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아이폰 LCD와 갤럭시S AMOLED 현미경 비교

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LCD와 AMOLED Display를 비교하는 글들이 국내 및 국외 싸이트에 많이 있습니다.
특히 iPhone 4의 Retina Display와 Galaxy S의 Super AMOLED의 화질을 비교하는 글들이 많이 있습니다.
스마트폰별 디스플레이 특성 비교해 놓은 자료 중 http://www.displaymate.com/Smartphone_ShootOut_1.htm 가 매우 상세하고 객관적이니 참고하시기 바랍니다.

화질에 대한 평가는 개개인의 선호도에 따라 다른 부분이고, 저는 디스플레이 업계에 몸담고 있는 입장에서 각 패널들의 실제 Pixel구조가 궁금해서 비교해 보았습니다.

iPhone 3Gs는 @KyonghoKim 님, iPhone4는 @OyPark 님, Galaxy S는 @LimGyuHo 님께서 빌려주셨습니다. 촬영하려고 보니 Galaxy S는 AMOLED를 사용한 폰들이 그렇듯 UI화면이 모두 Black이라 살짝 고민하다가 Google 웹싸이트에 접속했습니다.

본래 계획은 15배율의 LUPE에 대고 아이폰으로 찍으려고 했는데, 15배로 픽셀구조가 보이는 3Gs와 Galaxy S에 비해 iPhone 4는 전혀 픽셀구조가 보이지않아서, Probe Station에 있는 현미경을 사용하였습니다.

아래는 각 패널을 모두 같은 배율로 촬영하고 한눈에 비교가되도록 배치한 것입니다. 척보기에도 차이가 많이 납니다.

각각 좀더 자세히 살펴보겠습니다.
먼저 iPhone 3Gs는 가장 보편적인(보통의 LCD 모니터와도 동일한) RGB Stripe구조입니다.
그중에서도 IPS LCD(In Plane Switching Liquid Crystal Displays) 방식을 사용하고 있습니다.
백색LED 백라이트가 있고 Color Filter로 붉은색, 녹색, 푸른색 성분을 선택적으로 투과시키는 방식입니다.

다음으로 Galaxy S는 이제는 많은 분들이 알고 계신대로 PenTile구조라 한개의 pixel이 RGB sub-pixel로 구성된 것이 아니라 red+green과 blue+green이 교대로 픽셀을 구성하는 방식입니다.
AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diodes)는 유기물질이 자체발광하는 방식입니다.
픽셀구조를 보면 녹색 sub-pixel의 면적이 제일작고, 붉은 색은 중간, 푸른색이 가장 면적이 큰 것을 알 수 있습니다.

붉은색과 푸른색은 두 pixel마다 하나씩 있지만, 녹색은 모든 pixel에 존재하므로 모든 sub-pixel이 빛을 발할 때 흰색이 되기 위해선 각각의 녹색 sub-pixel은 50%의 밝기를 가져야합니다. 따라서 녹색의 면적이 제일 작아야할 것이고, 자체발광하는 유기물질의 휘도 특성에 차이가 있어서 면적이 다른 것 같습니다. 즉, 푸른색을 내는 유기물질의 휘도(밝기)가 제일 낮다는 말이지요. 사실 제가 패널 엔지니어가 아니라 정확히는 모릅니다. 그리고, 유기물질이 동일한 휘도를 낸다고 하더라도 사람의 눈이 받아들이는 빛의 양은 색상마다 차이가 있는 것도 고려했을 것입니다.

3Gs의 LCD Panel에 비해 빛을 내는 부분이 상대적으로 적습니다. 즉 개구율(Aperture Ratio)가 상대적으로 작은데 이것은 AMOLED에 상대적으로 회로가 많이 필요하거나 아니면 필요이상의 전류소비를 막기 위한 것 같습니다. 지금도 AMOLED가 밝다고 하지만, 배터리문제만 극복한다면 더 밝게 만드는 것도 가능해보입니다.

참고로, AMOLED보다 LCD방식이 어둡다고 말하는 이유는 위에서 잠시 설명한 color filter, 편광판 등을 통과하면서 본래의 흰색 광원보다는 어두워질 수 밖에 없고, AMOLED는 자체적으로 색상을 발광이기 때문에 밝기가 감소되지 않고 그대로 보이기 때문입니다. 하지만, AMOLED는 밝은 화면에서 소비전류가 커지므로 밝기를 제한하기 때문에 AMOLED가 LCD보다 더 밝다고 말하긴 어렵습니다.

