[IT講義室] 미니LED, 로컬 디밍은 무슨 技術일까?
[IT東亞 권택경 記者] 요즘엔 技術 發展이 빠르다 보니 나날이 새로운 用語와 槪念이 登場하는 듯한 氣分이 든다. TV나 모니터를 하나 살 때도 每番 알아야 할 單語가 많다. FHD니 UHD니 HDR이니… 어떻게 工夫해서 알아내고 나면 또 새로운 技術과 用語가 나와서 머릿속을 複雜하게 만든다. 最近 디스플레이 市場에서는 ‘미니 LED’니 ‘로컬 디밍’이니 하는 單語가 많이 言及되던데, 이건 또 뭘까?
빛으로 어둠을 表現하는 LCD의 限界 克服하는 ‘디밍’
로컬 디밍을 理解하려면 먼저 LCD 原理를 理解해야 한다. LCD(Liquid Crystal Display)는 스스로 빛을 낼 수 없는 패널이다. 그래서 ‘백라이트 유닛’이라는 照明이 必要하다. 이 照明 앞에 畵面을 表現할 때 必要한 여러 機能을 나눠 가지는 偏光板, 液晶(Liquid Crystal), 컬러필터 等을 겹쳐놓은 게 우리가 쓰는 LCD의 構造다.
液晶은 電氣 信號에 따라 配列을 바꾸며 通過되는 빛의 量을 調節한다 (出處=三星디스플레이)
여기서 液晶은 빛을 얼마나 通過시킬지를 決定하는 役割을 한다. 液晶을 通過한 빛은 컬러필터를 거치면서 色을 表現한다. 컬러필터는 빛의 三原色人 빨간色, 草綠色, 파란色으로 이뤄져 있는데, 各各의 色에 얼마나 빛을 通過시킬지를 調節하는 方式으로 三原色을 願하는 대로 組合하면 願하는 色을 表現할 수 있다. 例를 들어 畵面에 노란色을 表示하고 싶다면, 빨간色과 草綠色을 表現하는 部分에만 빛을 통과시키고, 파란色을 通過하는 빛은 遮斷하는 式이다.
그렇다면 검은色을 表現하고 싶을 때는 어떻게 하면 될까? 모든 빛을 遮斷하면 된다. 그런데 LCD는 빛을 아무리 遮斷하려고 해도 完璧히 遮斷할 수 없는 構造的 限界가 있다. 흔히 ‘빛샘’ 現象이라고 부르는, 검은 畵面에 빛이 새어 나오는 現象이 發生하는 게 그 例다. ‘빛으로 어둠을 表現한다’는 根本的인 矛盾에서 發生하는 限界라고도 할 수 있다.
이걸 克服하기 위한 技術이 ‘디밍’이다. 디밍이란 건 빛의 밝기를 낮추는 걸 말한다. 짙은 검은色을 表現하고 싶다면 液晶으로 빛을 遮斷할 게 아니라 아예 백라이트 유닛 밝기를 낮춰버리면 되지 않겠는가?
이 백라이트 유닛 全體 밝기를 一括的으로 調節하는 걸 ‘글로벌 디밍’이라고 한다. 예전에 出市된 PC 모니터 中에는 ‘動的 明暗比’라는 機能이 包含된 製品이 많았는데, 어두운 畵面에서는 畵面 全體를 어둡게, 밝은 畵面에서는 畵面 全體를 밝게 表現하는 機能이다. 이 ‘動的 明暗比’ 機能이 글로벌 디밍의 代表的인 活用 例示라고 할 수 있다.
液晶으로 백라이트에서 나오는 빛을 遮斷하는 게 아니라, 백라이트 自體를 꺼버리는 게 基本的인 디밍의 原理다 (出處=LG디스플레이 블로그)
로컬 디밍은 이 글로벌 디밍이 한層 더 進化한 槪念이다. 글로벌 디밍과 달리 畵面을 分割해서 特定 部分의 밝기만을 調節할 수 있다. 어두운 部分과 밝은 部分이 한 場面에 같이 있을 때, 로컬 디밍을 活用하면 어두운 部分만 밝기를 낮출 수 있다. 이러면 어두운 部分이 빛샘 때문에 희멀겋게 뜨는 現象을 막을 수 있다.
