디스플레이 용어알기 2020.09.16

[디스플레이 용어알기] 63편: 개구율(Aperture ratio)

개구율이란 디스플레이의 기본 구조인 화소(Pixel)에서 빛이 나올 수 있는 부분(개구부)의 비율을 의미합니다. 개구율이 높다는 것은 동일한 디스플레이 면적에서 더 많은 빛이 표출된다는 것입니다. 또한, 에너지 소비 관점에서 개구율이 높다는 것은 에너지 효율이 높다는 것으로 적은 전력 소모로도 같은 밝기의 빛을 표출할 수 있다는 뜻이며 전력의 소모량에 따라 디스플레이 수명이 반비례하는 만큼 디스플레이 수명도 길어진다는 것을 의미합니다. 이러한 이유로 개구율은 디스플레이 패널 성능에 대한 주요 지표로 사용됩니다. 개구율에 영향을 미치는 중요 인자 중 하나는 디스플레이 발광 방향입니다. 발광 방식에는 전면형과 배면형 방식이 있는데 구조적 특성상 디스플레이를 전면으로 발광하는 형태가 개구율이 높습니다. 따라서, 동일 영상을 동일한 전력을 사용하여 구동한다면 전면 발광 방식이 더 밝게 보입니다. 디스플레이 화소 구동을 위해서는 TFT(박막트랜지스터)가 있어야 하며 전면 발광의 경우 TFT가 발광부 뒷면에 있는 반면, 배면 발광의 경우 TFT가 발광부 앞 쪽에 위치하여 발광부에서 나오는 빛을 차단하기 때문입니다. 디스플레이 업계에서는 개구율을 높이고자 전면형 발광 방식 적용, 발광부 확대, TFT 선폭 최소화 등의 노력을 지속하고 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.09.03

[디스플레이 용어알기] 62편: Active Area (표시 영역)

디스플레이 패널에서 화면에 이미지가 표시되는 영역을 Active Area(액티브 에어리어)라고 하며 표시 영역이라 부르기도 합니다. 디스플레이 패널의 전면부(눈에 보이는 면)는 대부분 픽셀로 구성된 Active Area가 차지하며, 픽셀을 구동하기 위해 필요한 일부 배선(전자회로) 및 측면부의 기구적 결합을 위해 Dead Space(데드 스페이스, 일명 베젤)가 함께 구성되어 있습니다. 디스플레이 업계에서는 화면의 표시 영역을 넓혀 몰입감을 높이고, 완제품의 디자인을 개선하기 위해 Active Area 최대화와 Dead Space 최소화를 위한 개발을 지속해 왔습니다. 최근에는 스마트폰의 표시 화면을 최대한 넓히기 위해 각종 센서류를 디스플레이 패널 하부로 내리고, Dead Space를 최소화하는 풀스크린(Full screen) 기술이 본격적으로 적용되고 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.08.26

[디스플레이 용어알기] 61편: ITO (인듐 주석 산화물)