다음으로 iPhone 4의 Pixel구조는 이런저런 추측이 있었는데 3Gs와 마찬가지로 IPS 패널이고 Pixel구조자체도 큰 차이가 없어보이나 Pixel크기가 3Gs의 1/4밖에 되지않습니다.

한가지 특이한 점을 발견했는데, 군데군데 푸른색 sub-pixel 한쪽에 까만 점이 보입니다. 어떤 회로를 추가했다는 의미인데 그게 무엇인지는 모르겠습니다. 같이 사진을 살펴보던 @starrida 님은 포토센서(밝기 센서)가 들어갔을 거 같다고 하셨습니다.

마지막으로 패널별로 픽셀크기를 비교해 보겠습니다.
픽셀크기는 해상도와 화면크기만으로 계산이 가능하고 또 자료를 찾아보면 iPhone 3gs: 163ppi, Galaxy S: 233ppi, iPhone 4: 326ppi (ppi: Pixel Per Inch)인 것을 알 수 있지만 직관적으로 비교할 수 있는 그림을 그려보았습니다.
당연한 얘기지만 픽셀크기가 작을 수록 화면이 더 조밀하고 또렷하게 보입니다.

iPhone 3gs, iPhone3, Galaxy S의 화면 구조에 대하여 비교해보았습니다.
서두에 말한 것 처럼 어느 제품의 화질이 더 나은지는 언급하지 않겠습니다. 각각 장점도 있고 단점도 있으니까요. 색재현률, 시야각, 소비전력, 명도 대비 등의 비교는 이 곳 자료를 참고하세요.

여담이지만 2010년에 휴대폰에 960×640 해상도가 사용될 것이란 것은 디스플레이용 반도체를 만드는 저도 정말 상상하지 못했던 일이었습니다. 작년에 거의 같은 해상도의 제품을 만들긴 했지만…
“설마 이렇게 고해상도가 필요하겠어? 패널수율도 안나오는데… 만들어도 얼마나 팔릴까?” 라고 생각하고 있었습니다. 이거 머잖아 정말 핸드폰에 HD화면이 들어갈 상황입니다.

이러한 경쟁으로 인해 눈부시게 빠른 기술발전이 되면 소비자들은 행복합니다. 대개 성능차이에 비해 가격차이는 적은 편이거든요. 날로 높아지는 눈높이 맞추느라 고생하시는 개발자 분들 힘내시란 말로 마무리하겠습니다.

@0donny

글로벌 블로그 인증(?)

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블로그를 운영하면서 재미있는 것은 방문자들이 간혹 회사 홈페이지(?)로 생각하는 경우가 있는 것이다. 조금만 찾아보면 알 수 있을 텐데, 주소가 co.kr이라서인지 아니면 e-mail이 ceo@donny.co.kr 이라서인지 이유는 모르겠지만, 기술관련 문의나 제품 구입문의는 그렇다해도 채용해달라고 이력서를 보내오는 경우도 적지않다.(주로 인도 쪽에서…)

그저께 밤에는 최근에 개발한 제품/기술에 대해서 간만에 블로그에 포스팅을 했는데, 단 몇시간 만에 MIPI Alliance의 트위터에 공지되어버렸다. MIPI Alliance는 Mobile Industry Procesor Interface 표준화 단체이고 Nokia, Intel, Motorola, TI 등의 board member를 포함 전세계 160여개 업체가 참여한다.

내가 별 다른 내용없이 간단히 쓴 글을 MIPI에서 보고 Korean Company에서 개발했다고 공지한 걸보면 뭘 알고 한 것 같기도 하고 뭘 모르고 한 것도 같은… (트윗중에 http://bit.ly/92V5Vb 를 클릭하면 donny.co.kr으로 연결 됨)

다행히 고객이나 구체적인 제품 정보를 언급하지 않았기에 문제가 될 것은 없다.
아무튼 블로그 관리에 좀 더 충실하면서도 조심해야겠다는 생각.

