패널을 나누는 가장 큰 기준은 빛의 광원이 무엇인가에 따라 나뉨. LCD는 백라이트가 광원, OLED는 전류를 가했을 때 이에 반응해 빛을 내는 유기 발광물질들로 이루어진 ‘발광층(EML; emission material layer)'이 광원, QD-LED는 퀀텀닷이라는 무기물질이 광원, QNED와 Micro-LED는 나노사이즈의 매우 작은 LED소자가 광원
LCD
광원: 백라이트
LCD는 Liquid Crystal Display 의 약자
LCD는 빛을 투과해서 내는 투과형으로 백라이트가 빛을 내주어 필요한 양만큼 빛을 통과.백라이트 -> 편광판1 -> 액정 -> 편광판2 -> 컬러필터.. 의 과정을거침
LCD의 마법은 편광판1+액정+편광판2 에 있음. 편광판은 세로로 위치해있으면 빛을 투과시키고, 가로로 위치해있으면 빛을 투과시키지 않는 성질을 가지고 있음. 편광판1은 세로로 위치해있고, 편광판2는 가로로 위치해있음.
이때 액정이 빛의 방향을 바꾸는 역할을 하는데, 전압이 안걸려있으면 편광판1을 통과한 빛의 방향을 세로로 그대로 내보내고, 전압이 걸려있으면 평관판1을 통과한 빛의 방향을 가로로 바꾸어 통과시킴
따라서, 액정에 전압이 안걸려있으면 세로빛이 편광판2를 통과하지 못하고, 액정에 전압이 걸려있으면 가로빛으로 전환된 세로빛이 편광판2를 통과해 컬러필터로 이동함
액정에 전압의 걸어주고 안걸어주고, 또 그 전압의 양의 조절은 백라이트 윗단에 있는 TFT가 담당하는데, TFT는 전압의 세기조절을 통해 액정의 방향을 컨트롤하여 RGB 컬러필터에 투과되는 빛의 양을 조절
액정의 방향에 따라 빛이 투과되는 정도가 다르기 때문에, 정면이 아닌 측면에서 보면 잘 안보이는 단점이 있음
OLED(WOLED: white OLED)
광원: 유기 발광물질들로 이루어진 발광층(EML; emission material layer)
전류를 가했을 때 이에 반응해 빛을 내는 유기 발광물질들로 이루어진 ‘발광층(EML; emission material layer)'에서 빛이 발생(발광물질에 전기를 가해 빛을 내는 방식으을 전계발광(EL; electroluminescent)이라하는데 이에 대한 원리는 다음 링크에서 확인 LINK)
OLED에서 TFT의 역할은 유기물에 가하는 전압을 조정하여 빛의 양을 조절. 가해지는 전압에 따라 빛의 양이 다르기 때문에 액정이 필요없음
EML 즉, 발광층은 어떠한 색을 내는지에 따라 서로 다른 발광물질(재료)가 사용됨. 기본적으로 빛의 3원색인 적색/녹색/청색(RGB)의 색을 내는 물질이 사용됨. 이러한 방식으로 각 색상별로 여러 층으로 구성된 OLED 소자의 덩어리를 OLED 패널에서 ‘유기물층’이라고 부릅니다. 그리고 아래와 같이 전체적인 패널의 모습을 갖추게 됨. 따라서, 컬러패널도 필요없음.
QLED: LED TV 흉내를 내는 LCD TV, 작명이 나빴다.
광원: 백라이트
QLED는 Quantum dot LED의 약자로 기존 LCD에 QD 필름을 추가한 구조: QD는 보조재로의 역할 수행
QLED, QD-OLED, QNED 모두 이름은 ‘Q’uantum dot을 포함하고 있어 비슷한 듯 보이나, 각 패널의 구조와 발광 원리 등은 제각기 다른 방식을 취하고 있다. QLED TV는 현재 삼성전자의 주요 라인업으로,기존 LCD TV와 동일한 구조이다. 다만 QLED는 LCD 패널의 백라이트 유닛(BLU)에 QD 필름을 부착해 기존 LCD TV 보다 색 재현성을 더 높인 기술이다. 즉 QLED TV에서 QD는 자체적으로 빛을 구현해내는 용도로서가 아닌 기존 LCD패널에 색 재현성을 높이기 위한 보조재로의 역할만 수행한다. QLED TV는 LCD TV와 동일한 구조를 가지고 있기 때문에, 백라이트 유닛(BLU)에서 나온 빛이 액정(LiquidCrystal)을 통과하여 각 픽셀로 가는 빛의 양을 조절하고, 이 빛이 다시 RGB PR(photo resist) 컬러필터를 통해 색을 구현한다. QLED 패널의 TFT(Thin Film Transistor)에는 생산 마스크수가 적고 제조 원가가 낮은 a-Si TFT가 적용되고 있다.
QD(Quantum Dot, 퀀텀닷): 인듐, 카드뮴과 같은 무기물로서 자체적으로 빛을 내는 지름 수 나노미터 이하의 입자. 퀀텀닷은 재료를 >바꾸지 않고 입자 크기를 조절하는 것 만으로도 원하는 색을 얻을 수 있음. 양자구속 효과에 따라 입자 크기가 작을수록(파장이 짧을수록) 청색 빛, 클수록(파장이 길수록) 적색 빛을 냄
QD-LED
광원: Blue OLED
QD-OLED는 Blue OLED가 BLU&액정 역할을 대체: QD(Red, Green)로 컬러필터 구현
QD-OLED의 기본 개념: Blue OLED 발광원과 Red, Green QD 컬러필터의 만남. QD-OLED 패널은 삼성디스플레이가 대형 사업부에서 LCD 패널 이후 양산 준비 중에 있는 차세대 QD기술로, QD가 QLED에서와 달리 보조재로의 역할이 아닌 실제적으로 색을 구현하는 중요한 역할을 수행한다. 그림 6에서 볼 수 있듯이 QLED 패널에서 백라이트 유닛(BLU)과 액정(Liquid Crystal)이 수행하는 발광체로의 역할을 Blue OLED층이 대신한다. 컬러필터에는 R, G, B PR 대신 R, G QD를 잉크젯방식으로 증착한다. 즉 R, G, B 삼원광 중 R, G는 QD를 통해, B는 OLED를 통해 구현하는 방식이다.
QD-LED와 WOLED의 차이: 발광 방식
삼성디스플레이의 QD-OLED 패널은 LG디스플레이의 WOLED(White OLED) 패널과 “OLED 층 + 컬러필터” 라는 기본적 구조는 동일하나, LG는 R, G, B OLED를 Tandem 구조로 쌓아 올려 White OLED층을 형성했고, 컬러필터에는 LCD와 동일하게 R, G, B PR을 적용했다.한편, WOLED의 경우 빛이 TFT를 거쳐서 기판 방향으로 발광하는 “배면 발광(Bottom Emission)”이 적용되고 있다. 아래 그림과 같이 배면 발광의 경우 TFT를 거치는 부분은 빛이 통과되지 못하여 개구율(전체 면적에서 실제로 빛이 나오는 영역의 비율로, 개구율이 높으면 휘도가 높다)을 저하시킨다. “전면 발광(Top Emission)”의 경우 TFT를 등지고 투명한 cathode(음극)를 통해 빛이 빠져나가기 때문에 개구율을 증진시키고, 배면발광보다 낮은 전류를 걸어도 휘도가 더 좋다는 장점이 있다. 삼성은 중소형 OLED 양산을 통해 축적된 전면 발광 기술을 기반으로 QD-OLED에도 전면 발광 방식을 적용하여 개구율을 최대로 확보할 전망이다.
