프론트라이트란?
먼저, 이북 리더기는 "프론트라이트"라는 것을 사용합니다.
화면의 앞에서, 화면을 향해 비추는 빛이라는 뜻입니다. 나를 등지고(?) 말이죠!
사실 프론트라이트가 아예 없어도 이북 리더기 사용에는 지장이 없습니다. 이북 리더기는 사실상 종이책처럼 글씨나 그림, 영상의 형상대로 실제 까만 입자들, 하얀 입자들이 화면 안에 존재하고, 그 입자들에 태양빛이나 실내 조명 등의 외부 광원이 닿아서 반사된 빛을 우리가 보는 방식이거든요.
요즘 스마트폰이 전부 "픽셀 하나하나가 직접 발광"해서 빛이 눈으로 직접 닿는 방식이라면, 이북 리더기는 주변광이 화면에 부딪혀서 눈으로 들어오는 반사광을 이용한 방식이라 눈에 도달하는 에너지의 정도가 달라요. 눈이 훨씬 덜 피로합니다.
그런데 어둠 속에서도 이북 리더기를 쓸 일이 있잖아요. 깜깜하면 이북 리더기는 원래 하나도 안 보이거든요. 그래서 그런 상황에서도 쓸 수 있도록 반사광을 모방한 것이 바로 프론트라이트입니다. (컬러 이북 리더기의 경우 주변광이 이미 있더라도 화면 자체가 기기 특성상 워낙 어둡기 때문에 프론트라이트를 켜고 사용하기도 합니다.)
그럼 이 프론트라이트가 어떻게 작동하는 것인지, 눈에 정말 안 해로운 것인지 살펴보겠습니다?
(O)LED vs LCD vs e잉크 초간단 비교
요즘 대부분의 최신 스마트폰에는 OLED 기술이 쓰입니다. 픽셀 하나하나가 직접 빛나요. OLED라는 표현에서 LE 자체가 "Light Emitting", 즉 빛을 내뿜는다는 뜻입니다.
그런데 우리 핸드폰 화면 깨졌을 때 "액정이 나갔다", "액정 깨졌다" 그런 표현 많이 쓰잖아요. 사실 여기서 액정은 LCD 기술에서 쓰이는 말입니다. 액체 + 결정 = 액체와 결정(고체)의 성질을 동시에 갖고 있다고 해서 액정이라고 부릅니다. 요즘 스마트폰에는 액정이라는 부분이 사실 따로 없는데, 그냥 우리가 버릇이 돼서 화면을 액정이라고 표현하는 거예요.
LCD를 이해하면 이북 리더기는 자동
LCD 기술을 이해하면 이북 리더기의 프론트라이트를 이해하는 게 훨씬 수월해집니다!
먼저, LCD 화면 같은 경우 백라이트가 있습니다. 화면의 뒤에요, 우리를 마주 보고 있겠죠.
그런데 백라이트라고 해서 화면 뒷판 전체에서 빛을 직접 쏜다기보다는, 사이드에서 빛을 쏘면 그 빛을 화면에 고루 펴지게끔 퍼뜨리는 판(도광판)이 따로 있어요. 그럼 그 판을 거쳐서 마치 뒷판 전체가 직접 빛나는 것처럼 보이는 거예요.
빛(Light)은 원래 360도로 아무 방향으로나 진동하면서 퍼져 나가요. 그런데 "편광판"이라는 것을 덧대면 이 진동 방향을 하나로 정렬시킬 수 있습니다. 예를 들어, 세로 방향(ㅣ)으로 된 빛만 걸러내는 편광판을 통과하면 빛은 세로 성분만 남게 됩니다. 즉, '세로로만 진동하는 빛'이 되는 거예요.
이 상태의 빛을 가로 방향(ㅡ)으로 뚫려 있는 편광판에 다시 통과시키려고 하면, 어떻게 될까요?
두 방향이 서로 90도로 완전히 어긋나 있기 때문에 빛이 전혀 통과하지 못합니다. 반대로 '/' 방향처럼 어느 정도 각도가 있는 편광판을 통과시킨다면, 세로 성분 중 그 방향에 일치하는 일부만 통과할 수 있어요.
액정의 역할이 이거예요. 액정에도 픽셀이 있어서 픽셀마다 전압을 다르게 줄 수가 있거든요?
그럼 가한 전압의 크기에 따라 각 픽셀에 있는 액정 입자의 배열이 바뀌는데, 그 배열에 따라 빛을 편광시키는 정도가 달라집니다. 액정은 그러니까 픽셀마다 빛을 얼만큼 통과시킬 것인가를 정하는 역할을 해요.
여기까지 LCD의 구조를 제일 안쪽부터 바깥쪽으로 정리하면...
