7. 갤럭시S8 붉은액정 원인 (2) - 테두리 색상 문제

Posted by 주인장 남보르
2017.05.31 02:09 OLED 이야기/OLED 이슈들

지난 시간에 갤럭시 S8의 붉은액정 문제원인에 대해 이야기를 나누어 보았습니다. 오늘은 제 2탄 붉은 테두리 및 녹색 테두리문제입니다. 인터넷에 테두리 관련한 문제를 살펴보니 붉은테두리 문제도 이슈이지만, 녹색테두리도 이슈이더군요. 무슨색이던 아무튼 문제가 발생했으니 한번 원인을 분석해봅시다.


자.. 거창하게 시작하긴 했는데 무슨 이야기로 운을 떼야할지 막막하군요... ㅋㅋ.. 왜냐하면 이 테두리 문제는 간단하면서도 다양한 분야의 지식이 얇게얇게 알고있어야 이해가 쉽기 때문입니다. 일단 이 현상을 두리뭉술하게라도 이해하기 위해서 필요한 지식들을 살펴봅시다. 


1. 광학 (중학교때 배우는 스넬의 법칙 수준)

2. 분광학 (가시광 스펙트럼을 파장개념으로 이해해야함)

3. 한국어 (한글을 이해할 수 있는 능력)


이번 포스팅을 수월하게 이해하기 위해 여러분이 갖고 계시면 정말 편할 사전지식들은 위와 같습니다. 그러나 결국! '3번 한글을 이해할 수 있는 능력'만 있으면 되도록 한번 정리를 해볼 예정입니다. 잘 따라와 주세요. 만약 이해가 안되시는 부분 있으시면 댓글로 남겨주시면 최대한 상세히 답변드리겠습니다.




<사진1. 여러 갤럭시 시리즈들의 엣지 곡률비교 *출처 : 삼성전자>



자 이게 모든 사건의 시작인 엣지 디스플레이입니다. 소형 모바일용 엣지 디스플레이는 현재 삼성디스플레이에서만 생산가능한 정말 높은 기술 수준의 디스플레이입니다. 디자인적인면, 그립감 개선 등 이전 디스플레이들과는 차별화된 경험을 제공합니다. 물론 표면적인 기술도 어렵지만 양산담당하시는 기술자분들이 겪으셨을 노력들을 생각하면 정말 감탄할 기술입니다. (일반 소비자분들은 체감하기 어렵겠지만 이쪽 분야에 있는 사람으로써는 정말로 그렇게 생각합니다.)


물론 다양한 장점을 가지는 엣지 디스플레이지만 단점으로 또 다양한 문제가 발생되고 있습니다. 저 또한 갤럭시S7 사용자로써 엣지의 단점은 첫째, 터치오류, 둘째, 터치오류에 의한 그립감 상쇄, 셋째, 세번째는 음.. 지금까지 딱히 모르고 있었지만 엣지부분의 색감변화라네요. 갤럭시S7까지는 녹색테두리 문제가 제기되었지만 이 문제가 심하지 않아 이슈가 되지 않았지만 갤럭시S8에서는 붉은액정과 더불어 소프트업데이트로 인한 붉은액정 해결 후에도 남는 붉은 테두리가 문제가 되었습니다.


사진1.을 보시면 갤럭시 S7까지의 엣지는 약간 길면서 곡률이 작습니다. 그러나 갤럭시 노트7에서는 엣지가 짧아지면서 곡률이 굉장히 커진것을 한눈에 알 수 있습니다. 갤럭시S8의 곡률이 정확히 얼마인지 자료를 아무리 찾아도 나오지 않았지만 갤럭시 노트7 수준과 비슷하다는 의견이 많아 아무튼 곡률이 큰 디스플레이라는 것은 간접적으로 알 수 있었습니다. (혹시나 곡률이 제시된 자료나 주소알려주시면 참고하여 글 수정하도록 하겠습니다.)


이 엣지 디스플레이의 핵심인 엣지에서 무슨 일이 벌어지고 있는 건지 한번 알아봅시다.


