3-33) LCD, 기술 이슈

LCD의 기술 개발과 발전은 지금도 진행 중입니다. 물론 완성도에서는 정점에 이르러가고, 가격은 가급적 낮추어야만 하는 상황이지만, 그래도 개발자들은 움직이고 있죠. 해상도와 컬러로 대표되는 성능은 여전히 진화 중이며, 폼 팩터, 즉 얇고 유연함에서는 OLED에 밀리고 있지만, 새로운 응용도를 찾아 나서고 있습니다. 일단, 해상도와 컬러를 짚어봅니다. 다만, 컬러의 경우,양자점(Quantum Dot, QD)을 적용하는 방식이 핫 이슈인데, 이에 관해서는 다음 주제에서 OLED를 먼저 이야기한 후에, QLED의 패밀리 그룹인 QD-LCD, QD-OLED, 그리고 QD-ELD를 함께 다룰 생각입니다. 현재로는.

 

FHD(Full High-Definition), UHD(Ultra High-Definition), 4K, 8K 등으로 이어지는 해상도와 관련된 용어들은 비교적 친숙합니다. 이러한 해상도의 향상은 어디까지 이어질지 여전히 궁금하죠. 3차원, 4차원 실감 디스플레이, 그리고 가상 현실과 증강 현실까지 고려한다면 개발 여지는 아직 충분합니다. 이러한 고해상도 구현에 있어서 고려할 요소는 바로 투과율이죠. 좀 더 구체적으로 표현한다면 개구율의 감소가 고해상도 구현에 장애가 될 가능성이 높다는 말입니다. 해상도가 높아지면서 화소 면적도 작아져야 하는데, 이에 맞추어 TFT와 배선이 차지하는 면적도 줄어야 하죠. 그러나, TFT의 크기를 줄이면서 성능, 즉 전달 특성과 출력 특성을 유지하는 것이 만만치 않습니다. 특히 이동도 및 이와 관련되는 전도도, 저항을 개선시키는 것에 허들이 있죠. 아울러, 해상도가 높아지면 게이트 선택 시간이 짧아지고, 따라서 이를 반영하는 저장 커패시터와 배선의 전기적 성능 유지도 개구율 유지의 어려움입니다. 산화물 TFT, 저온 및 고온 다결정 실리콘 TFT, 심지어 단결정 트랜지스터의 전사(transfer)까지도 개발이 시도되고 있죠.

 

물론 BLU의 효율 향상, 고효율 광원 및 저손실 구조, 그리고 다양한 소재와 구동 방법의 개발도 병행되고 있습니다. 8K의 해상도를 가지는 제품이 65인치급 이상의 대형 디스플레이 제품에서만 적용된다는 것, 화면 크기가 작아질수록 화소 크기도 작아지며, 따라서 개구율 문제가 더 심각해지는 이유입니다.

 

디스플레이가 아무리 발전하여도, 신이 주신 색, 자연의 색을 완벽하게 재현할 수는 없습니다. 가까이 다가갈 뿐이죠. 사실, OLED와의 경쟁에서 LCD가 기사회생할 수 있었던 이유 중의 하나도 양자점(Quantum Dot, QD)을 통한 색 재현율 향상입니다. 즉, 양자점을 광원에 적용한 LCD(Quantum Dot LCD, QD-LCD), 논란의 여지는 있지만, QLED라는 이름으로 불리고 있죠. 이를 기반으로 색 재현율을 OLED 이상으로 끌어올렸습니다. QLED는 최근의 대형 디스플레이에서 뜨거운 주제입니다. 양자점은 지름이 수 나노미터 정도인 반도체 입자이며, 코어와 쉘, 그리고 고분자 코팅으로 이루어진 구조입니다. 입자의 크기에 따라 발광 파장이 변하며, 높은 색순도와 안정성을 가지므로 향후 디스플레이에 다양하게 적용될 수 있는 소재임에는 분명합니다. 지금은 주로 양자점을 함유한 필름, QDEF(Quantum Dot Enhancement Film)를 BLU에 추가하는 방식으로 제품화를 이루고 있지만, 추후 QD-OLED와 QD-ELD(ElectroLuminescent Display) 등으로 진화하는 로드 맵이 명확하게 제시되고 있습니다. 이에 대해서는 OLED 다음으로 기술될 양자점 디스플레이 코너에서 다루도록 하죠.

 

중국이 동등 내지는 선두가 된 현재, LCD에 대한 투자를 어디까지 가져갈 것인가? 사실, LCD의 투자는 이미 스톱이 되었습니다. 현 시점에서의 최대 라인은 10 ~ 11세대, 주로 10.5세대 라인이죠. 기판의 크기에 따른 제조 원가의 차이보다 면취 효율로 대변되는 생산성의 차이가 결과적으로 패널의 원가로 나타나죠. 기술 개발이 언제까지 진행될 것이지, 시설 투자를 재개하여야 하는지. 이는 전적으로 시장과 기업 전략의 몫입니다.

 

2019년 2학기, 새로운 학기가 시작이네요. 이번 여름방학 기간에는 코너 1) 디스플레이 개요, 코너 2) 빛과 색, 그리고 디스플레이 원리, 코너 3) 액정 디스플레이(LCD) 기술~ 에 대하여 약 100개의 노트를 통해 이야기를 전개하였습니다. 학기 중에는 이 내용들과 관련된 슬라이드를 만들어가며 강의에 활용할 생각입니다. 그리고, 시간 여유가 된다면 코너 4) 유기 발광 다이오드(OLED) 기술과 코너 5) 양자점(QD) 적용 디스플레이 기술, 그리고 코너 6) 마이크로 LED 기술까지 가보려 합니다.

 

 

# 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다.

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# 더! 생각해보기

a. LCD의 국내 투자는 정지되었다. LCD는 앞으로 어떻게 될까. 생존할 수 있을까

b. 만일 LCD가 더 발전할 수 있다면 그 경로는 어떤 방향일까