QD-LED의 난제: Blue OLED의 수명과 효율, 그에 대한 해결책으로 QNED의 태동
난제1: Blue OLED의 수명 QD-OLED에서 Blue OLED가 발광원 역할을 하는 이유는 R,G,B 중 Blue가 파장이 가장 짧기 때문이다. 파장이 짧을수록 에너지 값이 높다. 즉 B>G>R 순으로 에너지가 높고, Red, Green QD는 높은 Blue OLED 빛에너지를 받으면 고유의 색을 드러내기 때문에 Blue OLED를 발광원으로 사용하면 R,G,B를 모두 구현할 수 있게 된다. 그러나 Blue OLED는 R, G, B OLED 소재 중 수명이 가장 짧아 번인 현상의 주범이자, 발광 효율 또한 가장 낮은 소재이다. 디스플레이 패널의 휘도(밝기)를 높이기 위해선 발광 재료인 Blue OLED의 효율을 높이는 것이 주요 과제이다.
난제2: Blue OLED의 효율 OLED 소재는 크게 형광(Fluorescence) 소재와 인광(Phosphorescence) 소재로 분류할 수 있다. 이론적으로 형광 소재의 발광 효율은 최대 25%에 불과한 반면, 인광 소재의 발광 효율은 100%에 이른다. 현재 Red와 Green은 인광 소재가 사용되는 반면, 청색 인광 소재는 발광 효율과 수명을 비롯해안정성에서 문제점들이 존재하여 청색 발광 재료로는 인광 소재가 아닌 형광 소재가 사용되고 있다.청색 형광 재료의 효율을 끌어올리기 위해 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence, 열활성화 지연기술)라는 기술이 수 년 전부터 개발되고 있다. TADF는 빛으로 전환되지 못하고 열에너지로 버려지는 75%의 전기에너지를 다시 빛으로 전환시키는 기술이다.
QNED
광원: Blue Nanorod LED
QNED 는 B lue N ED 가 BLU& 액정 역할을 대체 : QD(Red, Green) 로 컬러필터 구현
공급사와 수요처 모두에게 win win 이 될 수 있는 혜안. 삼성디스플레이의 QNED 개발 가능성은 지난해 말부터 대두되기 시작했다 2 년 이상 QD OLED 개발에 힘을 쏟고 있던 것으로 알려진 삼성디스플레이 가 갑작스 럽게 QNED 기술 을 개발 하고 있다고 공개된 것은 의아하지 않을 수 없다 상대적으로 R OI 가 낮은 패널 업체 입장에서는 제한된 자원을 분산시키는 리스크를 감안하면서 까지 개발 라인을 다양하게 가져가는 근거가 있을 것 으로 보인다.QNED는 QD OLED 와 레이아웃이 유사하며 발광원만 Blue OLED 가 아닌 Blue Nanorod LED (이하NED) 로 변경되었다는 점이 그 특징이다 Blue OLED 의 제한적인 수명 및 발광 효율 이슈 가 있고 유기물 소재를 대형 패널에 Open mask 방식으로 증착 Evaporation) 하는 것 또한 어려움이 있다. 앞서 QD 소재에 대해 소개하며 유기물과 무기물 차이에 대해 설명 한 바가 있는데 NE D 또한 무기물을 기반으로 한다 무기물은 탄소를 포함하지 않아 쉽게 2 차 반응이 일어나지 않고 안정적이라는 특징이 있다 5~7 년에 달하는 TV 수명을 고려 한다면 소비자 입장에서는 번인 현상 등에 취약한 OLED 기반의 TV 보다는 NED 기반의 TV 품질 을 선호할 것으로 예상된 다 공급 업체 입장에서는 패널 공정 중 가장 어렵 고 높은 비용을 요구하는 것으로 알려진 OLED 증착 Evaporation) 공정을 NED Inkjet 증착으로 대체하고 상대적으로 가격이 저렴한 NED 를 사용함으로써 원가 비용 절감 효과가 기대된다
Micro-LED: LEDTV의 가장 완전체
삼성의 마이크로 LED TV는 컬러필터가 없다. 적·녹·청 LED가 스스로 빛을 내기 때문이다. 특히 삼성은 LED마다 칩을 더해 각각의 적·녹·청 소자를 개별 제어하는 구조를 택했다. 색 재현력을 보다 정확하게 하기 위해서다. 마이크로 LED TV는 색 재현력이 이전에 봤던 어떤 TV보다도 선명하고 밝았다. 삼성전자는 "마이크로 LED TV는 스스로 빛과 색을 내는 첫 TV"라고 강조했다. LG의 OLED TV는 스스로 빛만 낸다는 점을 겨냥한 대목이다.
디스플레이 패널은이미지와 영상을 통해우리에게 다양한 시각 정보를전달해주는 역할을 합니다. 더욱 좋은 화질을 보여주기 위해 표현할 수 있는 컬러와 해상도가 꾸준히 발전해 왔고,최근 발표된 삼성 갤럭시S9의 경우에는 색정확도 수준이완벽에 가까울 정도로정확하고 우수하다고 해외 디스플레이분석 기관으로부터 평가될 정도로 디스플레이는 끊임 없이 진화해 왔습니다.
오늘은 디스플레이 패널에 화면을 구현하기 위한 필수 부품인 DDI(디스플레이 드라이버 IC)에 대해 알아보는 시간을 갖겠습니다.
픽셀을 제어하기 위해 TFT에 명령을 내리는 ‘디스플레이의 신호등’
DDI는 Display Driver IC(Integrated Circuit)의 약자로 OLED, LCD 등의 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀을 구동하는 데에 쓰이는 작은 반도체 칩입니다.
디스플레이가 화면에 정보를 표현하기 위해서는 가장 먼저 사용자가 터치나 리모컨을 통해 기기를 컨트롤해야 합니다. 그럼 이 명령을 받은 기기의 두뇌 즉, 중앙처리장치(AP또는 CPU)는 사용자가 명령한 내용을 신호로 처리해서 내보냅니다. 이 신호는 PCB라는 회로기판을 거쳐서 DDI를 통해 패널에 전달됩니다. 이때 DDI는 각각의 픽셀을 어떻게 행동하라는 명령을 내리게 됩니다. DDI는 픽셀에게 명령을 직접 내리지는 않고 디스플레이 패널 안에 있는 TFT(박막트랜지스터)를 통해서 픽셀을 제어합니다.