이 글을 읽고계신 여러분은 대한민국 교과과정을 이수해오신 최소 중학생 이상의 청소년 또는 성인이라고 믿고 시작해보겠습니다. 중학교 과정에서 과학시간에 우리는 스넬의 법칙이라는 것을 배웁니다. 이 블로그의 원칙은 수식은 단 한글자도 사용하지 않는 교양과학 블로그 이기 때문에 스넬의 법칙을 말로 설명해야하는데 너무나도 불가능하군요. 그래서 아래 그림을 한번 보겠습니다.




<사진2. 스넬의 법칙 소개>



기억나시죠?? 다들? 아 왜 목욕탕에서 실제보다 물이 얕아보이는 실험하면서 배우잖아요. 사실 저도 전혀 중학교때 배운 기억이 나지 않습니다. 그러나 아무튼 스넬의 법칙에 따르면 굴절률에 따라 빛이 진행하는 각도가 달라지면서 빛이 들어가는 입사각과 나가는 투사각이 달라지게 되는데요. 이 굴절률이라는 놈은 어렵게 생각하실 필요가 없고 빛이 진행하는 속도의 비율값입니다. 


간단히 정리하자면 빛은 아무것도 존재하지 않는 진공상태에서의 속도가 가장 빠르고 물이나 글래스 등을 통과하면 그만큼 속도가 느려지게 됩니다. 결국 굴절률이란 진공상태의 빛의 속도를 1로 놓고 얼마나 느려지느냐를 비율로 표현한 것입니다. 속도가 진공상태와 비슷하면 1에 가까운 저굴절률이 되고 속도를 만약에 절반으로 늦추게 되면 2라는 큰 굴절률을 갖게 됩니다. 그런데 자연계에 자연상태로 존재하는 거의 대부분은 빛의 속도를 늦추기 때문에 항상 굴절률이 1보다 큰 값을 갖습니다.


굴절률 (n)

1 = 진공에서의 빛의 속도

2 = 빛의 속도를 절반으로 줄여준다. (대부분의 유기물이 이정도 수준 약 1.9정도임.)

3 = 빛의 속도를 1/3으로 줄여준다.


아하 정확히 이해되셧죠?? 그렇다면 !! 왜!! 붉은색 테두리 문제를 알아보려고 들어온 여러분들께 이 스넬의 법칙을 소개드리느냐! 이 이유는 바로~~~ 



그렇습니다. OLED가 시야각이 LCD에 비해 좋다고 좋다고 아무리 외쳐도 시야각이 180도가 되지는 않습니다. 그 이유는 위에 스넬의 법칙 때문입니다. OLED 디스플레이를 이루고 있는 글래스 외의 유기물들의 굴절률들을 고려하더라도 특정 각도 이상이 되면 정면에서 바라보는 것보다 휘도가 떨어지는 것을 알 수 있습니다.




<사진3. 보통 OLED의 시야각 곡선 설명 *원본출처 : 노바테크>



사진3.을 보시면 빨간색으로 그려진 곡선이 OLED의 시야각 곡선입니다. 다른 색들은 OLED에 표면처리 기술들을 적용한 것이니 빨간색 곡선만 유심히 보면 되겠습니다. 분명 0도인 정면에서 휘도가 가장 높고 측면으로 갈 수록 대칭적으로 휘도가 낮아짐을 볼 수 있습니다. 이 말은 분명 OLED도 심하지는 않지만 시야각특성이 존재하고 심하면 과거 구식 LCD들 처럼 색반전까지는 아니지만 어느정도 육안으로 느낄 수 있는 변화들을 느낄 수 있다는 겁니다. 


그러면 사진3.에 나온대로 좌우 70도까지를 즉 140도를 시야각이라고 가정하고(당연히 양산에 적용되는 패널들은 시야각이 훨씬 높습니다.) 한번 엣지디스플레이를 바라보는 우리의 시선을 시뮬레이션 해봅시다.




