LCD는 이미지를 내보내지 않습니다. 항상 켜져 있는 흰 백라이트에서 출발해, 거기서 빛을 덜어냅니다. 층마다, 픽셀마다 덜어내다 보면 남는 것이 그림입니다. LCD가 잘하는 모든 것과 LCD에서 잘못되는 모든 것이 이 한 가지 사실에서 나옵니다. 검정은 차단하는 만큼만 좋아지고, 픽셀은 그것을 제어하는 셔터가 반응을 멈출 때 고장 납니다. 이 페이지에서는 층을 순서대로 짚어 가며 데드 픽셀과 스턱 픽셀이 정확히 어디에서 오는지 보여 줍니다.
이 페이지의 내용
- LCD 화면은 어떤 층으로 이루어질까? — 흰 램프를 그림으로 바꾸는 샌드위치 구조
- 액정은 어떻게 빛을 제어할까? — 모든 서브픽셀 뒤에 있는 전기 셔터
- 서브픽셀은 어떻게 색을 만들까? — 필터 셋, 그리고 눈에 점 세 개가 아니라 한 가지 색으로 보이는 이유
- IPS, VA, TN 패널의 차이는? — 같은 액정을 배열하는 세 가지 방식과 서로 다른 절충
- OLED는 LCD와 어떻게 다를까? — 백라이트가 아예 없다는 점과 그것이 고장 양상에 미치는 영향
- LCD 화면에 데드 픽셀과 스턱 픽셀이 생기는 이유는? — 각 결함이 이 구조의 어느 지점에서 생기는지, 그리고 어느 쪽이 고쳐지는지
- LCD 화면은 어떻게 테스트할까? — 각 단색이 층에 관해 무엇을 드러내는지
LCD 화면은 어떤 층으로 이루어질까?
LCD 패널은 층을 쌓아 올린 구조이고, 빛은 여러분에게 오는 동안 그 층을 모두 통과합니다.
- 백라이트. 패널 뒤에 깔린 흰색 LED 판으로, 화면이 켜져 있는 동안 늘 켜져 있습니다. 이미지를 만들기 위해 변하는 일은 없습니다.
- 확산판. 그 빛을 고르게 퍼뜨려 LED 근처만 더 밝아지지 않게 합니다.
- 첫 번째 편광판. 빛을 하나의 방향으로만 걸러 냅니다. 한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키는 좁은 틈이라고 보면 됩니다.
- 액정층, 셀로 나뉘어 있고 — 서브픽셀당 하나씩 — 각각 자체 트랜지스터를 가집니다.
- 컬러 필터. 빨강, 초록, 파랑이 각 셀 위에 하나씩 놓입니다.
- 두 번째 편광판, 첫 번째로부터 90° 돌아가 있습니다.
교차된 두 편광판이 핵심입니다. 이 둘만 있으면 사실상 모든 빛을 막습니다. 첫 번째를 통과한 빛은 두 번째에는 방향이 맞지 않기 때문입니다. 액정은 그 사이에 자리 잡고, 셀마다 빛을 돌려서 통과시킬지 말지를 결정합니다.
액정은 어떻게 빛을 제어할까?
액정은 이 기술이 그런 이름을 갖게 된 이유입니다. 액체처럼 흐르면서도 분자는 결정처럼 정렬을 유지하는 물질 상태입니다. 그 정렬은 작은 전압으로 바꿀 수 있고, 그러면 통과하는 빛에 일어나는 일도 달라집니다.
전압이 없을 때 분자는 비틀린 배열을 이루어, 통과하는 빛을 90° 돌려 놓습니다. 그러면 두 번째 편광판과 방향이 정확히 맞아떨어집니다. 빛은 통과하고 서브픽셀은 밝아집니다.