p.s. 관심있는 분들이 계실지 모르지만, 홈피 쥔장의 트위터는 @0donny 입니다.
p.s. 이참에 e-mail은 ceo@donny.co.kr에서 drdonny@gmail.com으로 바꿨습니다. 아이폰에서 관리가 쉬워서요.

http://twitter.com/MIPI_Alliance

2009 WVGA AMOLED Driver IC with MIPI DSI (Display Serial Interface)

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MagnaChip Accelerates Advancement into Smart Phone Driver IC Market

The leading provider of analog and mixed signal semiconductor products, unveils a full scale to advance
the market of display driver chips for smart phones. They started allocating driver IC for smart phones to a Korean-based major ‘A’ mobile phone maker earlier this year.
smart phone equipped with MagnaChip’s AMOLED driver chip was been recognized as an excellent product optimized for functions and capabilities of smart phones.

MagnaChip’s display driver chip for smart phones supports 16 million colors with WVGA resolution and uses the next generation technology of automatic current limit (ACL) and MIPI display serial interface (DSI), which are a good match for smart phones.
As for the vice president of MagnaChip, Hwang Tae-Young that MagnaChip intends to improve its driver chip technology and grow its market power by making a timely supply of high-quality products that are differentiated from the products of its rivals.
and early on, smart phone market is forecast to make a rapid growth of 46 percent per year by 2012.

http://www.oled-display.net/magnachip-accelerates-advancement-into-smart-phone-driver-ic-market

2008 WVGA AMOLED Driver with MDDI 1.2

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MagnaChip Semiconductor announces WVGA resolution supported AMOLED driver chip ? EA8850

A company from Korea called MagnaChip Semiconductor has just announced the EA8850, a new high-end WVGA resolution supported AMOLED driver chip that would give way to more high resolution handsets in the mobile market.

The EA8850 supports WVGA (480RGB x 864) resolution, and at the same time it also works with nHD (360RGB x 640) resolutions. It also supports Qualcomm’s Mobile display digital interface (MDDI) 1.2 technology.

Other features that you might take for granted about the MagnaChip Semiconductor EA8850: support for 16 million colors, automatic brightness control and smart mobile current control.

It wasn’t specified when the Korean company plans to supply this AMOLED driver chip to handset makers, but it should be present in devices that are to be released later this year.

http://www.unwiredview.com/2009/01/10/magnachip-semiconductor-announces-wvga-resolution-supported-amoled-driver-chip-ea8850/

Why MIPI DSI?

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왜 전세계 160개 업체가 MIPI (Mobile Industry Processor Interface)를 채택하고 있는가?
휴대용 디스플레이에 DSI (Display Serial Interface)를 채택할 수 밖에 없는 이유는 사진과 같이 거의 같은 기능의 LCD모듈임에도 배선부가 현저히 줄어든다. 당연히 제품을 컴팩트하게 만들 수 있고 비용또한 절감된다. 또한 최근 중요히 인식되는 EMI (Electromagnetic Interference)를 최소화에도 효과가 있다.

사진만봐도 쓸 수 밖에 없지 않은가?
두 제품 모두 자사에서 만든 제품이고 왼쪽 제품에는 내가 만든 DSI가 탑재되어있다.

2008 TFT LCD Driver IC with MIPI DSI (Display Serial Interface)

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TFT LCD Driver integrates MIPI and DSI on one chip.

August 12, 2008 – Suited for use in mobile phone displays, TA8560 combines MIPI (Mobile Industry Processor Interface) and DSI (Display Serial Interface) onto one driver chip. DSI, based on scalable serial interconnect, provides lower power modes and allows bi-directional communications. It supports 16-, 18-, and 24-bit pixels, buffered and un-buffered display panels, and QVGA (240 x 320) resolution. Chip can drive up to 4 panels from 1 interface and displays up to 16 million colors.

http://news.thomasnet.com/fullstory/TFT-LCD-Driver-integrates-MIPI-and-DSI-on-one-chip-547564

2006 MDDI (Mobile Display Digital Interface)

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MDDI (Mobile Display Digital Interface) is Qualcomm’s technology for high-speed serial interface between their MSM (baseband) chip and the peripheral including display module and camera module.

