기술의 혁신, 플렉시블 OLED로 본 스마트폰 변천사

포토리소그래피(Photolithography)는 반도체, 디스플레이 제조공정에서 사용하는 공정입니다.  포토 공정이라고도 불리며, 사진 인쇄 기술과 비슷하게 빛을 이용하여 복잡한 회로 패턴을 제조하는 방법입니다. 디스플레이에서는 TFT(박막 트렌지스터) 공정에 사용되고 있습니다. TFT 공정은 미세한 회로 패턴 제작을 위해 기판 위에 TFT 구성에 필요한 층을 올리고, 깎아 내리고, 그 위에 다른 층을 또 쌓는 것을 반복해야 합니다. 이렇게 원하는 모양의 물질을 쌓기 위해 빛을 이용하여 형태를 패터닝하는 과정을 포토리소그래피라고 합니다. 포토리소그래피 공정 과정은 다음과 같습니다. 먼저 깨끗하게 세정된 기판(substrate) 위에 TFT 제조에 필요한 물질을 고르게 증착합니다. 그 위에 빛이 닿는 부분과 그렇지 않은 부분이 다르게 반응하는 PR(감광액, Photo Resistor) 물질을 도포합니다. PR 코팅된 층 위에 원하는 패턴이 그려진 Mask를 갖다 댄 후 빛을 쏘아서 빛을 받은 영역과 받지 않는 부분을 구분합니다. PR(감광액) 물질은 빛의 반응에 따라 Positive와 Negative 두 가지 방식으로 분류됩니다. Positive 방식은 마스크에 의해 빛에 노출된 부분이 현상액에 녹기 쉽게 화학구조가 변하는 것입니다. 현상액을 투입해 노광(Exposure) 과정에서 빛을 받은 부분을 제거합니다. Negative 방식은 빛에 노출된 부분이 반대로 더욱 단단해지는 것입니다.  빛을 받지 못한 부분은 현상액으로 제거합니다. 이렇게 원하는 패턴만 남은 PR층은 식각(Etching)과정을 거쳐서 PR이 덮여 있지 않는 부분의 증착된 물질을 제거합니다. 증착된 물질이 원하는 모양으로 패터닝되면 그 위에 도포되어 있던 PR층 마저…

어떻게 하면 건강하게 살 수 있을까? 답은 정해져 있다. 일단 잘 자야 한다. ‘우리는 왜 잠을 자야 할까’를 쓴 매슈 워커에 따르면, 잠은 식단과 운동이란 두 건강 기둥을 떠받치는 토대다. 영국 BBC에서 수면에 대한 153개의 논문을 검토한 결과에 따르면, 수면 부족은 당뇨, 면역력, 비만, 치매에 영향을 끼친다. 간단히 말해, 잠이 부족하면 노화가 빨리 진행된다. 이렇게 중요하지만, 제대로 자는 사람은 드물다. 한국인 평균 수면 시간은 2016년 기준 7시간 41분으로 OECD 평균 8시간 22분에 크게 못 미친다. 불면증 환자는 2013년 42만 5천 명에서 2017년 56만 1천 명으로 연평균 7.2% 늘어났다. 주로 50대~70대가 걸리지만, 20~30대 직장인도 다르지 않다. 에이스 침대 이동수면 공학연구소에서 조사한 결과를 보면, 10명 중 3명은 수면 부족에 시달리고 있다. 슬립 테크는 ‘Sleep’과 ‘Technology’를 붙인 말로, IT를 이용해 숙면을 유도하거나 수면 부족 문제를 해결하려는 서비스나 제품을 가리킨다. 주로 자는 동안 수면 습관을 추적해 수면 상태를 교정해 주거나, 숙면하기 쉬운 환경을 만들어준다. 또한, 생체 반응을 이용해 자연스러운 수면 혹은 기상 상태를 유도하거나, 명상을 통해 잘 자도록 도와주는 식이다.   슬립 테크의 알파이자 오메가, 스마트폰 수면 상태를 체크하는 앱과 기기는 2010~12년 즈음 등장했다. 스마트폰 시대가 열리면서 잠 못 드는 사람이 더 많아졌기 때문이다. 최초의 헬스 트래킹 손목 밴드 ‘조본 업’이 이때 출시돼 큰 인기를 끌었다. 일상생활과 수면 상태를 추적하는 기능이 있었다. 조본 업의 인기에 힘입어 삼성, 애플, 구글에서도 스마트 워치를 내놓게 된다. 다만 이때는 정확한 데이터를 얻지도 못했고, 모아도 어떻게 쓸 줄 몰랐다. 아이러니하게 수면 측정이 가능해지자, ‘오쏘솜니아(Orthosomnia)’라 부르는 ‘완벽한 수면을 추구하는 불안증’이 나타나기도 했다. 결국, 수면 모니터링에 대한 관심은 금세 사그라들었다. 반전은 2016년 시작됐다. 아리아나 허핑턴이…

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.