4K 디스플레이에서 보는 영상의 미래 1편4K 디스플레이에서 보는 영상의 미래 1편

Posted at 2013. 4. 30. 09:30 | Posted in IT/Hardware/Display


▲올해 가장 중요한 이슈는 4K 해상도이다.

이걸 LCD에서 구현하는지 OLED에서 구현하는지가 기술력의 승부처



4K는 필요한가? 올해의 International CES는 여기 저기에서 매일  "4K"의 2문자가 난무하고있다.


 4K는 "고해상도" "광색역" "고대비" "높은 가격"의 머리 글자를 딴 것이다 ......라고하는 것은 전혀 거짓말로 가로 화소수가 4,000 점에 가까운 영상를 형언하는 키워드가된다. 일단 풀HD 화질을 수직 해상도의 화소수로 1080p라고 불렀는데 이번에는 수평화소로 부르는 것은 정말 이상한 느낌이지만, 세상 일반적으로 4K는 3,840 × 2,160 픽셀, 혹은 DCI 규격의 4,096 × 2,160 화소를 말한다. 일본에서는 4K 또는 4K2K라는 것이 많지만, 미국에서는 ULTRA HD (UHD)의 호칭이 정착하고있다.


이번 4K의 분위기는 2010 년 때 3D 입체영상 붐에 가까운것으로 분명 2013년은 "4K영상이 대세"가 되는 한해가 될 것이다.



한국은 4K를 울트라 HDTV라고 UHD라고 부르고 있다.


샤프도 미국에서 울트라HD라고 부르고 있다.



 일반 사용자 중에는 "4K 따위는 필요 없습니다. 왜냐하면 4K 콘텐츠 없으니까 ......"라고하는 소리도 많지만, 실은 그 논리로 간다면 "풀HD 따위 필요없다"라는 결론에 도달 수도있다.


 왜냐하면 실은 풀HD 콘텐츠는 블루레이와 게임정도로, 텔레비전의 메인컨텐츠인 지상파 디지털 방송은 수직해상도를 2분할로 버퍼링하고 프로그래시브화하고 표시하는 것이된다. 즉, 영상 엔진에서 풀HD 된 것을보고있는 것은 풀HD조차 "실제 표시가 아니다"것이 많은 것이다.


 디지털 카메라의 화소수가 1,000 만 화소를 훌쩍 넘어 여전히 화소수를 늘리고있는 것과 같이 디스플레이 장치의 해상도 상승은 당분간 중지되는 것은 없을 것이다.



샤프는 "8K"텔레비전을 전시하였으며. 미래에 4K가 일반화 될 것이다

샤프는 OLED제품을 출붐하지 못했으며 이 제품은 시중의 LED TV방식이다.



 2020 년대에는 8K4K (7,680 × 4,320 화소) 텔레비전 시험 방송이 예정되어있어, 아마 이때까지, 4K 해상도도 "당연한" 존재가되어 버리는 것은 아닐까 싶다.


 그래서, 서론이 길어졌지만 CES2013에서 본 4K 관련 화제를 보내 싶다.



파나소닉은 RGB 인쇄 방식의 투명 전극형 톱에미션 구조를 채용

 

이번 International CES에서 일본 메이커 4K의 OLED 디스플레이 (텔레비전)를 발표 한 것은 소니와 파나소닉의 2 개사였다. 화면 사이즈는 56인치.


파나소닉 4K OLED 디스플레이는 각 RGB의 OLED 화소의 유기 EL 재료를 인쇄 형성 "RGB 올 인쇄 방식"을 채용하고있다.


 인쇄 방식은 일단 도트 피치를 결정하여 인쇄 헤드를 개발해 버리면 이 헤드를 공유하여 화면 크기에 관계없이 생산이 가능하다. 예를 들어, 대형 사이즈로이 인쇄 헤드에서 하나의 대형 패널에 RGB 유기 EL 재료를 형성하고 중소형에서는 동형 인쇄 헤드로 한 번에 여러 개의 패널에 RGB 유기 EL 재료를 형성시키는 ...... 식이다.




 유기 EL 재료를 증착시키는 방식과는 달리, 진공 환경이나 고온 제조 공정이 필요 없기 때문에 생산 공정이 간단하고 비용으로 저렴하기 쉽다는 이점도있다.


 또한 이 방식은 RGB 서브 픽셀을 리얼하게 형성시킬 수 있도록, 펜타일방식이나(아래) 등의 서브 픽셀 렌더링 디스플레이 (SRD) 기술을 이용하지 않고 리얼 해상도 표시 할 수있는 이점이있다.


 그러나 인쇄 방식에 사용되는 청색 (B)의 발광층의 유기 EL 재료는 발광 효율과 수명에 관해서 약하다는 약점이있다.