In 2006, I leaded the development of MDDI IP (Intellectual Property) including analog PHY and logic core.
The IP is successfully evaluated to 300Mbps for a data lane and supports dual display.
I designed my own MDDI logic core that receives 4-bit wise parallelized data and extract packets containing commands and display pixel data and transfer it to various legacy interfaces for the straightforward integration.
It requires only 30% area of Qualcomm’s original MDDI core nonetheless it has the almost the same features.

Working with Qualcomm people was good experience and I still working on MDDI 1.2 with them.

2006 Display Driver IC for Ultimate Slim LCD module

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Since 2005, I have started development of LCD Driver ICs.
With my first product I achieved 25 million sales until now.
I leaded the design and verification for all the logic inside the driver IC such as Timing Controller, Memory Controller and CPU Interface.
Until now I participated 12 projects and many of them is under the mass production.

MIPI (Mobile Industy Processor Interface)

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최근 디스플레이 업계의 화두는 단연코 MIPI이다.
MIPI는 휴대용 기기의 인터페이스를 표준화하는 연합이고 Camera, Display, Audio, Bus등을 비롯한 많은 주제를 다루고 있다.
중요한 것은 이 MIPI에 참여하는 업체가 Intel, Motorola, Nokia, Samsung, TI 등을 비롯하여 전세계 150여개 업체라는 것이다. 이 것 하나만으로도 MIPI에 어느정도의 무게가 실릴 것인지 알 수 있다.

문제는 사공(?)이 많기 때문에 표준화 작업이 당초 예상보다 많이 지연이 되었다는 것이다. 가장 중심이되는 표준은 CSI-2(Camera Serial Interface)와 DSI(Display Serial Interfae)이다. 그 중에서도 더 기능이 복잡한 DSI의 경우 이제 표준화가 마무리되어가는 단계이고, 올해 DSI를 제품에 적용하려는 움직임이 본격화 되고 있다.

이에 따라 우리회사에서도 MIPI DSI지원에 대한 대응이 갑자기 탄력을 받고 있고, 이 때문에 내가 최근 들어 정신없이 바빠졌다. MIPI, MDDI(Mobile Display Digital Interface), CDP(Compact Dispaly Port)를 포함한 모든 고속 인터페이스 기술에 대한 책임을 지고 있는데 MIPI뿐만아니라 CDP와 MDDI 1.2가 적용되는 제품들도 동시에 진행되고 있는 반면 인력이 부족하여 어려움이 적지않다.

인터페이스 기술은 전송속도, 소비전력은 기본이고 호환성이 가장 중요한데, MIPI의 경우 표준화기간이 길고 참여 업체가 많고 설계 의존적인 부분들이 많아 variation이 매우 많을 것으로 예상되며 이에 대한 충분한 대책이 필요하다.

그래서 당분간은 계속 야근 모드… ^^;

Intel의 MID (Mobile Internet Device)

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지금 내가 하고 있는 일에 만족하는 이유는 좋은 회사들과 함께 일할 기회가 많기 때문이다.
지난 주(3월 7일)에 Intel과 함께 MID(Mobile Internet Device)의 개발에 관련하여 회의를 하였다.

MID는 작년 IDF에서 처음 발표되고 올해 CES에 공개되면서 많은 관심을 끌었다.
아래 사진과 동영상을 보면 짐작할 수 있듯이 화려한 모습과 기능을 자랑한다. (Full-browsing이되는 아이폰이라고 보면 될 듯)
사진만 보면 이미 출시된 것 같지만 사실 저건 모형(mock-up)이다. Backlight가 있어서 사진은 그럴싸하지만 실제로 보면 모형티가 좀 난다.

MID에 사용되는 화면의 구동칩을 우리회사에서 개발할 가능성이 적지 않은데 문제는 일정이 얼마나 Intel과 정렬(align) 되는 가이다. 또 System-level Verification을 지원해달라는 요청을 받았다. 내가 직접 만든 모델링을 Intel의 Platform에서 검증할 수 있다면 도움이 많이 될 것 같은데 시간이 부족하여 쉽지않을 것 같다.

Intel의 MID (Mobile Internet Device)

관련 글:
http://blogs.intel.com/technology/2007/09/breaking_barriers_unleashing_c.html
http://www.infoworld.com/article/07/09/19/Intel-details-Moorestown-platform-for-ultramobile-PCs_1.html
http://www.extremetech.com/article2/0,1697,2185295,00.asp