삼성디스플레이 뉴스룸 뉴스레터 Vol.5

슈뢰딩거의 고양이, 하이젠베르크의 불확정성의 원리, 아인슈타인의 광양자설, 플랑크의 에너지 불연속, 폴 디랙의 양자 정리 등 양자역학(양자물리학)은 광자와 전자를 중심으로 이 세계의 숨은 진실을 찾기 위해 수 많은 물리학자들이 총동원된 학문이다. 2차 세계대전을 기점으로 과학문명의 급진적 발전 또한 양자역학에 바탕을 두고 있으며, 핵연료의 사용과 제어도 양자물리학의 이해를 바탕으로 한다. 양자역학 이론들은 기존의 고전 물리학적 질서에 반하거나, 상식적으로 이해하기 어려운 개념들을 쏟아 내, 물리학자들 조차 이론을 정립해 나가는데 많은 애를 먹었다. 하지만 이미 양자역학은 원자론, 기체 분자론과 같이 만물의 근원인 원자/분자/광자 등을 이해하는 기본원리가 되었고, 알게 모르게 이미 기초 학문처럼 특정 분야가 아닌 전반적인 영역에서 그 빛을 발하고 있다. 이번 글에서는 일상으로 들어온 양자역학의 사례들과 다가올 미래기술을 소개하면서 한 해 동안 연재 한 ‘양자역학 이야기‘를 마무리 짓고자 한다.   양자중첩으로 설명되는 공유결합 분자와 반도체 원리 ▲양자중첩 상태인 공유결합을 이루는 2원자 분자(Pearson Benjamin Cummings) 물질을 이루는 원소 중 산소, 불소, 염소의 공통점은 바로 단일 원자상태가 아닌 분자상태로 존재한다는 점이다. O2, F2, Cl2와 같이 두 개의 원자가 결합한 형태라 2원자 분자(diatomic molecules)라 부르며, 이웃한 원자의 전자를 공유하는 ‘공유결합‘의 특징을 갖고 있다. 원래 전자들은 존재 확률에 기반해 각각의 위치량과 운동량을 지니고 있지만, 공유결합 내에서는 양자 중첩 상태(양쪽에 동시에 존재)를 보이며 결합된 상태에서도 안정을 유지한다. 즉, 공유결합이 일어나는 특정 영역에서 존재확률이 높은 상태를 지니게 된다. 이처럼 2원자 분자는 하나의 산소 원자와…

상상만했던 기술들이 현실화되고 있다?! ‘Display of Things’를 실현하기 위해 고군분투하는 역대 디톡쇼 전문가들이 한자리에 모여 디스플레이의 과거, 현재, 미래를 들려준다!

지난 4월, 첫 5G 상용화가 시작되면서 전국에 5G 기지국이 설치되고 국내 가입자 수는 벌써 400만 명에 이르렀습니다. 5G 시대 막이 열리면서 올해는 다양한 5G 스마트폰들이 출시되며 큰 인기를 끌었습니다. 향후 5G 이동통신 시대가 본격화되면 글로벌 스마트폰 제조사들의 5G 스마트폰 출시는 더욱 치열해질 것으로 보입니다. 이에 따라 고성능 5G 스마트폰 최적의 디스플레이로 평가받는 OLED 시장 성장이 기대되고 있습니다. 관련기사 : 4년후 5G폰 5억대 시대 온다…OLED ‘재도약’ 기대 (연합뉴스, 11/24日 ) 시장조사기관 IDC는 올해 5G 폰 출하량이 약 1,100만대에서 내년 1억 9천만대로 약 17배 급증할 것으로 전망하였습니다. 또한 매년 약 1억대씩 증가하는 등 고속 성장할 것으로 예측하였습니다. 5G 스마트폰 시장은 매년 164%씩 증가해 2023년에는 전체 스마트폰 시장의 31%인 5.3억대 규모로 성장할 전망입니다. 스마트폰 시장은 높은 보급률과 기술 상향 표준화로 인한 신규 수요 창출이 어려운 만큼 최근 5년간 평균 1%대의 더딘 성장률을 이어가고 있습니다. 스마트폰 제조사들은 ‘5G’가 정체된 스마트폰 시장을 이끌 성장동력이 될 것으로 기대하며, 공격적으로 라인업을 확대하는 등 5G 시장 선점에 집중할 것으로 전망됩니다. 이와 함께 5G 스마트폰관련 부품들이 주목받고 있습니다. 5G는 수많은 정보를 빠르게 처리할 수 있어 게임, 동영상 등 멀티미디어 콘텐츠의 수요가 빠르게 증가될 것으로 예상됩니다. 따라서 멀티미디어 활용이 용이한 대화면 풀스크린 디자인 트렌드는 지속될 것으로 보입니다. 베젤을 최소화하고, 지문 인식 등…