 이번에 파나소닉이 전시 된 4K 유기 EL 디스플레이 영상에서 암부는 훌륭하지만, 컬러발색에. 전체적으로 노란색톤 같은 것이 나타난다.



▲4K OLED 암부표현력은 죽인다.



▲파나소닉의 방식에서는 흰색에서 노란색톤이 느껴진다.





 이번 파나소닉 4K 유기 EL 디스플레이는 RGB 발광층의 출력 빛에 컬러 필터를 조합하여 색 순도를 높이는 구조로되어있다.


 유기 EL 발광층은 금속 양극과 투명 전극 샌드위치형 구조를 채택하고있어, 유기 EL 발광층에서의 출력 광은 투명 전극을지나 컬러 필터를 통해서 최종 렌더링 된 출력이 이루어진다. 이것은 투명 전극 형 톱 에미 션 구조했다.


 파나소닉 측의 발표는 피크 휘도는 500cd /m 2 . 계조 표현은 각 RGB10bit. 콘트라스트는 300 만 : 1. NTSC 커버 율 100 %. 외형 치수으로 표시 크기가 1233 × 639 (mm)에서 대각선 55.6 인치 (1414mm), 최 박부에서 8.9mm. 무게는 12.4kg 발표되고있다.


 

 파나소닉 4K OLED 56인치

 밝기

 500cd /m 2 

 명암비

 300만:1 (각 RGB10bit)

 NTSC

 100%

 외형치수

 1233 × 639 (mm)
 8.9mm (젤 얇은곳)

 12.4kg



소니는 슈퍼 하이브리드 OLED 방식

 

소니의 4K OLED 디스플레이는 인쇄기술과 진공 증착을 조합한 하이브리드형 주조 방식을 채용하고있다.


인쇄 기술로 형성하여도 문제 없다고하는 적색 발광층과 녹색 발광층 형성에 인쇄 기술을 이용하였고

인쇄 형성과 발광 효율과 수명면에서 어려움이있는 파란색은 파란색 공통층으로 증착 기술 을 이용하여 형성하고있다.




슈퍼 하이브리드 유기 EL의 구조 (소니의 발표 논문에서 인용)

 

이 구조의 유기 EL에 대해 소니는 "슈퍼 하이브리드 유기 EL '라는 명칭을 부여하고있다. 

 또한 이번 4K 유기 EL 디스플레이에서도 지금까지 소니가 유기 EL 디스플레이 기술로 진화시켜 온 슈퍼 톱 에미 션 (STE) 방식을 채용하고있다.


 STE 방식은 각 화소의 출력 빛을 마이크로 캐비티 (미소 공진기)를 통해서 반복 반사시켜 공진시켜 꺼낸다. 꺼내고 싶은 단색에서 벗어난 파장의 빛은 파장이 구비되어 만회하는 구조이므로 발광 효율이 좋고, 게다가 매우 험난하고 잡미가없는 재산의 스펙트럼 빛을 고휘도로 꺼낼 수있는 특성이있다.


 이번에 부스에 전시 된 56인치 4K OLED 디스플레이는 암부표현력은 물론이고 흰색이 아름다운 정도로. 전체 색상 밸런스도 좋다.


 이 특성은 슈퍼 하이브리드 유기 EL 구조의 특성과 STE 방식의 시너지 효과 인 것은 아닐까 생각한다.



▲슈퍼 톱 에미션 구조

▲흑색과 백색이 조합된 경우에도 안정된 대비감을 얻을 수있다.

▲소니는 파나소닉과 달리 흰색이 깔끔하게 구현된다.



화소를 구동하는 TFT 층에 채용되는 산화물 반도체는 ITZO인가!

 

이번 소니, 파나소닉, 두 회사가 발표 한 56인치 OLED 디스플레이는 유기 EL 화소를 구동하는 TFT 회로에 소니와 대만 AUO가 공동 개발한 산화물 반도체 기반의 것이 채용되고 있다. TFT 회로 부분은 소니와 파나소닉 것으로 공통 보이며, 이것이 화면 크기가 같은 원인으로 보인다.


 산화물 반도체에 대한 자세한 설명은 소니도 파나소닉도 없지만, 이것은 인듐 · 주석 · 아연 · 산화 반도체 ITZO은 아닐까 보여지고있다.


 왜냐하면 최근의 SID, IDW 같은 디스플레이 기술 학회에서 소니가 유기 EL 용 TFT 개발에 임한 ITZO 관련 발표가 많기 때문이다. 실제로 각 발표 논문에서 꽤 좋은 연구보고가있다.


 덧붙여이 In-Tin-Zn-O 반도체(인듐-주석-아연 산화물) ...... 별명 ITZO (이트조)은 가시 광선에 투명한 특성이있어, 전자 이동도가 샤프가 실용화 발표한 IGZO (인듐 · 갈륨 · 아연 산화물 : 이그조)의 보다 약 3배의 30cm 2 / Vs 이상 있다고한다.