디스플레이의 픽셀은빛의 삼원색인RGB(Red, Green, Blue)를 표시하는서브픽셀로 구성되어있고,이러한서브픽셀을직접 제어하는 것이TFT(박막트랜지스터)입니다.그리고 TFT에신호를 전달해서 최종적으로 픽셀을제어하는 역할을 하는것이 DDI입니다. DDI는AP와 패널 사이에서 신호의 통로 역할을 하며 다채로운 영상 정보를 화면에 보여줄 수 있는 중요한 기능을 합니다.
비유하자면, TFT는RGB서브픽셀을 구동하는‘스위치‘역할을 하고, DDI는 스위치가 어떻게 움직일지를 알려주는‘신호등‘역할을 한다고 볼 수 있습니다.
DDI의 종류
위 사진에서 노란색 화살표가 가리키는 긴 금속 막대가 바로DDI입니다.
DDI의 종류는크게두 가지입니다.스마트폰에 들어가는모바일용DDI,태블릿이나 스마트TV등 중대형 전자제품에 들어가는중대형용 DDI입니다.패널에 따라DDI를 부착한 방식은 조금씩 다릅니다. TV와 같은 대형 패널에는 여러개의DDI가 측면과 상단에 부착되는 경우가 많고,스마트폰을 비롯한 모바일 제품에는1개의 통합DDI를 부착합니다.
DDI의 구성과 작동 원리
DDI는 크게 Gate IC 와 Source IC로 이루어져 있습니다. Gate IC는 서브픽셀들을 켜고 끄는 역할을 담당하고, Source IC는 그 서브픽셀들이 표현할 색상의 차이를 만들어냅니다. Source IC와 Gate IC에서 전압차를 이용해 전류를 TFT에 흘려주어 각각의 서브픽셀들이 구동하게 됩니다. 일부 제조사 또는 제품에 따라서는 Gate IC가 TFT(LTPS)에 내장되기도 합니다.
오늘은 디스플레이를 구동의 신호등 역할을 하는DDI에 대해서 살펴보았습니다. 다음 시간에는DDI와 함께 구성되는 패키지 기술의 종류와FPCB에 대해서 알아보는 시간을 갖겠습니다.
영국의 고전 경제학자 ‘애덤 스미스(Adam Smith)’가 그의 저서 《국부론》에서 ‘시장 경제의 보이지 않는 자율 작동 원리’를 표현하기 위해 사용했던 유명한 말이죠.
OLED와 LCD에도 화면을 조화롭게 표현하기 위한 ‘보이지 않는 손’이 있다는 사실 알고 계셨나요? 오늘은 너무 작아서 눈에는 보이지 않지만, 디스플레이의 기본 단위인 픽셀을 조절하는데 없어서는 안되는 보이지 않는 손 ‘TFT(박막트랜지스터)’를 알아보겠습니다.
TFT란 무엇?
TFT란 Thin Film Transistor의 약자로 우리 말로는 ‘박막트랜지스터’라고 부릅니다. Thin Film은 얇은 필름이라는 뜻으로 이해가 갈 듯 한데, 트랜지스터는 무엇인지 쉽게 와 닿지는 않습니다.
트랜지스터란 일종의 ‘스위치’입니다. 전등을 켤 때 우리가 스위치를 누르듯이, 디스플레이에도 화면을 켜고 끄는 스위치가 필요합니다. 흔히 교과서에서 볼 수 있는 전통적인 트랜지스터는 아래와 같은 모형입니다.
디스플레이의 트랜지스터인 TFT는 그럼 어떻게 스위치의 역할을 한다는 것일까요? 지난 ‘[디스플레이 톺아보기] ② 픽셀부터 해상도까지!‘ 편에서 디스플레이의 기본 구성 요소인 ‘픽셀(Pixel)’을 다루어 보았는데요. 바로 이 수 많은 픽셀들이 모여 하나의 화면을 이루기 위해, 각 픽셀의 빛을 조절하는 것이 바로 TFT의 역할입니다.
TFT는 어디에 있을까?
위 그림과 같이 픽셀은 다시 세부적으로 적/녹/청색을 내는 서브픽셀(Sub-Pixel)로 나뉘고 이 서브픽셀의 휘도(밝기)를 각각 조절해 우리가 보는 한가지 색을 표현하게 됩니다. TFT는 각 서브픽셀의 아래에 유사한 크기로 위치하며, 그림에서 검은색으로 표시된 TFT전극을 통해 서브픽셀을 조절합니다.
TFT는 어떻게 생겼을까?
그럼 TFT의 생김새를 조금 더 자세히 들여다 보겠습니다. 아래 그림은 TFT의 기본적인 형태로 세로로 잘라 단면을 본 모습입니다.
TFT의 역할은 ‘스위치’라고 말씀 드렸죠. 결국 TFT에서 출발해 OLED의 경우에는 유기물층(EML), LCD의 경우에는 액정까지 전기 신호가 원하는 만큼 전달되어야 합니다.
TFT 제작은 유리 또는 PI 기판(Glass or Flexible)위에 전류가 흐를수 있는 Active 층을(Poly-Silicon) 형성하고 그 Active 층을 구동하기 위한 전극인 게이트(Gate), 소스(Source), 드레인(Drain)을 형성 합니다. 전류의 흐름을 결정하는 수도꼭지와 같은 역할을 하는 Gate에 전압을 가해주면, Source와 Drain 전극 사이에 Hole(정공)들이 모이게 되면서, 채널(Channel)이 형성되고 Source에서 Drain으로 전류가 흐르게 됩니다. 이렇게 흐른 전류가 각 서브 픽셀에 전달되면서 각 전류량에 따라 서브 픽셀이 각각의 밝기로 구동 하게 되는 것입니다.
백문이 불여일견. 아래에 기본적인 트랜지스터의 작동 원리를 조금 더 쉽게 이해할 수 있는 동영상을 소개합니다.
TFT의 종류와 특징
현재 디스플레이에 사용되는 TFT는 TFT를 만드는 재료의 특성에 따라 크게 2가지가 가장 많이 사용됩니다. 하나는 a-Si 재료 기반 TFT이고 다른 하나는 LTPS 재료 기반의 TFT입니다.
a-Si은 ‘Amorphous Silicon’의 약자로 문자 그대로 번역하자면 ‘정해진 형태가 없는 실리콘’, 정식 명칭으로는 ‘비정질 실리콘’으로 불립니다. LTPS 는 ‘Low-Temperature Polycrystalline Silicon’의 약자로 ‘저온 다결정 실리콘’이라는 뜻입니다. LTPS는 a-Si을 레이저로 순간적으로 녹여 비정질의 실리콘을 재결정화하여 다결정 실리콘으로 만드는 것입니다.
여기서 잠깐! 레이저를 쏴서 만드는데 왜 ‘저온’이라고 표현하냐구요?
LTPS에서 정의 하는 Low Temperature는 일반적인 1000도 정도에서 이루어지는 HTPS(High-Temperature Polycrystalline Silicon)라는 공정이 아닌 유리 기판(Glass) 변형이 일어나지 않는 450도 공정에서 이루어지기 때문에 상대적으로 저온인 셈이랍니다 HTPS는 성능은 좋지만, 저렴한 유리가 아닌, 값비싼 석영(Quartz)을 사용해야 한다는 단점이 있습니다.