例를 들어 밤하늘에 달이 빛나는 場面을 담은 畵面을 標示할 때를 생각해보자. 로컬 디밍을 活用하면 달빛이 닿지 않는 곳은 漆黑같이 어둡게 表現하면서도, 달은 밝게 表現할 수 있다. 結果的으로 어두운 部分은 더 어둡게, 밝은 部分은 더 밝게 表現하면서 明暗比를 改善할 수 있다. HDR(高明暗比) 技術에도 로컬 디밍이 重要한 理由다.
HDR은 現實의 豐富한 色과 明暗(빛과 어둠)을 畵面에 그대로 담고자 하는 技術을 말한다. 以前에는 技術 限界로 撮影, 電送, 送出 모든 過程에서 實際 우리가 눈으로 보는 現實보다 못한 畵面을 봐야 했다. 그러나 技術이 發展하면서 以前보다 훨씬 現實에 가까운 畵面을 表現할 수 있게 됐다. FHD, UHD 같은 用語로 表現되는 解像度가 畵面을 얼마나 仔細하고 細密하게 表現할 수 있는지를 가리키는 말이라면, HDR은 色相과 明暗을 實際와 類似하게 表現할 수 있는 機能을 가리키는 말이라고 理解하면 된다.
HDR 效果를 제대로 表現하려면 TV나 모니터가 色相과 明暗을 表現하는 能力이 一定 水準 以上이 되어야 한다. 다시 말해 디스플레이의 明暗比가 높을수록 HDR 效果도 커진다. 그래서 로컬 디밍을 適用해 明暗比를 改善한 製品일수록 HDR을 具現하는 能力이 뛰어나다.
디스플레이 技術 標準을 定하는 協會인 베社(VESA)에서는 TV나 모니터가 HDR 效果를 얼마나 잘 具現하느냐에 따라서 HDR 400, HDR 500, HDR 600, HDR 1000 等으로 나뉜 認證을 附與하고 있다. 數字가 높아질수록 HDR 性能도 더 뛰어나다는 意味다. 最小限의 基準인 HDR 400 認證은 글로벌 디밍만으로도 받을 수 있지만, HDR 500 以上 認證을 받으려면 로컬 디밍을 支援해야 한다.
CCFL과 LED, 엣지型과 直下型의 差異는?
로컬 디밍이 可能해진 건 以前보다 백라이트 유닛이 發展했기 때문이다. 畵面 밝기를 部分마다 나눠서 調節하려면 백라이트 유닛度 그만큼 잘게 나뉘어 있어야 한다. 2010年代 以前까지는 백라이트에 螢光燈과 비슷한 原理인 CCFL 照明을 많이 썼다. 생긴 것도 螢光燈을 닮아 길쭉한 形態인데, 이 CCFL 照明을 여러 個 一列로 配置한 게 旣存 TV나 모니터에서 쓰던 백라이트 유닛이었다. 그러다 보니 畵面 特定 部分만 밝기를 調節하는 로컬 디밍이 不可能했다.
백라이트 技術이 發展하면서 細細한 로컬 디밍이 可能해졌다 (出處=LG電子)
反面 最近 出市되는 TV나 모니터는 大部分은 작은 點 形態의 LED 照明을 使用한다. CCFL과 달리 畵面 全體에 個別的인 鑛員을 고르게 配置할 수 있으니, 願하는 部分만 밝기를 調節하는 ‘로컬 디밍’이 可能하다.
다만 LED 백라이트를 쓴 TV나 모니터가 모두 LED 照明을 고르게 配置하는 方式으로 만들어지는 건 아니다. 畵面 모서리에만 LED를 配置한 뒤 道光板이란 걸 使用해서 빛을 퍼트리는 方式으로 作動하는 境遇도 있는데, 이런 方式을 엣지(Edge)型이라고 한다. 反面, 畵面 全體에 LED를 配置한 건 직하(Full Array)型이라고 한다.
