절반이 되지만 같은 평균 휘도를 내려면 순간 휘도를 두 배로 올려야 한다. 60 Hz BFI는 깜빡임이 보이기 쉽다. 11장 복습
SMPTE ST 2084(PQ) EOTF의 특징으로 옳은 것은?
PQ는 절대 휘도 체계라 표시 장치가 그 밝기를 못 내면 톤 매핑이 필요하다. SDR과의 호환과 메타데이터 없는 방송을 염두에 둔 것은 HLG다. 12장 복습
8비트에서 그라데이션 밴딩이 보여 10비트로 바꿨다. 채널당 계조 수는 몇 배가 되나?
\(2^{10}/2^{8} = 1024/256 = 4\). 같은 휘도 범위를 네 배 촘촘히 나누므로 한 계단의 대비가 최소 감지 대비 아래로 내려간다. 패널이 8비트라면 디더링이나 FRC로 10비트를 흉내 낸다. 12장 복습
OLED의 원편광판(선편광판 + 1/4 파장판)이 외광 반사를 줄이는 원리는?
외광 반사는 거의 막지만, OLED가 내는 빛도 편광판에서 절반 이상(약 55–58 %) 잃는다. 그래서 컬러 필터를 박막 봉지 위에 올리는 무편광판(POL-less) 구조가 개발됐다. 13장 복습