기본적으로 TFT는 전류가 잘 흐를수록, 즉, 전자의 이동성이 높을수록 효율이 좋습니다. 가장 이상적인 모델은 아래 왼쪽 첫번째 그림의 단결정 실리콘(Single Crystal Silicon)이나, LTPS-TFT 제조 공정에서는 Glass를 기판으로 사용하기 때문에 불가능합니다.
a-Si TFT는 그림처럼 다소 무질서하게 배열돼 있습니다. 전자가 원하는 방향으로 빠르게 이동하기 어렵지요. 전자의 이동을 비유하자면 왼쪽의 단결정 실리콘은 장애물 없이 직진하는 비행기라면, a-Si은 장애물 달리기를 하는 선수의 상황과 비슷합니다.
LTPS는 조금 더 빠른 자동차에 비유되는데요. LTPS 그림을 잘 보면 단결정 실리콘의 모습을 볼수 있는습니다. 여러개의 단결정이 모여 있어 단결정내에서는 전자가 빠르게 이동하다가, 단결정들의 경계선에서는 속도가 늦춰지는 원리입니다.
다시 전자의 이동도 얘기를 해 볼까요. 전자의 이동이 빠르면 무엇이 좋을까요? 이동 속도가 빠르면, 고속 동작회로 구현이 가능하고, 단시간내에 원하는 전류량을 줄수 있어 트랜지스터의 크기를 작게 만들 수 있으므로, 고해상도 디스플레이 패널을 만들 수 있습니다. LCD의 경우에는 화면의 개구율을 높여 화질을 개선할 수 도 있죠. 특히 화면에서 베젤이 얇아지는 큰 장점 덕분에 불필요한 부분을 많이 줄일 수 있습니다. 그래서 현재 고해상도 스마트폰 디스플레이에는 대부분 LTPS가 필수적으로 사용되고 있습니다.
지금까지 TFT의 원리와 구조 그리고 종류와 특성에 대해서 알아보았습니다. OLED와 LCD의 보이지 않는 손 ‘TFT’
작고 얇은 모습이지만 화면에서 지금처럼 화려한 영상과 이미지는 바로 이 TFT 없이는 볼 수 없다는 점을 오늘 알 수 있었습니다.
스마트폰의 디스플레이. 노트북의 디스플레이. TV의 디스플레이. 사이즈가 다르고 화질도 다르니 한 공장에서 똑같이 만들 수 없겠죠? LG디스플레이는 업계 유일하게 전 세대에 걸친 생산라인을 갖추고 있는데요, 스마트폰의 경우 6세대 이하, 노트북은 4세대 이상, TV는 6세대 이상에서 생산하고 있습니다. 그럼, 여기서 말하는 세대는 무엇인지, 왜 세대별 생산되는 제품이 다른지 지금부터 함께 알아볼까요?
세대란?
TFT-LCD산업은 패널의 모체라고 하는 ‘마더글라스’ 사이즈를 확대하며 성장해 왔는데요, 이 마더글라스 사이즈를 흔히 ‘세대(Generation)’라고 합니다. 마더글라스가 커지면 당연히 큰 패널을 만들 수 있고, 그 크기에 따라서 생산되는 패널의 크기와 개수도 달라집니다. 그리고 각 업체별 생산되는 패널 사이즈가 다르기 때문에 세대별 유리기판의 크기는 패널 회사별로 약간씩 차이가 있습니다.
그럼, 작은 부분을 여러개 만들어서 붙이면 되지 않나라는 의문이 들 수도 있습니다. 마더 글래스가 커지면 아래와 같은 장점이 있습니다.
조금씩 여러개 만들어서 붙이는 것보다, 크게 하나 만드는게 비용적인면 시간적인 면에서 훨씬 유리하다.
디스플레이의 사이즈에 따라, 불필요하게 버려지는 마더글래스를 절약할 수 있다.
사이즈 별로 구분하는 세대
세대 구분은 어떻게 하는 걸까요? 보통 이전 세대의 긴 면의 길이와 비교해서 새로운 패널의 짧은 면의 길이가 최소한 같거나 길어지면 한 세대 넘어갔다고 인정됩니다. LG디스플레이는 세계 최초 4세대, 5세대 LCD 패널 공장과 세계 최대 6세대, 7세대 패널 공장을 양산 가동했습니다. 업계에서 유일하게 전 세대에 걸친 생산라인을 갖추고 있어 고객이 원하는 모든 사이즈 및 다양한 용도의 제품을 공급할 준비가 되어 있습니다.
위 그림에 나와있듯이 마더글라스 사이즈가 커질수록 세대가 높아지는데요. LG디스플레이의 경우, 구미 사업장은 3.5세대부터 6세대, 파주 사업장은 7세대와 8세대 생산라인입니다. 세대가 달라질수록 주요 생산품목에도 차이가 있는데요.
한: 안녕하십니까. 디일렉 한주엽입니다. 오늘 이충훈 유비리서치 대표님 모시고 디스플레이 얘기를 한번 해보도록 하겠습니다. 안녕하십니까.
이: 반갑습니다. 두 달만에 찾아뵙습니다.
한: 세미나는 잘 됐습니까?
이: 덕분에 굉장히 호응이 좋게 잘 끝났습니다.
한: ‘QNED’와 관련해서는 되게 관심이 많았던 것 같아요. 저희 쪽에서 말씀해주신 영상도 조회수가 굉장히 많이 나왔고 리포트 관련해서도 문의가 많았던 걸로 보이는데. 다음번 버전도 준비중이시라면서요?
이: 그렇죠. 그동안에 우리가 지난 상반기에 찾았던 특허수는 40개 정도였었는데. 최근에 저희가 확인해보니까 공개된 특허수가 120건까지 늘었던 것으로 저희가 파악을 하고 있습니다. 그래서 연말쯤에 10일쯤에 한번 그동안 나와있는 특허, 조금더 많아지겠죠? 아무래도. 다시 한번 더 분석을 해서 조금 더 실제적으로 삼성이 하고 있는 쪽에 대한 기술의 방향성을 볼 수 있는 리포트를 준비하려고 하고 있습니다.
한: 준비가 돼서 나중에 추가로 나오는 게 있으면 저희 쪽에 나오셔서 맛보기라도 해주셨으면 좋겠습니다.
이: 그렇게 하도록 하겠습니다.
한: 오늘은 소형 OLED 기술변화에 대해서 저희가 그전에도 몇 번 다룬적이 있는데. ‘LTPO’라는 기술. 애플이 애플워치에 적용했던 패널 기술인데. 얼마 전에 갤럭시노트 신제품이 나오면서 삼성디스플레이도 LTPO 백플레인 기술을 적용한 OLED 패널을 공급한 것 같아요. 그래서 자료도 내고 한 것 같은데. 일단 저희가 궁금한 것은 LTPO라는 것은 기존에 LTPS와 다른 점이 무엇인지 설명을 해주세요.