전압을 걸면 분자가 곧게 섭니다. 빛은 더 이상 돌아가지 않고, 맞지 않는 방향으로 두 번째 편광판에 닿아 막힙니다. 서브픽셀은 어두워집니다. 그 사이에서 전압을 조절하면 밝기가 연속적으로 달라지고, 패널이 켜짐과 꺼짐만이 아니라 계조를 만들어 내는 방식이 바로 이것입니다.
그러니 서브픽셀 하나하나가 전기로 제어되는 셔터이고, 패널은 그것 수백만 개가 각자 독립적으로 움직이는 것입니다. 여기서는 어떤 것도 빛을 만들지 않습니다. 각 셀은 뒤에 있는 백라이트에서 빼는 일만 할 수 있습니다. LCD의 검정이 사실은 아주 어두운 회색인 이유, 그리고 완전히 어두운 방에서 그 차이가 드러나는 이유가 이것입니다. 화면 명암비 테스트로 여러분의 패널이 그 어두운 계조를 얼마나 잘 갈라내는지 확인할 수 있습니다.
서브픽셀은 어떻게 색을 만들까?
모든 픽셀은 나란히 놓인 서브픽셀 세 개이고, 그 위에는 각각 컬러 필터가 하나씩 있습니다. 하나는 빨강, 하나는 초록, 하나는 파랑입니다. 각각의 뒤에 있는 액정 셀이 얼마나 많은 빛을 통과시킬지 정하고, 여러분의 눈은 셋을 하나의 색으로 섞어 받아들입니다. 보통의 시청 거리에서는 따로 구분하기에는 너무 작기 때문입니다.
셋 모두 최대 밝기면 흰색이 됩니다. 셋 모두 닫히면 검정이 됩니다. 파랑을 닫고 빨강과 초록이면 노랑, 초록과 파랑이면 청록이 됩니다. 서브픽셀당 256단계면 대략 1,670만 가지 조합이 되고, 사양표의 “1,670만 색”이 여기서 나옵니다.
요즘 휴대폰 패널은 인치당 300픽셀을 넘기는데, 이는 사람 눈이 팔 길이 거리에서 개별 점을 더 이상 구분하지 못하게 되는 지점쯤입니다. 그 밀도는 휴대폰에서 서브픽셀 하나의 고장이, 크고 성긴 TV 패널에서 같은 고장을 찾는 것보다 훨씬 어려운 이유이기도 합니다.
IPS, VA, TN 패널의 차이는?
셋 다 위의 층을 쓰는 LCD입니다. 다른 것은 액정이 어떻게 배열되고 어느 방향으로 움직이는가이며, 그 차이가 정말로 다른 화면을 만들어 냅니다.
- IPS는 액정을 패널과 나란히 배열하고 그 평면 안에서 회전시킵니다. 색 정확도가 가장 좋고 시야각은 압도적으로 뛰어나며, 휴대폰과 태블릿, 디자인 작업에 쓰이는 모든 기기에서 주류가 된 이유가 그것입니다. 예전에는 느린 편이었지만 요즘 IPS는 대부분의 게임에 충분히 빠릅니다.
- VA는 액정을 패널에 수직으로 세웁니다. 닫혔을 때 빛을 훨씬 효과적으로 막아 명암비가 크게 높고 검정이 정말로 어둡게 보입니다 — TV에서 흔히 쓰는 선택입니다. 대가는 정면에서 벗어날 때 생기는 색 변화입니다.
- TN은 원래의 비틀린 배열입니다. 저렴하고 매우 빠르지만 색과 시야각이 눈에 띄게 나쁩니다. 지금은 주로 보급형과 고주사율 게이밍 화면에 한정되어 있습니다.
패널 종류는 어떤 픽셀 결함을 예상해야 하는지도 바꿉니다. 값싼 패널일수록 대체로 더 많이 보이는데, 이유는 단순합니다. 제조 공차가 더 느슨하기 때문입니다.
OLED는 LCD와 어떻게 다를까?
