3. 아몰레드 번인에 대해 알아보자!! (2) - 현상

시작부터 번인현상인줄 알고 조금 섬뜩하셧죠?? 인위적인 색조절로 번인현상과 동일한 현상을 만들어 보았습니다. 이것이 어떻게 가능한가 하면 삼원색 중 청색(blue) 소자의 수명이 다른색인 적색, 녹색에 비하여 확연히 떨어집니다. 그렇다보니 백색을 표현해야하는 화면이 청색비율이 줄어들면서 색이 변해보이고 흔히 오줌색이라 불리는 누리끼리한 색으로 변하게 됩니다.

<사진2. 번인 현상 재현>

사진2.는 인위적으로 만든 번인현상입니다. 그림에서 보이는 것과 같이 청색의 비율만 줄이면 번인현상과 같은 현상을 만들어 낼 수 있습니다. 일반적으로 나타나는 아몰레드의 번인은 거의 대부분 청색의 밝기저하에 의해 일어나게 됩니다.(물론 특정색만 사용하는 옥외 광고용이나 특정 조건에서는 다를 수 있음.) 그렇다면, 왜 왜 아몰레드는 청색의 밝기만 즉, 청색의 수명만 빨리 줄어들어 위와 같은 번인 현상을 보이게 되는 것일까요?? 이 현상은 삼원색들의 수명에 달려있는데 일반적인 조건에서의 삼원색의 수명은 다음과 같습니다.

소자수명 :

적색 > 녹색 > 청색

(즉, 적색이 가장 수명이 좋고 청색이 낮다)

*에너지 밴드 갭(HOMO-LUMO gap, 호모-루모 갭)

적색 < 녹색 < 청색

(즉, 청색의 에너지 밴드 갭이 가장 크다)

*은 따로 모르셔도 나머지 글 읽는데는 문제없습니다.

여기서 우린 소자수명이 적색이 가장 좋고 청색이 가장 나쁘다는 것은 알았는데, 에너지 밴드라는 개념이 튀어나와 놀라서 창을 꺼버리려고 하고 있음을 알 수 있습니다. 절대 어려운 개념이 아니니 걱정하지 마시고 차근차근 따라와 봅시다. 

OLED에서 특정 물질이 색을 내려면 이 물질이 갖는 HOMO-LUMO라는 물질 고유의 에너지 값을 조절하여 만들면 특정 색에 해당하는 빛을 얻을 수 있습니다. 이 HOMO-LUMO gap을 에너지 밴드 갭이라고 합니다. 그런데 적색은 이 에너지 밴드 갭이 매우 작습니다만 청색으로 갈수록 이 에너지 밴드갭이 커져야 합니다.

이 말은 에너지밴드갭이 작은 적색의 경우 빛을 낼때 유기물 분자들에 큰 에너지가 필요없고 이에 따라 계속 발광하고 있어도 누적데미지가 작을 수 밖에 없습니다. 그러나 청색의 경우 에너지밴드가 가장 크고 심지어 가시광영역에서는 가장 큰 에너지 대역까지 필요하므로 빛을 내는 행위 자체가 분자들에게 큰 데미지를 주게 됩니다. 이것이 누적되면서 청색의 밝기가 다른색에 비하여 금방 떨어지게 되는 것이지요.

그렇다면 청색과 적색의 수명에 얼마만큼의 차이가 있길래 우리가 눈으로 확연히 구분할 정도록 번인현상이 심하게 나타나는지 비교해 봅시다.

<사진3. 적색 & 청색 OLED 소자 수명 비교>

어떠한가요?? 위 소자는 실제 저의 연구소에서 갖고 있는 데이터입니다. 각 각 적색과 청색에 맞게 소자구조 또한 최적화 되어있고 실제 제품 양산에 들어갔던 물질들과 거의 유사한 물질들로 제작된 소자로 대학교에서 논문용으로 사용하는 소자들보다 더 어느정도 퍼포먼스와 신뢰성을 보여주는 물질들임에도 불구하고 청색의 경우 고작 50시간 사용시 밝기(휘도)가 3% 이상 떨어졌습니다. 

(*참고로 이 실험은 배면구조이고 양산구조는 전면구조라 절대적인 비교가 어렵고 이 글 또한 이전 블로그에서 1년전에 쓰여졌던 글임을 참고바랍니다.)

위 실험에서 제시된 1,000nit의 밝기는 일반적인 스마트폰의 최대치의 밝기 수준입니다. 무슨소리냐 스펙상 갤럭시 S7의 최대 밝기가 800nit 정도인데?? 라고 물으실 수 있지만 우리가 스마트폰 화면을 측정하는 밝기는 소자 밝기에서 편광판과 외부 보호글래스를 통과한 이후의 밝기 입니다. 따라서 실제 소자의 밝기는 최대치로 측정되는 밝기보다 더 밝아야합니다.