<사진4. 곡률에 따른 시야각 비교>



사진4.는 곡률(휘어진정도)에 의한 시야각 변화입니다. 갤럭시S8의 곡률도 상당히 고곡률이기때문에 사진4. 아래그림과 같은 현상이 벌어지게 됩니다. 굳이 이런 그림이 아니더라도 이것은 굉장히 상식적인 일이겠지요. 그러면 왜 고 곡률을 가지는 디스플레이가 휘도 감소만 하면 되지 색이 붉거나 녹색으로 보이는 것일까요?? 이것은 위에서 배운 스넬의 법칙과 관련이 있습니다. 스넬의 법칙에서 우리는 굴절률에 따라 이 투사각(OLED 관점에서 시야각이란 투사각이라 할수있음.)이 변한다는 것을 알 수 있었습니다. 그러면 일반적인 유기물의 굴절률를 파장관점에서 보기로 합시다.




<사진5. 유기물질의 파장에 따른 굴절률 변화>



사진5.는 일반적인 유기물질의 굴절률 그래프입니다. 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광 영역은 불투명 RGB 영역으로 하이라이트 해두었습니다. 보이시나요?? 가시광 영역에서의 굴절률 변화는 완전히 드라마틱합니다. 특히나 청색영역에서의 굴절률은 굉장히 고굴절률인것을 알 수 있습니다. 이 말인즉슨, 고굴절률이라는 것은 넓은 영역까지 빛이 투사된다는 것을 알 수있고 시야각이 좋다는 말이겠지요. 이렇듯 색상별로 시야각이 다를 수 밖에 없으니 당연히 엣지로 되어있는 테두리로 갈 수록 눈으로 볼때의 색상변화가 생길 수 밖에 없습니다.


그런데 자료를 조사하면 할 수록 갤럭시S8 테두리의 붉은 현상에 대한 자료를 찾기 힘들었습니다. 사례로 올라오는 붉은 테두리 사진들은 그냥 전체적으로 붉은액정사진들 뿐이었고 실상은 찾기 어려웠습니다. 그런데 붉은액정 업데이트 후 테두리가 녹색처럼 보이는 녹태현상은 사례들도 많았고 사진들도 구하기 쉬었습니다.


제가 드리고 싶은 말은 이론적으로 볼때 청색쪽이 어쩔 수 없이 시야각이 넓다면 테두리 부분은 녹테현상이 일어나야 맞습니다. 




<사진6. 엣지 디스플레이 색상 별 시야각(왼쪽)과 이에 따른 색상변화(오른쪽)



사진6. 처럼 색상별로 시야각이 달라지게 되고 우리는 같은 각도에서 엣지부분을 바라보는 것이라면 청색을 가장많이 보게 되고 녹색, 적색 순으로 휘도 비율이 달라지게 됩니다. 그러면 휘도 감소부분을 녹색은 10%, 적색을 15%라보고 사진6. 오른쪽 처럼 비율을 맞추게 되면 녹테현상 사진과 비슷한 색이 나타나게 됩니다. 사실 조금 색이 다르긴 하지만^^;; OLED를 이루는 많은 유기물층들과 편광판, 글래스들까지의 영향까지 제 판단하에 시뮬레이션 할 수는 없으므로 100% 같게 구현해 낼 수는 없었습니다.


아무튼, 붉은 테두리 현상은 사실상 일어나기 어렵고 위 사진6.와 같이 녹테현상이 일어나는 것이 맞습니다. 그러나 녹테라고 하기에는 상식적으로 생각하기에도 곡면이 있기 때문에 보여지는게 달라지는 것은 당연히 어쩔 수 없는 것 같습니다. 그러나 곡면에 따라 그라데이션 되는 색상은 분명 색에 따른 굴절률 차이로 나타나는 것이기 때문에 굴절률이 각기 다른 유기층 예를 들어 OLED소자에서 가장 광학적인 부분을 많이 차지하는 CPL(Capping layer)층의 굴절률을 색깔별로 달리 적용한다던지 광학적 요소로 해결해야할 문제 같습니다.