엣지型은 畵面 모서리, 直下型은 畵面 全體에 LED를 配置한다 (出處=LG디스플레이)
엣지型은 만드는 費用도 덜 들고 더 얇게 만들 수 있는 長點이 있지만 아무래도 直下型에 비해 밝기나 色相 表現이 均一하지 못하다. 反對로 直下型은 더 均一한 밝기와 色相을 具現할 수 있지만 價格이 더 비싸다. 그러나 眞正한 HDR 效果를 體驗하고 싶다면 直下型 製品을 購買하는 게 좋다. 光源이 細細하게 나뉘어져 있을수록, 로컬 디밍으로 制御할 수 있는 '로컬 디밍 존'도 더 많아진다. 로컬 디밍 존이 많으면 많을수록 HDR 效果도 더 커진다.
LED TV, OLED TV 差異는?
한 가지 알아둬야 할 點은 흔히 말하는 LED TV와 OLED TV는 다르다는 것이다. LED TV는 백라이트 유닛으로 LED 照明을 쓴 LCD 패널이고, OLED TV는 패널 自體가 스스로 빛을 내는 OLED(有機發光다이오드)로 이뤄진 TV다. 最近에는 거의 모든 LCD가 LED를 백라이트 使用하기 때문에 錯覺할 餘地가 적지만, 한창 CCFL에서 LED 方式으로 넘어가던 時期에 비슷한 用語 때문에 消費者 混亂을 부추기기도 했다.
參考로, OLED에는 위에서 말한 LCD의 技術的 限界가 適用되지 않는다. OLED는 LCD와 달리 畵面 小子 하나하나가 스스로 빛을 내는 方式이기 때문이다. OLED는 어둠을 表現할 때 畵面 小子 自體를 꺼버릴 수 있기 때문에 完全한 어둠을 아무런 어려움 없이 具現할 수 있다. 글로벌 디밍, 로컬 디밍을 넘어선 畵面 小子 單位의 ‘픽셀 디밍’을 具現할 수 있는 셈이다.
勿論 OLED에도 長點만 있는 건 아니다. 一旦 LCD보다 收率이 떨어지고 生産單價度 높아 價格이 비싸다. 어둠을 表現하는 能力은 LCD보다 월등하지만 反對로 밝기를 表現하는 能力은 LCD보다 떨어지는 것도 短點이다. OLED 素子의 耐久性 限界로 인한 畵面 熱火(번인) 現象도 痼疾的인 問題點으로 꼽힌다.
더 發展한 LCD, 미니LED
OLED에도, LCD에도 各各 固有한 短點이 있기 때문에 製造社들은 이 短點을 克服하기 위해 여러 新素材와 技術을 考案 中이다. 그中 現在 注目받고 있는 것 中 하나가 바로 미니LED다. 미니LED는 LCD 백라이트에 使用하는 LED를 只今보다 더 작게 만든 것을 말한다.
旣存 LCD의 境遇, LED 個數가 많아봤자 數千 個 水準이었다면 미니LED를 適用하면 數萬 個 水準까지 늘릴 수 있다. LED가 더 작아지고, 촘촘해지고, 많아진 만큼 밝기를 表現하는 能力도 以前보다 뛰어나고, 로컬 디밍도 더 細細하게 할 수 있으니 어둠을 表現하는 能力도 極大化 할 수 있다.
애플이 지난 4月 發表한 新型 아이패드 프로 12.9인치 모델. 미니LED 適用으로 LED 백라이트는 1萬 個 以上, 로컬 디밍 존은 2500個 以上으로 늘렸다 (出處=애플코리아)
지난 4月 公開된 아이패드 프로 12.9인치 새 모델에도 미니LED 技術이 適用됐는데, 애플에 따르면 LED는 1萬 個 以上, 로컬 디밍 존度 2500個 以上이다. 로컬 디밍 존이 2500個 以上이라는 건 畵面 밝기를 分割해서 調節할 수 있는 領域이 2500個 以上이라는 뜻이다. 旣存 LCD 製品들은 數十 個에서 數百 個 水準이었다.
‘LED 個數=로컬 디밍 존’李 아닌 건, 로컬 디밍을 制御하는 컨트롤러 部品 性能에도 限界가 있기 때문이다. 이 때문에 앞으로는 이 컨트롤러 性能도 미니LED 디스플레이 技術 發展에 있어서 重要한 關鍵이 될 수 있다.
글 / IT東亞 권택경 (tk@itdonga.com)