ITO(Indium tin oxide, 인듐 주석 산화물)는 디스플레이 패널에서 핵심적으로 사용되는 재료입니다. 디스플레이는 전기의 흐름을 통해 픽셀의 밝기를 제어해 화면을 표현합니다. 따라서 픽셀마다 전기가 통할 수 있도록 양극(Anode)과 음극(Cathode)이 필요한데, 이때 극이 되는 물질은 전기가 잘 통하는 특성과 동시에 빛이 화면을 잘 통과하는데 유리한 투과성도 갖춰야 합니다. ITO는 산화 인듐(In2O3)과 산화 주석(SnO2)을 혼합해 산소의 빈자리가 생성될 때 이 빈자리를 통해 전자와 정공이 이동해 전기가 흐르도록 하는 재료입니다. 이를 통해 전기전도성을 높이고 두께를 얇게 제작할 경우 투명한 특성이 나타나며, 전기가 통하는 동시에 투명하기 때문에 투명전극이라 불리기도 합니다. LCD에서 ITO는 백라이트의 빛이 액정을 거칠 때 이를 제어하는 전극으로서 역할을 하며, 이때 액정을 통과한 빛이 투명전극인 ITO를 빠져나와 우리 눈까지 도달하도록 하는 역할을 합니다. OLED에서는 크게 두 가지 기능으로 사용되는데, 먼저 배면 발광 방식의 OLED에서는 LCD와 유사한 원리로 작동합니다. 반면 전면 발광 방식의 OLED에서는 우선 양극(Anode)에서 정공(Hole)이 원활하게 유기발광층(HIL)으로 주입될 수 있도록 하는 역할을 합니다. 양극의 재료로 사용되는 ITO는 정공의 이동에 적합한 에너지 준위를 갖추고 있기 때문입니다. 동시에 ITO의 투과성은 ‘공진(Micro cavity)’구조 구현도 가능하게 합니다. 디스플레이에서 ‘공진’이란 빛의 파동성(보강간섭)을 이용해 세기를 증폭시킴으로서 발광 효율을 크게 높일 수 있는 기술입니다. 투명한 ITO를 양극에 사용함으로써 빛이 전극을 통과해 Ag막까지 도달하도록 한 후 빛의 반사가 되도록 함으로써 공진을 구현합니다.
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[디스플레이 용어알기] 60편: FoD (Fingerprint on Display)
디스플레이 용어알기 2020.08.20

[디스플레이 용어알기] 60편: FoD (Fingerprint on Display)

FoD(Fingerprint on Display)는 디스플레이 내장형 지문센서를 의미합니다. 스마트폰 디스플레이 상에서 손가락 지문을 활용해 사용자를 식별하는 기술입니다. 최근 몇년 간 풀 스크린 스마트폰이 대세가 되면서,  전면 물리 버튼이 사라지고 지문 센서 역시 디스플레이에 내장하는 방식으로 발전하게 되었습니다. 디스플레이 지문 내장 방식은 광학식, 초음파식 이렇게 두 가지가 현재 대표적으로 사용되는 방식입니다. 광학식은 지문을 카메라로 촬영하듯이 센싱하는 방식입니다. 빛이 매질을 통과하면, 통과하는 매질의 물성에 따라 굴절율이 달라지는데 이를 이용한 원리입니다. 디스플레이에서 발사된 빛이 투과해 지문에 닿으면서 지문의 볼록한 부분인 ‘융’과 유리의 굴절율과 지문의 오목한 부분인 ‘골’로 인해 발생하는 공기층과 유리의 굴절율이 서로 다르기 때문에 이를 활용해 지문 형상이 센싱됩니다. OLED는 빛이 투과하기 때문에 광학식 방법을 통한 지문 내장형 디스플레이가 가능합니다. LCD는 백라이트유닛이 빛의 투과를 가로막기 때문에 이론적으로는 불가능한 방식입니다. 초음파식은 지문의 굴곡을 센싱하는 방식입니다. 센서 변환기에서 발생한 초음파가 디스플레이와 커버 윈도우를 통과해 지문에 전달되면, 초음파가 지문의 오목한 부분인 ‘골’에서는 매질이 없는 공기층을 만나 반사돼 돌아오고, 볼록한 ‘융’에서는 매질(피부)를 만나 상당수 빠져나가 돌아오지 않게됩니다. 이런 반사된 초음파 신호의 세기를 측정해 지문을 파악하는 방식입니다. 플렉시블 OLED는 디스플레이 내부에 공기층이 없어 초음파 지문센서 적용이 용이합니다. LCD는 백라이트유닛 접합부에 공기층이 존재해 초음파가 전달되지 않아 적용이 어렵습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.08.05

[디스플레이 용어알기] 59편: 투명폴리이미드 (CPI, Colorless Polyimide)