이: 기본적으로 LTPS를 사용하고 있는 스마트폰에서는 TFT가 7~9개 정도를 사용하고 있습니다. 그중에서 우리가 넘버를 임의적으로 메기는데 OLED와 직접 연결이 되는 걸 우리가 ‘드라이빙TFT’ 라고해서 1번이라고 그러고 두 번째 드라이빙TFT부터는 ‘스위칭TFT’라고 합니다. 그리고 그다음에 나머지TFT는 보상을 하기 위해서 사용하는 것들인데. 이전에 LTPS라는 것은 모든 걸 다 LTPS존에서만은 폴리실리콘만을 사용했었고 우리가 LTPO라고 하는 것은 여기 있는 TFT 중에서 한 개만 2번 스위칭소자를 옥사이드TFT를 사용하는 겁니다. ‘LTPS+옥사이드TFT’라고 이름을 해서 ‘LTPO’라고 하지만 최근에 ‘하이브리드’라는 이름도 사용을 하고 있죠.
한: ‘드라이빙TFT’라는 것은 저희가 OLED 같은 경우는 전류를 흘리면 그게 빛이 나는 거잖아요? 전류를 흘리는 걸 드라이빙TFT라고 얘기하는 겁니까?
이: 기능적으로보면 어떻게 보시냐면 아까 드라이빙TFT라는 것은 화소하고 연결이 되기 때문에 직접 전류를 공급을 하는 거죠. 직렬로 연결이 되어 있기 때문에. 여기는 전류량만큼 OLED 화소가 켜지는 건데. 일종에 ‘물탱크’라고 보시면 되요.
한: 물탱크.
이: 물탱크에 들어있는만큼 물이 빠져나가는거죠. 바로바로. 물을 공급을 하는 TFT가 필요한거에요. 얘를 스위칭TFT라고 그래요.
한: 수도꼭지 같은 역할.
이: 스위칭TFT는 물탱크의 일정한 양이 되도록 틀었다 잠궜다라고 하는데. 여기 해당되는 것만 옥사이드를 쓰고. 얘가 2번 TFT인데 스위칭TFT라고 얘기를 합니다.
한: 스위칭TFT를 옥사이드를 쓰는 이유는 뭡니까?
이: 우리가 조금전에 수도꼭지를 말씀드렸는데. LTPS인 경우에는 잠궈도 조금씩 리키지(누설전류)가 있어요. 온오프로 예시로 하는게 있어요. 근데 재료라는 것이 우리가 완전히 차단을 시켰음에도 불구하고 LTPS는 전기 전도도가 굉장히 빠른 TFT이다보니까 아주 미세하게 전류가 흘러요.
한: 폴리실리콘 같은 경우에는.
이: 폴리실리콘은 전류가 흐릅니다. 오프상태일때도. 이전에 우리가 OLED를 만드는 제조에 불량이 생기면 꺼졌는데도 컬러가 나온다라던가 파란색을 켰는데 초록색이 묻어나온다던가 그럴 경우에 초록색이 있는 TFT에서 전류가 흐르는 거거든요. 불량이라는거죠. 이건 2번 스위칭TFT가 문제가 있어요. 사실 TFT가 7~9개라고 그랬는데 그중에서 스위칭TFT가 가장 작아요. 가장 작은 TFT인데 이 TFT에서 누설전류가 있게되면 전류가 흘러서 우리가 사용을 하지 않는데도 불구하고 전류가 소모가 되요.
한: 배터리 사용량이 그만큼 줄어든다는 얘기로군요.
이: 그렇죠. 근데 이걸 옥사이드TFT를 쓰면 옥사이드TFT는 기본적으로 밴드갭이 큰 TFT재료에요. 그러다보니까 수도꼭지를 잠그면 완전히 잠겨진다는 거에요.
한: 완전히 잠겨진다.
이: 그래서 누설전류가 없으니까 배터리가 사용을 하지 않을 때도 방전이 되고 전류가 흐르는 것을 막아주니까 배터리 사용량이 조금더 오래갈 수 있다는 거죠.
한: 그렇군요. LTPO 백플레인 기술을 적용한 패널은 특정 환경에서 기존 LTPS 백플레인 OLED 패널보다는 전력소모량이 더 작겠네요.
이: 이렇게 보시면 되요. 우리가 휴대폰을 사용하고 있잖아요. 화면이 다 켜져있어요. 이때는 사실 LTPO가 있어도 옥사이드TFT가 큰 역할을 할 수는 없어요. 근데 우리가 애플워치를 보게되면 우리가 항상 시계가 보이도록 되어 있죠?
한: Always On Display.
이: ‘Always On Display’라고 하잖아요. LCD인 경우에는 백라이트를 쓰니까 전체 화면이 다 켜져있기 때문에 이걸 사용할 수는 없지만. OLED는 내가 원하는대만 켜놓을 수가 있잖아요. 나머지는 다 꺼져있어야죠. 그런데 꺼져있는대도 꺼져있는 곳까지도 전력이 흐르는 문제가 발생을 하죠.
한: 기존에 LTPS일 경우에.
이: 원치않는 전력이 소모가 되는데 비하면 그래서 우리가 Always On Display 기능을 쓸 때 거기에 많은 전력이 소모가 되고 나머지는 완전히 차단이 되니까. 항상 24시간 켜져있다는 개념을 본다고 하면 LTPO를 사용하게되면 전력소모량을 그만큼 줄일 수 있는거죠.
한: 어떤 환경에서 많이 줄일 수 있다는 거죠?
이: 그렇죠.
한: 전체 패널에서 소모량이 10~20%라고 얘기를 하는데. 전체 패널에서는 아니고 TFT 안에서만.
이: 우리가 구동을 할 때, 드라이빙을 할 때만 줄여주는건데. 우리가 알려져 있기로는 20~30% 정도.
한: 구동 전력을.
이: 패널 전력은 사실은 OLED가 켜지면 전류를 소모하기 때문에 여기는 사용환경에 따라 다르고. 하지만 TFT는 관계없이 움직이는 거니까 드라이빙을 할 때는 이론적으로 맥시멈 30% 정도. 그리고 이번에 새로 나온 갤럭시노트20는 22%라고 알려져 있죠.
한: 22%라고 삼성디스플레이가 공식 발표를 했죠. 근데 거기서 얘기한 건 또 다른 어떤 기술중에 하나는 '어댑티브 프리퀀시(Adaptive Frequency)' 우리가 초당 화면주사율이 게임을 할 때는 120hz 정도면 1초에 120번 정도 화면이 바뀌면 화면이 부드럽게 움직이고 영화는 60hz 그리고 일반적인 텍스트를 확인할 때는 30hz 그리고 정지화면은 10hz라고 해서 약간 가변적으로 주사율을 바꿀 수 있는 것도 이런 LTPO하고 연관이 있는 것이죠?
이: 그렇죠. LTPO를 사용함으로서 그런 쪽까지 응용범위를 넓혀서 쓸 수 있다는 겁니다.
