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LG디스플레이 블로그에서는 디스플레이 상식에 대해 알고 싶으신 분들을 위해 ‘디스플레이 상식 사전’ 시리즈를 진행하고 있습니다. 디스플레이에 대한 아주 기본적인 지식부터 심도 있는 단어까지, 이해하기 쉽게 풀어드립니다. 이번 시간에는 고해상도(Hi-Resolution) 트렌드에 힘입어 디스플레이 업계에서 많은 관심을 받고 있는 픽셀(Pixel)에 대해 알아보는 시간을 가져보겠습니다.

 

픽셀(Pixel) 

디지털 이미지를 이루는 가장 작은 단위의 점을 의미

‘Picture Element’를 줄인 것으로, 우리말로는 ‘화소(畵素)’라고 부른다

 

 

픽셀과 해상도의 관계

 

어릴 적 자주 하던 고전 컴퓨터 게임, ‘슈퍼마리오’를 기억하시나요? 게임 공간에서 점프하고, 달리고, 떨어지는 슈퍼 마리오는 하나의 이미지가 아니라, 16X16의 픽셀이 모여 표현해 낸 것인데요. 우리가 일상적으로 접하는 TV, 모니터 안의 영상물 역시 모자이크 그림과 같은 픽셀의 모임으로 구성되어 있습니다.

 

4k word cloud

 

같은 면적 안에 픽셀들이 오밀조밀하게 많이 들어있을수록 해상도가 높은 영상을 얻을 수가 있는데요. 최근 고해상도의 화질로 많은 주목을 받고 있는 4K TV의 경우 가로X세로가 3840X2160으로 무려 8백만 개의 픽셀을 가지고 있죠.

 

<관련 포스팅>

UHD? 4K? 알쏭달쏭한 해상도 구분법!

 

▲ 8백만 화소로 기존 풀HD보다 4배 더 선명한 LG Super 울트라 HDTV / 출처: LG전자

▲ 8백만 화소로 기존 풀HD보다 4배 더 선명한 LG Super 울트라 HDTV / 출처: LG전자

 

픽셀은 어떻게 구동되는 것일까요?

 

휴대폰, TV, 모니터 등 주변의 다양한 디스플레이 안에 존재하는 픽셀들은 어떤 방식으로 구동되고 있는 것일까요? 픽셀의 구동방식은 크게 Direct 구동방식, PM(Passive Matrix) 구동방식, AM(Active Matrix) 구동방식으로 나누어 볼 수 있습니다.

 

1. Direct 구동방식

 

이름에서부터 알 수 있듯이 Direct 구동방식은 구동회로로부터 나온 전선이 각 픽셀에 연결되어 하나하나 제어하는 방식입니다. 이 구동방식은 디지털 시계, 엘리베이터 등에서 사용되고 있는데요. 구동회로에서 전기적 신호를 각 픽셀에 보내어 On/Off 명령을 내리게 되면서 숫자 정보가 표시되는 것이죠. 소비전력이 적게 들고 제조비용이 저렴하지만 복잡한 정보를 표현하기에는 한계가 있습니다.

블로그 컨텐츠_4월(그래픽)_01

▲ Direct 구동방식

 

2. PM(Passive Matrix) 구동방식

 

PM 구동방식은 하나의 라인 전체가 구동하는 방식으로 Direct 구동방식보다 많은 정보를 표현할 수 있습니다. Driver IC(구동 회로)에 연결된 세로전극과 가로전극이 엇갈려 놓여있는 구조인데요. 가로 세로 전극이 서로 엇갈려 겹치는 부분이 하나의 ‘픽셀’이 되는 것이죠. 가로 전극인 Scan Driver IC는 위부터 아래까지 차례로 라인을 선택하는 역할을 하고, 세로 전극인 Data Driver IC는 어느 픽셀에 정보를 넣을지를 선택합니다.

 

블로그 컨텐츠_4월(그래픽)_02

▲ PM(Passive Matrix) 구동방식

 

지하철 전광판 같은 디스플레이가 대표적인 PM 구동방식인데요. 전광판의 정보들은 가로 전극과 세로 전극이 계속 빠르게 움직이며 픽셀들을 제어해서 나타나는 것입니다. 우리 눈에 보이지 않을 정도의 빠른 속도로 말이죠. 그런데 화면이 점점 넓어지고 픽셀이 작아질수록 Scan Driver IC의 속도를 유지하는 것이 어려워집니다. 때문에 PM 구동방식은 고해상도나 동영상과 같은 정보를 표현하는 데에 한계가 있지요.

 

3. AM(Active Matrix) 구동방식

 

능동형 구동이라고도 하는 AM 구동방식은 하나의 소자가 각각 구동하는 방식입니다. PM 구동방식과 비교했을 때 좀 더 진보된 방식이라 할 수 있죠. PM 구동방식처럼 가로 세로 전극의 전압 차이를 이용하지만, AM 구동방식은 박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)와 저장 커패시터(Storage Capacitor: 한 픽셀에 들어온 전압을 한 프레임 내에 유지할 수 있도록 도와주는 장치)를 가지고 있습니다.

 

▲ AM(Active Matrix) 구동방식

▲ AM(Active Matrix) 구동방식

 

스위치 역할을 담당하는 TFT는 크로스 토크(Cross Talk: 픽셀간의 간섭효과에 따라 디스플레이 화질이 선명하지 않게 구현되는 현상)현상을 최소화합니다. 또한, 저장 커패시터는 1프레임 동안 들어온 신호를 저장시켜 일정한 빛을 내도록 하는 역할을 하죠. 이처럼 PM 구동방식에 비해 발광 효율이 개선된 AM 구동방식은 현재의 LCD, OLED에 적용되고 있기 때문에 대부분의 TV, 노트북, 휴대폰, 태블릿 제품은 AM 구동방식이라 할 수 있습니다.

 

▲ OLED에 AM 구동방식을 적용한 LG 올레드 TV / 출처: LG전자

▲ OLED에 AM 구동방식을 적용한 LG 올레드 TV / 출처: LG전자

 

요즘 차세대 HDR 기술을 가장 잘 표현할 수 있다는 평가를 받고 있는 능동형 OLED TV 또한 AM 구동방식인데요. OLED는 별도의 광원(백라이트) 없이, 형광성 유기 화합물에 전류가 흐르면서 빛을 내는 자체발광현상을 이용하여 만든 디스플레이입니다.

 

OLED는 픽셀의 숫자만큼 스위치용 박막 트랜지스터(TFT)와 OLED가 연결되어 있어 픽셀 하나하나의 빛의 양을 조절할 수 있기 때문에 뛰어난 명암비를 표현할 수 있죠. 특히, 검은색을 표현할 때 색을 섞지 않고 발광소자의 전류를 아예 끊어 버리는 능동형 OLED TV는 색의 왜곡 없이 그야말로 ‘완벽한 블랙’을 보여줍니다.

 

<관련 포스팅>

LG 올레드 TV 탐구! ① – 내겐 너무나도 특별한 OLED

LG 올레드 TV 탐구! ② – 세계에서도 인정한 OLED TV

 


고해상도(Hi-Resolution) 트렌드가 계속되는 요즘, 픽셀에 대한 관심은 날로 뜨거워질 것 같은데요. ‘보는 즐거움’을 극대화시킬 픽셀의 역할은 앞으로 어떻게 달라질지, 그리고 그 픽셀들로 이루어진 차세대 디스플레이는 또 어떤 모습으로 탄생할지 궁금해지네요.:D