OLED는 백라이트와 편광판, 액정을 통째로 없앱니다. 서브픽셀 하나하나가 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 유기 화합물입니다. 검정을 표시할 때 OLED 픽셀은 그냥 꺼집니다. 뒤에 막아야 할 램프가 없으니 검정은 진짜 검정이고 명암비는 사실상 무제한입니다.
그 차이는 두 기술이 고장 나는 방식을 바꾸며, 결함을 진단할 때는 이 점이 아주 중요합니다.
- LCD는 스턱 픽셀 쪽으로 고장 납니다. 반응을 멈춘 액정 셀은 막아야 할 때 백라이트를 통과시켜, 영구히 켜진 점을 만듭니다 — 되살릴 수 있는 경우가 많습니다.
- OLED는 데드 픽셀 쪽으로 고장 납니다. 새어 나올 백라이트가 없으니 고장 난 서브픽셀은 밝아지는 대신 꺼지고 — 되살릴 수 없습니다.
- OLED는 또한 고르지 않게 노화합니다. 유기 화합물은 쓸수록 어두워지고 파랑이 가장 빨리 어두워지는데, 그것이 번인의 원인입니다. LCD는 이렇지 않습니다.
OLED의 픽셀 결함에서 LCD용 해결책이 왜 통하지 않는지 다룹니다.
LCD 화면에 데드 픽셀과 스턱 픽셀이 생기는 이유는?
이제 구조가 결함을 정확히 설명해 줍니다. 서브픽셀은 저마다 자기 박막 트랜지스터에 의존하고, 1080p 패널에는 그것이 약 600만 개 들어 있습니다.
데드 픽셀은 전원 공급을 완전히 멈춘 트랜지스터입니다. 셀을 구동할 수 없어 서브픽셀 셋이 모두 어둡게 남고, 그 픽셀은 검은 점으로 보입니다. 신호를 보낼 대상이 남아 있지 않으며, 어떤 소프트웨어로도 되살릴 수 없는 이유가 바로 그것입니다.
스턱 픽셀은 전원은 있지만 전환을 멈춘 트랜지스터입니다. 셀이 한 위치에 얼어붙어, 패널이 무엇을 표시하라고 지시받든 컬러 필터를 통해 일정한 양의 빛을 계속 내보냅니다. 전자 회로는 아직 살아 있으므로 빠른 속도로 색을 통과시키면 이따금 풀리기도 하는데, 깜빡임 방식의 근거가 전부 여기에 있습니다.
백라이트 누출은 완전히 별개의 세 번째 현상이며, 픽셀 결함으로 오진되는 일이 끊이지 않습니다. 층이 완벽하게 밀착되지 않은 패널 가장자리로 빛이 새어 나오는 것으로, 검은 화면의 모서리에서 더 밝은 부분으로 보입니다. 결함이 난 픽셀은 하나도 없고, 어떤 소프트웨어로도 달라지지 않습니다.
LCD 화면은 어떻게 테스트할까?
구조를 알면 테스트는 간단해집니다. 전체 화면 색마다 서로 다른 층에 질문을 던지기 때문입니다.
- 검정은 통과시키면 안 되는데 빛을 통과시키는 모든 것을 드러냅니다. 스턱 픽셀, 백라이트 누출, 그리고 구름 현상입니다.
- 흰색은 빛을 통과시키지 못하는 모든 것을 드러냅니다. 데드 픽셀과 유리 위의 먼지입니다.
- 빨강, 초록, 파랑은 개별 서브픽셀을 갈라냅니다. 고장 난 서브픽셀 하나는 자기 색 위에서는 숨고 나머지 두 색에서 분명하게 드러납니다.
- 회색은 백라이트 전반의 균일도 문제와 밴딩을 드러냅니다.
데드 픽셀 테스트를 실행하는 방법에서 결과를 믿을 만하게 만드는 준비 과정을 다루고, LCD 화면 건강 가이드는 픽셀 테스트에 명암비, 균일도, 백라이트 점검을 더합니다.