여기서 주목해야할 것은 적색의 경우는 1000nit 수준에서는 너무 휘도 변화가 없어서 일부러 사용하지도 않는 5,000nit까지 밝기를 올려서 가혹한 조건에서 가속수명을 측정했음에도 불구하고 99.67%로 휘도 변화가 50시간까지 거의 없습니다. 실제로 청색과 같은 1,000nit로 측정하였으면 50시간정도는 거의 변화가 없었을 겁니다. 그럼 우리가 스마트폰을 사고나서 50시간을 똑같이 백색화면을 켜놓았다고 가정하고 적색은 100%상태를 유지하고 청색은 97%의 밝기로 변했다고 가정하면 우리의 눈으로 번인현상을 구분할 수 있을지 한번 아래와 같이 비교해보도록 합시다.

<사진4. 50시간 사용 후 번인 수준 비교>

사진4.는 위에서 언급한대로 청색만 97%의 밝기로 조절한 그림입니다. 제가 듀얼 LCD모니터를 쓰는데 각각의 모니터에서 보는것과 각도마다도 약간 다르게 보이긴 하지만 분명히 경계가 약간 보이고 왼쪽 검은 박스안에 써있는 글자도 어느정도 구분이 가능하군요. 그럼 여기서 중간 결론을 내려보자면 물론 위에 잠깐 괄호글씨로 언급했지만 양산에 사용되는 청색소자는 분명 더 재료와 구조에서 차이가 있겠지만 그래도 경향성은 비슷한 수준이라고 가정하면 50~100시간 정도 스마트폰을 사용하고 나면 우리는 '아씨 번인시작됫네 아오'라고 볼멘소리를 할 수 있는 시간이라는걸 알 수 있습니다.

(*이전 블로그에서 이 글을 쓰고 한참 나중에 알게되었지만 갤럭시 S6에 들어갔던 물질과 S7에 들어갔던 물질의 수명은 현격한 차이가 있음을 알 수 있었습니다. 그래도 경향성은 바뀌지 않으니 참고에 무리는 없을 것 같습니다.)

밝게 쓰면 번인이 더 빨라지나?? YES!!

'밝게 쓰는것과 번인은 상관없어!!' 라며 최대밝기를 항상 만땅으로 해놓으시는 분들을 위해 마지막으로 밝기와 수명과의 상관관계를 한번 알아보고 글을 마치도록 하겠습니다.

<사진5. 청색 OLED소자의 밝기에 따른 수명비교>

자. 사진5를 봐봅시다. 1,000nit에서는 97%의 밝기 변화를 보여주던 청색 OLED가 2,000nit로 구동시켜보니 같은 시간동안 95.8%로 밝기 저하가 더 있었습니다. 실제로 소자의 밝기는 수명에 직접적으로 영향을 미치며 더 밝으면 밝을수록 이 차이는 점점 더 심해집니다. 그러나 청색의 제외한 적색, 녹색 소자의 경우에는 1,000nit 정도의 밝기는 굉장히 낮은 수준으로 데미지 자체가 거의 없기 때문에 수명의 큰 변화가 없습니다. 

위 실험결과를 본다면 청색이 많은 배경화면을 보거나 밝기를 최대치로 사용하게 되면, 스마트폰 화면이 금새 오줌색이 되어버린다는것을 알 수 있습니다. 

여기까지가 이전 블로그에서 정리했던 내용들에서 조금 수정을 한것인데요. 제가 OLED산업계에 있으면서 불과 1년도 안되는 기간 사이에 정말 많은 변화들이 있었습니다만 특히, 이 OLED의 수명쪽은 변화가 컷습니다. 청색소자의 수명이 너무나도 많이 개선되어서 앞으로 나올 최신기종의 OLED가 적용된 디바이스들에서는 번인걱정을 거의 하지 않아도 될 수준으로 개선될 것 같습니다.

그래서 원본글에는 아래와 같은 번인을 줄이는 방법에 대한 요약정리가 있었습니다.

번인을 줄이는 방법 요약 정리!!

정리하자면 번인을 줄이려면

1. 화면 밝기는 자동조절로 맞추는게 유리하다.

   (자동밝기보다 더 낮으면 잘 안보이고, 높으면 금방 오줌된다.)

2. 페이스북과 파란하늘 사진은 보지 않는다.

   (파란색관련한건 보지도 말자.)

이 두가지 였으나 새로히 번인을 피하는 강력한 팁을 드리자면 갤럭시S8 다음 제품이나 앞으로 출시될 아이폰8을 사십시오. 막써도 번인따윈 걱정하지 않아도 될겁니다. 2018년 5월 현재 아직도 해결되지 않음 ^^;;

그럼 다음글에서 만나요!!