전자종이

1 개요

Electronic-Paper, Electronic-Ink.

디스플레이의 한 종류로, LCD나 OLED와는 달리 발광 소자 대신 흑백 색상의 입자들이 포함된 작은 캡슐 형태의 화소를 사용한다. 각각의 캡슐에 전하를 가해 색상 입자들의 배열을 변화시켜 화상을 표현하는 방식이다. 현재 E-INK사에서만 제조되는 것으로 알려져 있으며, 비즈플랙스, 펄, 카르타로 이어지는 세대교체가 진행됐다. 주요 개선사항은 명암비다.

주로 E북 리더에 탑재된다. 전자책 참조.[1]

1.1 장점

  • 가볍고 얇다.
백라이트가 필요없기 때문에 OLED처럼 얇게 만들 수 있고, 접거나 휘어지는 화면도 구현 가능하다.
  • 대기 상태에서 전력 소모가 매우 적다.
화소가 발광하는 형식이 아니며 픽셀의 내용이 변화할 때만 전기를 이용하기 때문에 정지 화면을 계속 띄워놓을 때는 전기가 필요없다. 다른 디스플레이가 시간으로 사용기간을 표기하는 데 비해 전자잉크는 페이지 수로 표기한다. 보통 전자책의 경우엔 한 번 충전하면 거의 한 달이나 사용 가능할 정도다. 샘은 그딴거 없다
  • 내구성이 좋다.
백라이트나 유기물질의 수명에 비하면 거의 반영구적이라고 할 수 있다.
  • 복사기로 복사가 된다.
일반적인 스마트폰이나 태블릿, 컴퓨터 모니터 디스플레이는 내부 소자들이 자체발광하여 화면에 표시를 하는 방식이므로 복사기에 대고 복사를 해버리면 하얗게 나와버린다. 하지만 전자잉크 패널은 입자들이 배열되어 모양을 만드는, 쉽게 말해 전기로 움직이는 샌드아트 화면이라고 할 수 있기 때문에, 복사기로 복사하면 종이처럼 복사가 가능하다. 이는 다른 전자기기의 전자책들에 비해 독보적으로 가지는 장점이라고 할 수 있다.

1.2 단점

  • 어둡다.
캡슐 안에 흑백 입자가 같이 들어 있기 때문에 밝고 깨끗한 흰색의 표현이 어렵다. 흰색으로 출력해도 실제로는 짙은 회색 정도로 보이기 때문에 실제 책에 비해 답답한 느낌을 준다. 조명이 없는 환경에서는 종이와 같이 시인성이 떨어지는 취약점을 보인다. 프론트라이트를 탑재함으로써 명암비와 시인성을 잡기도 한다.
  • 다양한 색상 표현이 힘들다.
시중에 판매되는 제품은 흑백 전자잉크 디스플레이가 주를 이루고 있다. 다만 2016년 5월 기준 페블 의 스마트워치 등 컬러 전자잉크 디스플레이를 탑제한 제품들이 속속 출시되고 있고 평가도 좋은 편인 것을 보아 꾸준히 개선되고 있는 듯 하다.
  • 반응속도가 느리다.
화면 전환시 잔상이 심하고 반응속도 자체도 느려서 동영상에 부적합하다. 그래서 아직은 오랫동안 정지영상을 보여주는 용도로 사용 폭이 제한된다.
  • 잔상이 남는다.
아직 픽셀의 전환을 정밀하게 제어하기 힘들어서 약간씩 잔상이 남는다. 제어가 완벽히 독립적이지 않기 때문인데, 처음에는 전체 화면을 검은색으로 전환했다가 다시 내용을 표시하는 풀 리프레시 방식을 이용해 잔상을 제거했다. 초기에는 매 페이지에서 리프레시를 해야 할 정도였지만 이후 제어기술의 발전에 따라 5~10페이지 간격으로도 충분한 정도가 되었다. 글자를 표시한 부분만 리프레시를 실행하는 리갈웨이브폼 방식이 개발되었는데, 기존보다는 덜하지만 역시 잔상이 남으므로 풀 리프레시를 병행한다. 이제는 30~100페이지마다 풀 리프레시를 하는 정도이다. 일부 패기넘치는 소니같은 업체들은 풀 리프레시 디폴트 값을 0으로 해두기도 하는데, 메뉴를 호출하거나 메인화면으로 나갈때 풀 리프레시가 이루어지도록 만들어두고 있다. 사용자가 의식하지 못하는 새에 풀 리프레시가 벌어지도록 하는 것.