[백라이트 - 우리가 보게 되는 광원]
[도광판 - 그 빛을 화면에 고루 퍼뜨려 주는 역할]
[편광판 - 빛을 한 방향으로 정렬시키는 역할]
[TFT판 - 액정의 배열을 조절하기 위해 전기를 공급하는 역할]
[액정 - 편광판을 거쳐 이미 정렬된 빛을 액정 입자의 배열을 이용해 다시 편광시키며 빛의 투과량을 조절하는 역할]
자, 여기까지만 보면 화면을 이루는 각 점의 밝고 어두운 정도는 어떻게 조절하는 건지 알 수 있어요.
흑백 화면이라면 이 기술만 있어도 충분히 가능할 것 같습니다.
그런데 색은... 어떻게 입히는 걸까요? 여기서 바로 컬러 필터가 사용됩니다.
컬러 필터
우리 눈에는 원뿔세포라는 시세포가 색깔을 인지하는데, 이 원뿔세포는 세 종류가 있습니다. 각각은 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)에 예민하게 반응해요. 우리는 이 세 색상의 빛을 적절히 조합해서 빨주노초파남보의 색깔을 뇌에서 인지하는 거예요.
그래서 많은 전자기기들은 이 원리를 따라 RGB 세 종류의 빛으로 색깔을 표현합니다.
하나의 픽셀은 RGB의 서브픽셀들로 이루어져 있어요. 그래서 한 픽셀이 "빨간색을 표현하고 싶다"고 하면 R 컬러 필터가 덮여진 서브픽셀에는 빛의 밝기를 원하는 정도로 적당히 주고, GB에 해당하는 서브픽셀에는 빛을 완전히 차단하는 거예요. 그럼 빨간색이 표현되겠죠?
반면, 하얀색을 표현하고 싶다면 RGB가 비슷한 정도로 빛을 투과하도록 놔두면, 세 색상의 빛이 섞이며 우리 눈이 하얀색으로 인식하게 됩니다.
이런 방식은 근본적으로 이북 리더기에서도 그대로 사용돼요. OLED의 경우 "색이 있는 빛" 자체를 소자가 직접 쏜다면, 이북 리더기는 반사광이 컬러 필터를 거치며 색을 표현하는 원리인데, LCD와의 차이는 LCD는 광원이 백라이트, 이북 리더기는 주변광 혹은 프론트라이트인 거죠.
이렇게 컬러 필터층까지 입히고 나면, 그 위에는 터치 패널이 있고, LCD의 구조가 완성됩니다.
백라이트와 프론트라이트의 차이
LCD 기술에서는 "백라이트"가 쓰이며 백라이트는 사실 사이드에 있는 LED 빛을 도광판을 이용해 화면 전체에 고루 퍼뜨린 것이라고 하였습니다. 사실 프론트라이트도 똑같아요. 프론트라이트도 그 배젤 아래에 LED가 숨어 있습니다.
모르는 분들은 "아니, 배젤에 숨어 있는데 그럼 화면의 사이드만 밝아져야지 어떻게 화면 전체가 밝아져?" 하시겠지만 여기까지 읽으신 분들은 이제 아실 겁니다. 빛을 화면에 고루 퍼뜨리는 기술이 존재한다는 걸! 도광판.
도광판은 영어로는 Light Guide Plate라고 합니다. 말 그대로 빛을 특정 경로로 인도(guide)하는 판(plate)인 거죠. 프론트라이트에서는 이 도광판이 최대한 빛이 우리 눈이 아니라 화면 쪽을 향해 흘러갈 수 있도록 설계되어 있습니다, 도광판에 미세하게 새겨진 패턴을 이용해서요.
백라이트와 프론트라이트의 차이를 정리하면
- 기본적으로 프론트라이트는 그냥 주변광이 모자를 때 사용하는 보조용이고 백라이트는 그 자체가 화면을 보기 위한 주요 광원이기 때문에 빛 자체가 더 강하고요,
- 백라이트는 우리 눈을 향해 빛이 가도록 도광판이 설계되어 있지만, 프론트라이트는 빛이 화면을 향하도록, 그래서 그게 반사된 것을 우리가 볼 수 있도록 설계되어 있습니다.
- 그래서 보는 우리 입장에서는 빛의 강도도 프론트라이트가 더 낮고, 반사광이라 덜 부담이 됩니다.
프론트라이트도 엄연히 빛이기 때문에 너무 강하게, 어두운 곳에서 오래 보면 그건 당연히 눈에 부담이 되지만, "핸드폰 빛이 눈에 안 좋다고 해서 이북 리더기를 쓰는 건데 프론트라이트를 사용하면 그 의미가 퇴색되는 거 아닌가?" 하기엔 프론트라이트가 백라이트, OLED보다는 눈에 부담이 훨씬 적습니다!
여기서 마치겠습니다.