한: 그래서 정확하게 얘기해야 될 것은 아무튼 패널의 전력이 아니고 패널의 구동전력을 최대 22% 낮출 수 있다라고 얘기한 것이 정확한 표현이죠.
이: 그렇죠. 이번에 갤럭시노트20은 구동전력이 22%로 알려져 있습니다.
한: 전체 전력이 20％ 줄어드는게 아니고 구동 전력만.
이: 그렇지만 실질적으로 사용환경을 보게 되면 소비자가 느끼는 것은 굉장히 다를 수 있습니다. 우리가 평소에 화면이 꺼져있잖아요? 그래서 시계를 보려고 하면 버튼을 눌러야 되는 문제가 있죠. 그렇지만 얘는 버튼을 누르지 않아도.
한: 시계가 항상 켜져있죠.
이: 그러니까 그런 차원에서 본다고한다면 내가 항상 원하는 특정 정보. 전체 화면이 다 켜져있는 정보 같은 경우에는 옥사이드TFT를 쓴 LTPO가 큰 도움이 안될 수 있겠지만 특정한 시간이라든가 아주 일부분의 화면만 사용하는 그런 기능에서는 LTPO를 쓰게 되면 24시간 항상 내가 볼 수가 있으니까. 사용자 측면에서는 굉장히 도움이 되죠.
한: 이게 지금 스마트폰에 LTPO 패널이 적용된 건 갤럭시노트가 최초로 된 것으로 제가 알고 있고. 다른 웨어러블 기기에는 애플워치에.
이: 애플워치에 사용되고 있죠.
한: 내년에 나올 애플 아이폰에도 이 기술이 들어갈 것으로 예상이 되는 걸로.
이: 일단 내년에 들어가는 것으로 저희가 알고 있습니다.
한: 올해 모델이 아니고 내년 모델에.
이: 그렇죠. 내년 모델이죠. 그래서 삼성디스플레이가 기존 A3 라인에 있던 애플 전용라인 15K(월 1만5000장) 7대가 애플 전용라인으로 처음에 설치가 됐었는데.
한: 15K라는게 라인을 얘기하는 겁니까?
이: 근래 투입기준으로 월 1만5000장(15K)이 들어갈 수 있는 그런 라인이 7개가 있는데 이 라인들을 LTPO 라인으로 개조가 지금 되고 있죠.
한: 그럼 그게 원래 몇 개였어요?
이: 개조가 되게 되면 2라인이 줄어요.
한: 그럼 5개 라인이 되는 거예요?
이: 그렇죠. 5개 라인이 됩니다. 그중에서 4개 라인은 애플용으로 사용이 되고 1개 라인은 삼성전자 갤럭시노트를 만드는 이쪽 라인으로 사용이 되는 것으로 알고 있습니다.
한: 2개 라인이 줄어든다는 것은 왜 그런 겁니까? 아까 옥사이드 공정이 추가가 되기 때문에 뭐가 더 들어와야 되서 그런겁니까?
이: 기본적으로 우리가 LTPS라고 하더라도 회사마다 만드는 과정이 다를 수 있죠. 기본적으로 최소 아홉 마스크 공정이 필요하다고.
한: 아홉 마스크라는 건 작업을 아홉 번을 해야된다는 건가요?
이: 노광공정. 우리가 PR(포토레지스트)를 코팅을 하고 노광을 하고 디벨롭하고 그 안에 다양한 박막이 올라가겠죠. 스퍼터링해서 올리는 막도 있고 CVD를 해서 올리는 막도 있고 여러 가지 막이 있는데. 이런걸 만들었다가 벗겨내고 모양을 만들어내는 부분이 총 아홉 번을 들어가는데. 우리가 일반적으로 노광기를 사용하는 횟수를 가지고 이야기를 해요. 그래서 마스크가 9장이라 그러면 노광기를 사용하는 공정이 아홉 번이 있다는 거예요. 근데 LTPO를 하게 되면 여기서 추가로 1개에 옥사이드TFT를 만들기 위해서 네 번의 마스크가 더 추가가 되야 되요 기본적으로.
한: 9개 중에 4개면 거의 50%에 준하는.
이: 9개 + 4개가 되니까 13개의 공정이 되는 거죠.
한: 증가량이 엄청난 거네요.
이: 그렇죠. 그러니까 LTPO를 하려면 추가적으로 그 라인이 필요한데 삼성디스플레이가 이미 라인이 다 있으니까 그중에 2개 라인을 해체하고 거기서 사용하던 다양한 마스크 공정에 사용되는 장비를 5개 라인에 옮겨서 사용하는 거죠.
한: 2개를 없애버리고. 그러면 이제 LTPS보다는 LTPO가 공정 시간도 더 길고 그렇겠네요.
이: 그렇죠.
한: 공간도 더 차지하고.
이: 아무래도 그렇겠죠. TFT쪽에서는 많이 차지하죠.
한: 가격도 오를 수 밖에 없겠네요?
이: 상황에 따라 다른데 우리가 신규 라인 같은 경우는 그만큼 추가를 해야 되니까 공장도 커져야되고 투자비가 많아지는 문제가 있죠. 하지만 삼성디스플레이에서는 기존 라인을 해체를 하니까. 이미 투자된 장비이기 때문에 투자비는 안 올라갈 수도 있죠. 우리가 제조비용. TFT를 만드는 재료비를 본다고 하면 전체 디스플레이를 만드는, TFT를 만드는 재료비는 아주 적어요. 그래서 옥사이드 공정이 추가된다고 그러면 저희가 봤을 때 2% 정도.
한: 재료비만 봤을 때.
이: 올라가기 때문에 전체 2%면 0.5달러 이하가 될 거에요.
한: 근데 그러면 재료비뿐만 아니라 예를 들어서 공정이 길어짐으로서 생기는 시간의 문제, 생산성의 문제. 문제라고 해야됩니까? 아니면 생산성이 좀 떨어지는 것과 수율에 대한 것과 다 포함하는 가격을.
이: 기본적으로 15K 라인이라고 그러면 어차피 월 1만5000장이 들어가기 때문에. 여기에 시간이 걸리는 거에 대해 생산성이 떨어지는 건 아니예요. 라인은 다 만들어져 있으니까. 단 하나 TFT라인이 길어지면 길어질수록 그만큼 수율은 영향을 당연히 받을 수밖에 없겠죠. 그래서 가격상승 요인이 있다고 한다면 아까 재료비 차원에서는 한 개당 0.5달러 정도. 아주 미비한 금액이죠. 수율이 오히려 크게 차지할 수가 있겠죠. 수율 관리가 아무래도 바뀌게 되면 많이 좌우하죠. 한 10불씩 떨어지게 되면 가격이 굉장히 큰 영향을 주니까 오히려 수율관리가 더 중요하다고 볼 수가 있습니다.
한: 삼성이 지금 갤럭시노트에 이 패널을 적용했던 이유가 있겠죠. 사전에 모르겠습니다. 삼성전자 무선사업부 쪽에서 요구를 했으니까 줬을 수도 있고 아니면 미리 워밍업을 하는 의미인건지. 그렇게 얘기하면 누군가는 기분 나빠할 수도 있는데. 삼성은 어쨌든 성공적으로 양산을 해서 제품이 나왔단 말이죠.