소니 56 형 4K 유기 EL 디스플레이의 서브 픽셀 구조에 육박

 


"소니가 발표한 56인치 4K OLED 디스플레이는 서브 픽셀 구조가 RGB 스트라이프가 아니다"라는 정보가 있었으므로, 소니 측에 확인한 결과 "대답 할 수 없다"라고했다.


 어쩔 수 없기 때문에, 디지탈 카메라 11 배 망원으로 촬영하려고 한 것이 이쪽의 사진이다.



▲펜타일 구조일까?




픽셀 배열에는 크게 2가지기술이 있는데




RGB방식과 펜타일방식의 차이점.

 

RGB방식이 아니라고 가정하고 펜타일방식이라고 보면은 펜타일 픽셀배치는 

간단하게 말하면 하나의 서브 픽셀을 여러 픽셀 표현에 유용하는 기술로, 디스플레이 패널에 형성하는 서브 픽셀수를 일반 RGB 서브 픽셀 방식에 비해 33% 가량 줄일 수 장점이있다. 덧붙여서, 특허는 미국 nouvoyance 가 특허를 가지고있다.


 이 방식을 채용하면 개구율이 높아 밝기도 높아 풀 RGB 서브 픽셀에 비해 서브 픽셀 수가 적기 때문에 수율 향상을 위해서 그리고 패널 제조 비용을 낮추는 효과도 있다.

 두 번째 가능성은 공통층으로 증착시킨 파란색 서브 픽셀에 녹색 또는 빨간색 서브 픽셀을 그 위에 형성시키는 방식이다. 이렇게하면 외관상, 파랑의 서브 픽셀은 존재하지 않는 것 같습니다. 단색 푸른 빛이 발광하지 않는 빨간색과 녹색의 서브 픽셀의 뒷면에서 나오는 같은 이미지가된다. 양자점 기술 등을 결합하는 조광이 필요한 가능성도 있지만, 유기 EL 화소는 LCD 화소처럼 두께가 아닌 수 μm이므로, 서브 픽셀의 적층 형성은 현실 솔루션으로 실제 연구되고 도있다.


 이번 소니의 4K OLED 디스플레이를 채용하는 슈퍼 하이브리드 유기 EL 방식은 일반적인 파란색 레이어에 R, G 서브 픽셀을 형성하고 있으므로이 방식의 가능성이 있을지도 모른다.


 공간적으로도 파랑만 분리하지 않은 풀 컬러 픽셀 표현 있기 때문에 펜타일방식과 비교하면 해상력면에서도 이점이다.



왼쪽 사진의 부분 확대.

흰색 발광 화소(R+G+B)와 보라색(R+B) 발광 화소와 파랑(B) 발광 화소의 면적비에 주목해 주었으면 한다.

모두 같은 사이즈로 보인다. 그 말은……?




소니와 파나소닉의 유기 EL 공동 개발 프로젝트 진행은?

 

2012 년 6월에 '소니와 파나소닉의 차세대 OLED 패널의 공동 개발에 관한 합의 계약 체결'의 뉴스 가 보도되었지만, 이번 International CES에서의 양사의 4K 유기 EL 디스플레이 전시는 이 공동 개발의 중간 발표인 행위로 파악되고있다.


 실제로 소니와 파나소닉 관계자에게 취재해 보면 이번에 발표 된 것은 양사의 유기 EL 기술을 추렴해 개발이 진행된 것 인 것이라고한다.


 그러나 같은 기술 기반을 개발하고 있어도 의미가 없기 때문에 사용할 부분은 서로의 기술을 공유하여 사용 "알 수없는 분야"및 "추가 연구가 필요한 분야"은 소니, 파나소닉 각각 자신있는 기술을 활용하여 개별적 · 병렬로 개발을 진행시켜 나간다.


 이번에 파나소닉이 RGB 인쇄방식을 선보였고 소니가 하이브리드 방식으로 발표한 것은 바로 각각의 개별 · 병렬 연구 성과라고 볼 수 있다.


 한 업계 관계자는 "비용으로 인쇄 방식이 유리한 것은 틀림 없다"고 말하지만, 화질측면으로 보면 파랑이 약한 특성도 연구개발에서 해결 될 것이라는 전망을 말하고 있었다 .


 다른 업계 관계자는 인쇄방식과 하이브리드 방식을 패널 크기와 제품 등급, 양산성에서 개별적용될 가능성도 강하다고 언급했다.


일본 OLED 디스플레이의 선두주자 소니와 파나소닉은 앞으로도 끊임없은 연구가 필요하다.



2편을 기대하시라...


 


  1. 메가박스 M2관 가보면 2K 느낄 수 있잖아요. 3D 영화인데도 밝기가 하나도 안 죽더군요.

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