2 전자종이와 눈의 피로

빛을 직접 보는 방식의 LCD에 비해 눈의 피로가 크게 적다는 이야기가 많지만, 실제로는 전혀 증명되지 않았으며 논란이 있는 주제다.

일단 정확하게 이야기하면, 빛이 없는 즉 광량이 0인 상태에서는 사람은 아무 것도 볼 수 없으므로 전자 잉크 역시 빛을 보는 것이다. LCD가 LCD 내부의 back light unit 광원에서 lcd를 투과하여 나오는 방식이고 e-paper는 주위의 광원에서 나온 빛이 e-paper에서 일부 반사가 되어 눈에 보이는 방식일 뿐 전자 잉크 역시 '빛'을 보는 것은 동일하다. 만약 LCD와 전자잉크가 사용자의 눈건강에 미치는 영향에 유의미한 차이가 있다면, 빛의 세기(광량)/빛의 종류(투과/반사)/기타 특성(깜빡임 등)/사용환경의 차이가 원인이 될 수 있겠다.

빛의 세기의 경우, 물론 광량 자체는 인체에 유해한 파라미터가 될 수 있다. 하지만 일반용 LCD 디스플레이에 적용되는 백라이트의 광량은 당연히 인체에 무해한 수준이며 사람마다 그 예민함의 정도가 다를 수는 있겠지만, 대부분의 LCD유닛은 광량을 설정할 수 있으므로 '일방적으로 LCD는 눈이 피로하다.' 는 평가를 내리기는 곤란하다. 또한 스마트폰이나 태블릿 뿐 아니라, 일반적인 텔레비젼의 경우도 구조와 광량은 크게 차이가 나지 않는다. 특히 TV의 경우 모바일과 달리 기본적으로 두세 시간 이상의 시청을 고려하고 만드는데, TV의 시청에 무리가 없다면 모바일 환경도 일반적으로 전혀 무리가 없다. 단, 모바일 환경과 TV 시청 환경은 시청 거리에서 확연한 차이가 있다.

빛의 종류에 대해서도, 동일한 광량일 경우, LCD나 CRT와 같이 백라이트로부터의 투과광을 눈이 직접 보는 것과 외부의 광원으로부터의 E-paper 화면에서 반사되는 동일한 광량의 반사광을 눈이 보는 것에 피로도의 차이가 있는가에 대해서는 전혀 의학적으로 규명된 바 없다. 증명하기도 매우 어렵다. 인공조명이 태양만큼의 에너지를 갖지도 않고, 시력은 성장이 끝난 후부터는 노화의 연속이기 때문이다.

어두운 곳에서 밝은 화면을 보는 상황과 같이, 화면과 주변이 극명한 광량 차이를 보이는 상황에서 눈이 나빠질 수 있다는 보고가 있지만, 이것 역시 완전히 규명된 것은 아니며, 일반적으로 극장에서 영화를 보아도 관객들이 눈의 피로를 호소하는 경우는 3D영화나 특수한 화면 효과가 사용되는 영화 등을 제외하고는 극히 드물다. (역시 시청 거리를 생각하자.)

무엇보다 '눈의 피로'라는 말 자체가 '건강에 좋다/나쁘다' 수준으로 대단히 광범위한 프레임이며, 아주 극단적인 경우를 제외하고는 일상생활 중에서 어떤 환경이 눈의 건강에 악영향을 미치는지에 대해서는 아직도 명확한 확인은 없는 상황이다. 일상 환경이라고 할 수 있는 약간 침침한 실내의 경우, 디스플레이와 주위를 옮겨가며 관찰하는 사용환경에서 LCD를 이용한다면 서로 다른 광량에 적응하는 과정에서 눈의 피로를 불러온다는 주장이 있으나 가설일 뿐이다. 도리어 아주 어두운 환경이라면 전자잉크 디스플레이는 반사광 자체가 적어 시인성이 떨어지고 그로 인한 피로가 생기므로 설득력이 없다. 어두운 사용환경 자체가 눈의 건강에 좋은 것이 아니며 어두운 작업 환경에서의 노동자들이 일반인보다 더 시력이 나쁘다는 보고도 있다.

최근에는 작은 화면/낮은 해상도의 디스플레이를 볼 때 눈이 그 작은 저해상도의 대상을 명확하게 보기 위해 무리를 하는 과정에서 눈이 쉽게 피로해지고, 눈깜빡임이 줄어든다는 보고가 있긴 한데, 이 대표적인 경우인 과거의 CRT TV와 함께 킨들 류의 소형 전자종이 디스플레이 역시 이에 해당한다. 실제로 킨들 류로 PDF 논문 등을 보는 경우, 해상도의 문제로 인한 현실적인 피로감이 상당하여, 서식 변경이 용이한 EPUB 문서가 주로 활용된다. 추가적으로, 현재 전자잉크 기기의 특성인 화면 깜빡임 역시 눈이 편안한 조건은 아니다.