"TFT는 'Thin Film Transistor' 줄임말이다. 디스플레이용 유리 기판 위에 박막 형태로 만들기 때문에 TFT라고 부른다. 반도체 소자는 웨이퍼 기판에서 메모리·비메모리 반도체, 트랜지스터 등을 만든다. 디스플레이는 유리 기판이나 투명 기판에서 만들기 때문에 웨이퍼를 사용하지 않는다.
TFT는 LCD, OLED, 마이크로 발광다이오드(LED) 등의 핵심 기술이다. TFT는 모든 종류의 디스플레이 패널은 물론 전자종이에도 필요하다. TFT는 청정룸(클린룸)에서 만들기 때문에 투자가 많이 필요하고 쉽게 만들 수 있는 것도 아니다. 지금은 아시아 회사들만 만들고 있다."
TFT-LCD, AM-OLED에서 'TFT'와 'AM'은 무엇을 의미하나
"디스플레이 구동에 필요한 요소를 말한다. 과거에는 TFT-LCD라고 했지만 요즘은 TFT를 생략하고 LCD만 표기한다. AM-OLED에서 AM은 'Active Matrix'(능동형)라는 TFT를 뜻한다. 예전에 있던 PM(Passive Matrix:수동형)-OLED와 구별하기 위해 사용한다. PM-OLED는 TFT가 필요 없고 싸게 만들 수 있는 제품이다. PM-OLED는 더 이상 사용하지 않기 때문에 'AM' 없이 'OLED'만 사용해도 의미가 통한다."
TFT 종류는 어떻게 되나
"TFT는 비정질 실리콘(a-Si:amorphous Silicon), 저온 폴리실리콘(LTPS), 옥사이드(산화물) 등 세 물질이 대표적이다.
트랜지스터를 구성하는 가장 중요한 박막 물질에 따라 TFT가 결정된다. 물질에 따라 트랜지스터 성능 차이도 크다.
세 물질은 전자이동도가 각기 다르다. 전자이동도는 트랜지스터에선 모빌리티라고 한다. 빠를수록 좋다. 비정질 실리콘이 0.5㎠/Vs(1초에 전자가 이동할 수 있는 면적), LTPS는 100㎠/Vs 정도다. 200배 빠르다. 옥사이드는 10㎠/Vs 정도다. 트랜지스터 이동도 빠르고 성능이 좋아 작게 만들 수 있다. 이동도가 빠르면 해상도가 높고 픽셀 사이즈도 작아진다."
중소형 OLED 디스플레이는 LTPS를 적용한다
"LTPS는 저온에서 고해상도 디스플레이를 위한 TFT를 만드는 공정을 말한다. LTPS는 'Low Temperature Polycrystalline Silicon' 약자다. 저온 다결정 실리콘을 뜻한다. OLED는 유리 기판이나 폴리이미드(PI) 기판을 사용하기 때문에 온도가 낮아야 한다.
LTPS는 450-500도다. 비정질 실리콘(a-Si)와 을 만드는 온도는 대략 300도, 옥사이드 반도체를 이용한 TFT는 300도다. LTPS가 나머지 둘보다 온도가 높은데 저온이라는 말이 붙은 것은 반도체와 비교하기 때문이다. 반도체에서는 600-700도에서 폴리실리콘을 만든다.
폴리실리콘은 1970년대부터 사용했다. 과거에는 반도체에만 폴리실리콘을 적용할 것으로 예상했다. 하지만 OLED 디스플레이 개발이 확대되면서 지금은 소형 고해상도 디스플레이에서 폴리실리콘이 없어서는 안 된다. 최근 기술인 옥사이드(산화물) TFT도 넘볼 수 없는 영역이다."
LTPS 공정 수행에 필요한 장비나 재료가 따로 있나
"기존 LCD 및 OLED처럼 증착, 세정, 포토 등이 모두 필요하다. 추가로 엑시머 레이저 어닐링(ELA:Eximer Laser Annealig) 설비가 필요하다. 반도체처럼 이온을 주입해야 한다.
포토 에칭도 기존 비정질 실리콘보다 훨씬 미세하게 할 수 있다. 포토 장비도 비정질 실리콘 대비 약간 고성능 장비가 필요하다. 공정 수가 소폭 늘어난다.
결정적 장점이자 단점도 있다. 트랜지스터를 만드는데 N형과 P형이 있다. LTPS는 N형도 되고 P형도 된다. N형과 P형 다 하는 것을 CMOS라고 하는데 CMOS가 유일하게 된다. 대신 공정이 더 많아진다. 포토마스크가 많아 지는 것이 단점이지만 고성능 디스플레이를 만들 수 있다."
장비를 사면 다할 수 있나
"그렇진 않다. 물론 장비를 사면 장비 안에 노하우가 있기 때문에 따라잡기는 쉬워진다.
삼성전자와 협력 중인 한 업체는 삼성과 함께 개발하고 레이저 소스는 미국에서 가져왔다. 엑시머 레이저는 유리 기판이 있으면 빔 사이즈가 중요하다. 삼성전자에는 초반 몇년은 다른 크기는 팔지 않는 것으로 했는데 다른 업체가 장비를 사고 시간이 지나면 가능할지도 모른다.
결정질이 아닌 것을 레이저를 이용해서 결정질로 바꿔 놓을 때 라인빔을 스캔한다. LTPS 라인은 6.5세대가 최대 크기인데 그것이 꼭 레이저 때문만은 아니다. 지금은 6.5세대가 최대인데 LTPS는 소형이다. 레이저빔이 길면 그만큼 택트 타임(제품 하나를 생산하는데 필요한 시간)을 줄일 수 있지만 그것 말고는 그렇게 중요한 것은 아니어서 스캔하면서 지나간다
레이저는 1초에 300~500번 발사된다. 순간 온도는 700도로 올라가지만 유리 기판은 멀쩡하다. 순간적인 펄스빔이어서 라인 스캔해서 가는 것인데 6.5세대가 최대다. 모바일이어서 큰 문제는 없다. 전자이동도는 대형용은 10㎠/Vs, LTPS는 100㎠/Vs이다."
굳이 작은 기판에서 이동도가 100㎠/Vs인 것을 사용할 필요가 있나
"이동도가 높으면 LCD나 OLED를 만들 때 설계나 자유도가 높아진다. 학회에서 산화물 연구도 하기 때문에 10배 이상 좋은 것이 필요하다. 최근 휴대폰에서 중요한 것은 베젤리스, 풀스크린이다. 이것은 LTPS 아니면 어렵다. 트랜지스터를 1마이크로미터(㎛) 크기로 작게 만든다. 증강현실(AR), 가상현실(VR)은 더 작다. 2000ppi 이상이다.