옥사이드(Oxide)는 디스플레이 TFT(박막트랜지스터) 기술 중 하나입니다. TFT는 반도체 재료와 물성에 따라 아몰퍼스실리콘(a-Si), LTPS, 옥사이드 등으로 나뉘며, 옥사이드 TFT 역시 스위치 및 픽셀의 밝기를 조절하는 용도로 사용됩니다. ‘인듐-갈륨-아연(In-Ga-Zn)’을 재료로 공정 과정에서 반도체 특성을 갖는 산화물(In-Ga-Zn-Oxygen)’로 만들기 때문에 ‘산화물’을 뜻하는 옥사이드(Oxide) TFT라고 부릅니다. 옥사이드는 아몰퍼스실리콘(a-Si)과 마찬가지로 비정질 형태의 TFT입니다. 하지만 아몰퍼스실리콘(a-Si) TFT에 비해 전자의 이동속도가 10배 가량 빠르기 때문에, 상대적으로 고해상도 디스플레이 구현에 유리합니다. 이동속도가 빠르기 때문에 TFT 회로의 집적화에도 유리해, 공간 활용도가 높아지고 베젤을 더 얇게 만들 수 있습니다. LTPS(Low Temperature Poly-Silicon, 저온다결정실리콘)에 비해 전자이동도는 느리지만, 기존 a-Si의 공정 설비를 상당부분 그대로 사용할 수 있어, 생산 비용 측면에서 상대적 우위를 갖습니다. 또 LTPS와 달리 레이저 결정화(ELA) 공정을 사용하지 않아, 결정화 공정에 따른 크기 제약이 없고, 비정질이기에 균일성이 우수해 TV와 같은 대형 사이즈 디스플레이에 적합합니다.

일반적인 엔지니어링 작업은 아이디어를 구체화하여 제품을 설계하고 그 설계도면에 따라서 제품을 생산하는 과정을 거칩니다. 하지만 리버스 엔지니어링(reverse engineering)은 ‘역공학’이라 하여 정상적인 설계과정과 반대로, 생산된 제품을 분해하여 숨은 아이디어를 찾아내고 설계도면을 뽑아냅니다.   창의적인 공학설계와 역공학 공학설계란 주어진 공학 문제를 해결하기 위해 제품이나 시스템의 형태를 기획하고 디자인하는 일련의 의사결정 과정입니다. 해결해야 할 문제를 정확히 인식하고, 정보를 수집 분석한 후, 아이디어를 도출합니다. 그 후 모델링 작업을 통해서 해결 방안을 구체화하고, 예비설계에 대한 시험평가를 통해서 설계 개선과 최적화를 이루어 최종 설계에 이르게 됩니다. 공학설계 과정은 아이디어를 도출하고 이를 구체화하는 과정인데, 여기서 창의성은 설계 과정의 핵심이라 할 수 있습니다. 그러나 리버스 엔지니어링은 공학설계 과정과는 반대로 결과물을 뜯어보고 설계자의 아이디어와 디자인 결정 과정을 역으로 추론합니다.   설계도면의 복원과 불법 복제 리버스 엔지니어링은 기계장치나 시스템을 비롯한 눈에 보이지 않는 알고리즘이나 소프트웨어 등 모든 인공물을 대상으로 합니다. 방법론 측면에서 보면 과학과 유사하다고 할 수 있습니다. 신이 만든 자연의 숨은 섭리를 이해하기 위해 과학이 필요하다면, 리버스 엔지니어링은 남이 만든 인공물 속에 숨은 아이디어를 알아내기 위한 것입니다. 리버스 엔지니어링은 기계장치의 설계도면이 존재하지 않거나 분실되었을 때 디자인 결정 과정과 성능을 추론할 수 있도록 해줍니다. 기계 부품 외에도 고건축이나 유물의 원래 모습을 복원하는데 유용하여 널리 활용되고 있습니다. 여러 장의 사진 자료를 합성하여 노트르담 성당의 상세 정보를 복원하거나, 3D 스캐너를…