붉은색 테두리 색으로 이야기를 시작했는데 결론은 


'소프트웨어 업데이트로 보정한 백색화면에서 테두리가 붉은색을 띄기는 어렵고 녹색비슷한 테두리 색을 보여 줄 수 있으며, 이의 원인은 색상별로 다른 굴절률 때문이 일어나는 일입니다.'


라고 두 줄로 쓰면 그만이었던 이야기를 뭐한다고 이렇게 길게 썻는지 왠지 자괴감이 드는군요....


그럼 다음글에서 만나요~~








당신이 궁금해 할 다른 이야기들

이 댓글을 비밀 댓글로
    • ysdatarec
    • 2017.06.07 10:29
    글 관심있게 잘 읽어보았습니다. 8제품이 아닌 이전 노트7에서도 나타나는 문제라 이 또한 또다른 시스템 결함이 아닐까생각합니다.
    이전 노트7을 아직 사용하고있는데 며칠전부터 액정외곽선인 직사각형 테두리로 붉은색 띠가 생기는 현상이 발생했습니다.
    8개월간 문제없다 갑자기 생기는 것으로보아 기술적인 또다른 결함일수도 있겠다는생각입니다.
    • 네 말씀하신대로 모든 것을 한가지 이유로 설명하기는 힘듭니다. 붉은색 띠가 생기는 스마트폰을 가져다가 다양한 테스트를 해보아야 원인을 추적할 수 있을텐데 제 주위에는 딱히 그런 현상을 보이는 폰이 없군요 ^^;;

      사실 엣지 디스플레이의 테두리는 곡면이라는 구조적 특성 때문에 이 부분을 개선하기는 만만치 않을것 같습니다.

      제가 보기에는 차기 엣지 디스플레이는 테두리 부분의 CPL 물질의 굴절률을 조절해서 차라리 테두리 부분의 시야각을 줄여버리는 방법을 사용하지 않을까 싶습니다.
    • 이수
    • 2018.02.23 11:34
    OLED 에 궁금점을 쉽게 풀이해주셔서 감사합니다.
    많은 도움됩니다.
    수고하세요.
  1. 안녕하세요! 마지막에 말씀하신 것처럼 CPL(Capping layer)층의 굴절률을 색깔별로 달리 적용하려면 어떻게 해야 하나요?
    CPL을 RGB 서브픽셀에 맞게 패터닝하는건 사실상 불가능할텐데, 색상별로 선택적으로 작용하는 CPL 물질을 만들 수가 있는건가요?
    아니면 LCD CF에서 엣지쪽 휘도가 높아 보이는 것을 막기 위해 CF 면적을 엣지쪽만 의도적으로 낮추는데, 비슷한 방법으로 엣지 부분만 Green의 증착 면적을 줄인 Metal mask를 설계한다면 이를 막을 수 있을까요?
    • CPL을 RGB 서브픽셀에 맞게 패터닝하는 것은 기술적으로는 어렵지 않습니다. RGB 서브픽셀을 증착할때 사용한 마스크를 그대로 사용해서 만들면 되는 거니까요.

      그러나 이런 마이너한 문제를 해결하려고 그렇게 공정을 추가해버리면 비용이 올라간다는 문제점이 있습니다. 공정을 한개라도 줄여야할 판에 몇개의 공정을 추가로 진행한다는 것은 굉장히 손해입니다.

      게다가 CPL 재료를 색상별로 따로 개발해야하는데 재료개발에는 상당한 시간과 비용이 들어갑니다. 논문용으로는 그냥 굴절률만 맞추고 특성이 알맞게 나오면 끝이겠지만 양산용으로 사용하려면 재료의 광학적특성, 열안정성, 공정안정성, 양산성 등이 모두 충족해야 합니다. 쉽지 않지요.

      엣지 부분의 특정 픽셀의 증착면적을 줄이는 방법보다는 소프트웨어적으로 엣지 부분의 휘도를 적절히 조절하는 방법이 훨씬 싸고 편하게 먹힐 것 같습니다.

      좋은 질문 감사드립니다.