애플 기존 LCD 아이폰은 LTPS를 적용한다. 삼성전자 OLED 갤럭시 스마트폰도 LTPS를 사용한다. 모바일 고해상도에서는 옥사이드 침투가 어렵다. LTPS는 휴대폰에서 노트북, 모니터로 확장하는 추세다. OLED를 탑재한 노트북 나오고 있다.
LG는 옥사이드를 사용하고 있다. 굳이 대형에서 LTPS를 쓸 필요는 없다.
LTPS는 추가 공정, 레이저가 필요하다. 지금은 10세대 이상 대형에서는 LTPS는 어려워졌다. LG가 옥사이드는 굉장히 잘하고 있다. 양산한지 7~8년 됐다."
LTPO라는 기술도 있던데
"휴대폰과 노트북, 태블릿을 만드는 유명 미국 기업에서 주도하고 있다. 해당 기업이 자사 휴대폰에 적용할 목적으로 LTPO(Low Temperature Polycrystalline Oxide)를 제안했다. LTPO라는 것은 LTPS와 옥사이드를 같이 하는 것이다.
LTPO는 최근 주목받는 기술이다. 반도체나 디스플레이 공정은 마스크 수와 공정이 많아지면 수율이 낮아지고 어려워진다. 때문에 마스크 수를 줄이려고 하는데 옥사이드와 폴리실리콘을 함께 한다는 얘기는 (마스크가 늘어나기 때문에) 충격이었다. 미국 업체는 강하게 추진했고 우리나라 패널 업체는 따를 수밖에 없었다.
이미 미국 업체의 워치 제품에 상용화 됐다. 휴대폰은 조만간 가능할 것으로 본다. LTPO 기술이 휴대폰까지 적용되면 영향이 클 것이다. 디스플레이 업계나 학계에서 주목해야 할 기술이다. 세계를 이끄는 국내 두 패널 업체도 개발하고 있다. 하지만 두 업체는 LTPO가 아니라 다른 기술명으로 개발 중이다.
LTPS 패러다임이 많이 변하고 있다. 마스크는 특성이 중요하다. 이 기술을 써서 디스플레이 특성이 좋아지면 쓴다. 지금 해당 업체에서 말하는 LTPO, 즉 LTPS와 옥사이드를 합친 TFT가 워치 제품에 들어가면 좋아지는 특성이 있다.
옥사이드 TFT의 모빌리티가 10㎠/Vs밖에 안 되지만 제품을 껐을 때 결정적 장점이 발휘된다. 트랜지스터를 껐을 때 전류가 엄청나게 낮다. 디램이나 플래시 반도체를 연구하는 이들도 옥사이드 반도체를 주목하고 있다.
트랜지스터를 끄면 전류가 안 흘러야 하는데 굉장히 낮다. 워치에서 디스플레이 크기를 30% 키웠는데 배터리 수명이 같았다. 일반인들은 배터리 불만이 많기 때문에 중요한 시사점이다.
모든 스크린의 정지 화면은 1초에 데이터를 60번 사용한다. 옥사이드는 소비전력이 낮고 1초에 데이터를 60번씩 쓰지 않는다. 일본의 한 업체는 1초에 한 번씩 쓴다. 일반인은 화면 깜빡임을 못 느낀다."
추가로 들어가야 할 장비는 무엇이 있나
"LTPO로 한다는 얘기는 LTPS와 옥사이드를 다 한다는 얘기다. 두 가지를 만드는 설비가 다 있어야 한다. TFT 쪽에 장비를 넣었던 업체에는 나쁘지 않은 소식이다."
중국 업체 추격이 거세다
"LCD보다 OLED는 따라잡기 어렵다. LCD는 마스크 숫자도 많지 않다. 패널 회사에서 팹-인부터 팹-아웃까지 약 1주일 걸린다. OLED는 2주는 필요하다. 디램 공정은 석 달 이상이다."
중국 CSOT가 최근 출시한 패널은 홀 디스플레이, 곡면(커브드), 터치 일체형을 적용했다
"우리나라 두 업체가 기술 이끌고 있고 아직 격차(리드 타임)가 있다. 경쟁사가 역설계(Reverse Engineering) 등을 통해 성분 분석 등을 진행해도 기술 속성을 다 알기는 쉽지 않다. CSOT가 따라오는 것은 피할 수 없지만 그만큼 한국 업체가 더 도망갈 것 같다.
'앞으로 시간이 더 지나면 OLED도 LCD 같은 결과가 나오지 않겠느냐'는 시각도 있지만, 아직 우리나라 업체 잘하고 있다. 기술력이 압도적으로 앞서 있다. CSOT보다 BOE가 물량 등에서 더 위협적이다. 그래도 OLED 수준은 따라오기 힘들다."
삼성전자가 폴더블폰처럼 새로운 폼팩터 제품 내놓고 있다
"(늘어나거나 형태가 자유롭게 변하는) 스트레처블이나 투명으로 가려면 TFT도 많이 바뀌어야 한다. 도전 과제도 많다. 접히는 부분에서 특성 변화가 없어야 하고 TFT 외에도 힌지, 커버윈도도 중요하다.
(삼성전자가) 그런 것을 잘하는 것 같다. TFT 성능이 달라지면 디스플레이 특성이 달라진다. 물리적으로 다양하게 펼치고 접었을 때 원래 수준으로 복귀해야 한다.
국내 패널 업체도 대비하고 있다. 하지만 일반인이 생각하듯 급진적 수준의 기술 발전은 시간이 걸릴 것이다.
휴대폰은 우리나라 업체가 잘 이끌고 있다. 중국이 쫓아온 만큼 빨리 도망가면 된다. 우리나라가 반도체는 물론 디스플레이도 1위다. LCD에서는 중국 업체가 추격해왔지만 OLED에서는 한국이 보유한 기술이 압도적으로 앞선다."
국가 지원 필요하지 않나
"전폭적인 국가 지원이 필요하다. 정부에서도 인지해서 예타 산업을 지난해부터 시작했다. 동시에 한국이 세계 시장을 주도하는 디스플레이 분야의 장비·재료 업체에도 학생들이 관심을 갖고 취업할 수 있는 풍토를 만들어야 한다."
마이크로 LED도 TFT가 필요하나
"마이크로 LED도 TFT가 필요하다. TFT가 필요 없을 수도 있지만 굉장히 제한적일 것이다. 미니 LED도 TFT가 들어가야 한다.
밝고 휘도가 높은 마이크로 LED는 어쩔 수 없이 고가가 될 확률이 높다. 아주 소형 아니면 아주 대형으로 활용할 가능성이 크다.
대형에는 한계가 있어 보인다. 지금도 100인치 이상 제품 가격은 1억원을 웃돈다. 물론 예전에 OLED TV가 처음 나왔을 때도 비싸다는 평가가 있었다. 하지만 마이크로 LED TV는 OLED TV보다 더 강력한 기술 혁신(Breakthrough)이 있어야 가정용 제품으로 확산할 수 있을 것이다. 현재로서는 디지털 사이니지나 색다른 애플리케이션에는 적용 가능하지만 일반인이 마이크로 LED TV를 사기는 어려울 것 같다. 마이크로 LED 전사(Transfer)가 특히 어렵다."