킨들을 판매하는 아마존에서도 눈의 피로와 관련해서는 가능성 정도로만 에둘러 표현하여 의학적인 논란을 회피한다. 한국의 광고들과 같이, 빛을 직접 보지 않기 때문에 눈에 피로하지 않다는 식으로 설명하고 있지 않다. 사람의 눈은 주위의 밝기에 따라 홍채를 조절하여 눈에 들어오는 빛의 양을 조절하게 되는데, 어두운 방안에서 밝은 모니터 화면을 보았다가 다른 어두운 부분을 보았다가 하는 식으로, 짧은 시간 동안 심한 밝기 변화를 계속 겪게되면 홍채가 빠르게 확장했다 수축했다 하면서 피로감을 느낄 가능성이 있다 정도로 표현하고 있다. 즉 밝은 것을 보았다가 어두운 곳을 보았다가 하는 식의 잦은 밝기 변화가 눈의 피로를 유발할 가능성이 있다 정도를 가볍게 제시하는 수준이며, LCD화면은 빛을 직접 쏘기 때문에 보고있으면 눈이 피로하다라는 것은 아마존 킨들에서조차 주장하고 있지 않다.

이러한 킨들의 광고에서 제시하는 가능성 조차, 실제 사용환경에서는 거의 발생하지 않으며(홍채가 즉각적으로 반응을 보일 정도의 극심한 밝기 변화를, 사용자가 의도적으로 계속 시도할 일 자체가 거의 없다. 깜깜한 방에서 모니터 보았다가, 모니터 밖의 어두운 곳을 보았다가 모니터 보았다가 하는 식을 반복할 일이 있겠는가. 그럴 일이 있다면, 방의 불을 켜는 일이 대부분이며, 또한 그정도로 밝기 차이가 극심하게 난다면, 모니터가 어두운 환경 속에서 등불과 같은 역할을 하게 되므로, 모니터 밑을 주기적으로 뒤져보는 일 정도를 가정하지 않는 이상, 전자잉크나 모니터, 모바일 디스플레이류를 사용하는 일상적인 사용 환경에서 사용자의 눈이 극심한 밝기 변화를 경험할 가능성은 제로에 가깝다), 이로 인해 모바일 기기를 만드는 수많은 회사들과 디스플레이 관련 연구소 및 의학계에서는 전자잉크의 눈의 피로도 문제와 관련해 근거가 없음을 수차례 밝히고 있다.

도리어 이런 발생확률이 극히 낮은 상황보다는, 일반적인 사용환경이 눈에 미치는 영향이 크기 때문에, 어두운 곳에서 어두운 것을 보는 것이 눈에 좋치 않다는 것을 지적하고 있다. 그로 인해 의학계에서는 전자잉크 디스플레이는 광량이 충분히 확보되는 밝은 환경에서의 사용을 권장하고 있으며, 아마존 킨들에서 눈의 피로와 관련하여 가능성을 이야기했던 광량이 충분히 확보되지 않는 어두운 사용환경에서는, 도리어 백라이트가 달린 LCD류 디스플레이를 추천하고 있다.

심지어 아마존에서는 2012년부터 백라이트가 달린 킨들을 출시하고 있다. LCD가 정말 눈의 피로를 유발했다면, 스스로 장점을 파괴하는 상품기획인 셈이니만큼, LCD에 비해 전자잉크가 눈의 피로를 줄여준다는 주장은 근거가 없다는 것을 확인할 수 있다.

위와 같은 내용을 토대로 정리하면, LCD류 대비 눈의 피로가 적다는 증거는 아직 없으며 현재의 기술 수준에서 보수적으로 평가를 내린다면 LCD와 전자잉크는 상당히 다른 특성을 보이는 기기로서 최적 사용환경이 다르다는 정도가 안전하겠다.

3 이야깃거리

  • 현재 모니터를 장시간 사용하는 전문직종사자 및 일반사용자들 중에서도 눈의 피로를 완화시킬 수 있으리라 생각하고 전자잉크 모니터를 원하는 사람들이 점점 늘어나고 있는 추세이며 페이퍼라이크라는 이름의 전자잉크 모니터가 나왔다. 페이퍼라이크는 해상도가 1600X1200 이며 16단계의 그레이스케일을 통해 윈도우의 화면을 표시한다. 전자잉크 특성상 외부전원 없이도 USB 파워만으로 작동 가능하며, 반응속도는 꽤 봐줄만 한 정도.[2] [1]
  • 안드로이드 태블릿에 액정만 전자잉크를 쓴 기기가 있다. 일반 태블릿과 같은 범용 목적은 아니고, 산악과 같이 전자잉크를 쓰면 배터리를 상당히 절약할 수 있는 환경에서 쓰기 위함이다. 시제품을 만든 뒤, 크라우드 펀딩으로 제품 생산을 하려 하고 있다.참고
2015.3.5 목표된 펀딩을 넘어섰지만 계속 펀딩을 할수 있는 상태이다. 한번 충전에 20시간 사용할수 있으며 뒷면에 받침대 겸 태양광충전지가 장착 되어있다. 아쉽게도 카메라는 내장 되어있지 않다고 한다.
  • 러시아에서 만든 요타폰 시리즈에 보조디스플레이로 탑재되어있다. 전자잉크 특유의 잔상과 반응속도, 해상도 문제때문인지 전면은 아몰레드 디스플레이를 쓰고 뒷면에 듀얼화면(!)으로 전자잉크 디스플레이를 탑재하고 있다.
  • 현재 대부분의 전자잉크 기기들은 LCD류와는 비교하는 것이 어처구니 없을 정도로 무시무시한 사용 시간을 보여주고 있다. 이로 인해 전자잉크는 배터리 소모가 적은 기술이라는 이야기가 퍼져있으나 아주 엄밀하게 말하자면 이 역시 정확한 표현은 아니며, 꽤나 과장되어 있다.
액정의 상(phase)이 변하는 LCD나, 유기EL소자의 광량이 간단히 변하는 OLED와 달리, 전자잉크는 많은 에너지가 필요한 방식이다. 픽셀 내에 흰색/검은색 잉크 입자가 같이 들어있고, 이 전자잉크 흑백 입자들이 전기적 신호에 따라 물리적으로 위아래로 옮겨다니기 때문이다. 많이 움직일수록, 빠른 반응속도에 대응할수록, 해상도가 높아져 많은 입자를 컨트롤해야할 수록, 훨씬 많은 에너지가 필요해진다[3]
전자종이는 상을 전환할때 전력을 소모하지만, 한번 전환한 뒤에는 전력을 소모하지 않기 때문에 텍스트뷰어 처럼 수십초~수분에 한번씩 화면상을 전환하게 되는 장치에서는 뛰어난 전력관리를 보여주지만, 반대로 LCD와 동일한 목적으로 사용하게 된다면 배터리에 장점이 없어지게 된다. 실제로 현재의 전자종이 기기에서도, 화면의 많은 부분을 사용하는 만화나 그림책 류의 경우 화면을 빠르게 넘기다보면 기기의 배터리 소모가 매우 빠른 것을 확인할 수 있다.
  • 코팅된 고급종이에 인쇄된 반양장본이 출판시장의 주류라 눈이 높아진 한국의 소비자들에겐 전자잉크의 가독성은 아직 종이책에비해 뒤떨어지게 느껴지지만 저품질의 페이퍼백이 주류인 북미시장에서는 소비자들이 전자잉크의 가독성도 페이퍼백에 비해 크게 나쁘게 느끼지 않기때문에 전자잉크를 채용한 킨들등의 전자책 단말기가 거부감 없이 상당히 빨리 보급되었다. 그리고 미국 소비자들은 페이퍼백 서적의 특성상 저렴한 종이에 인쇄해 저렴하게 구입해서 빨리 읽고 처분하는데에 익숙해져 있기때문에 책을 '소유'하는데에 큰 가치를 두지 않는다 그래서 물리적인 형태가 없는 전자책에 큰 거부감을 가지지 않았고 이것도 전자책단말기가 북미시장에 빨리 보급된 이유중 하나.
  1. ↑ 단, 항목에 나온 단말기들이 모두 e ink를 사용하는 것은 아님에 주의. 전자잉크가 이북 리더에 주로 쓰이는 건 맞지만, 이북 리더가 전자잉크만 쓰는 건 아니라는 얘기. 누크나 아마존 킨들이 대표적인 예.
  2. ↑ 물론 문서작성용으로나 봐줄만한 거지 영상 시청은 불가능하다.
  3. ↑ LCD가 화면이 변하든 변하지 않든 계속해서 전기를 소모한다면, 전자잉크는 화면을 변경할 때는 전력을 많이 소모하지만 같은 그림을 보여주는 동안엔 거의 전력소모가 0이라고 생각하면 된다.