투명 폴리이미드(CPI)란 Colorless Polyimide의 약자로 투명한 PI를 의미하며, 최근 플렉시블 디스플레이에서 패널을 보호하기 위한 커버 윈도우 소재로 사용됩니다. CPI는 기존 폴리이미드(PI)가 가지고 있는 내화학성 및 내열성 특성은 유사하나 특유의 색을 띠는 단점이 있어, 화학적 구조를 달리하여 투명하게 개발되었습니다. ▲ 투명폴리이미드(좌)와 폴리이미드(우) 사진 기존 PI의 화학적 구조를 보면, 다수의 방향족(C6H6-, 정육각형 모양)을 가지고 있어 화학적, 열적 우수성을 갖게 되는데, 이러한 방향족은 가시광선 중 400∼500나노미터(nm) 파장을 흡수하는 성질로 인하여 시각적으로는 갈색을 띠게 됩니다. ▲ 폴리이미드 화학 구조식 (출처 : 위키피디아) 이를 투명화 시키기 위해서 PI 내 방향족을 트리플루오로메틸기(-CF3), 에테르기(-O-), 술폰기(-SO₂)와 같은 구조로 대체하거나 첨가하는 방식 등이 활용되고 있으며 기술적으로도 많은 노하우가 필요합니다. CPI는 플라스틱이라는 재료의 특성상 투명하고 얇게 가공이 가능하며 유연성이 좋아 폴더블이나 롤러블 등 플렉시블 디스플레이 패널을 보호하는 윈도우 커버로 적용되고 있습니다. 지난해 삼성디스플레이가 개발한 언브레이커블 디스플레이는 CPI를 커버 윈도우에 적용한 사례이며, 美 국방부 규격에 맞춰 실시한 UL(Underwriters Laboratory, 국제 안전인증 시험기관)의 내구성 테스트도 통과했습니다. 그리고, 갤럭시 폴드 모델에도 적용되어 상용화되었습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.30

[디스플레이 용어알기] 58편: 폴리이미드 (PI, Polyimide)

폴리이미드는 열 안정성이 높은 고분자 물질로 우수한 기계적 강도, 높은 내열성, 전기절연성 등의 특성 덕분에 디스플레이를 비롯해 태양전지, 메모리 등 전기/전자 및 IT 분야에서 다양하게 활용됩니다. 특히 타 소재에 비해 가벼울 뿐 아니라 휘어지는 유연성까지 갖춰 제품의 경량화 소형화가 가능합니다. 폴리이미드는 디스플레이 제조 시 기판이나 커버 윈도우 등 다양한 곳에 활용되고 있습니다. ▲ 폴리이미드(Polyimide) 사진 일반적인 디스플레이의 경우 제조 과정에서 유리 기판을 사용하는데, 휘어져야 하는 플렉시블 OLED는 딱딱한 유리 기판 대신 유연한 폴리이미드를 사용하여 제조합니다. 플렉시블 OLED 제조공정을 살펴보면, 먼저 캐리어 글라스라고 불리는 유리 기판 위에 PI 물질을 도포한 후, TFT와 증착, 봉지 공정을 거친 뒤 레이저로 캐리어 글라스를 떼어내는 방식입니다. 디스플레이 기판은 고온에서 제조하는 공정 기술을 견뎌야 하기 때문에 내열성이 중요합니다. 폴리이미드는 영하 273 ~ 영상 400도까지 물성이 변하지 않는 만큼 내열성이 뛰어납니다. (출처: 네이버 두산백과) 또한 플라스틱 소재라 가볍고 유연해 플렉시블 OLED 제조 시 기판으로 사용하기 적절합니다. 폴리이미드는 깨지지 않고 자유롭게 휘거나 접을 수 있어, 디스플레이 커버 윈도우 소재로도 각광받고 있습니다. 폴리이미드 고유의 색상인 노란색을 제거하여, 투명하게 구현하는 방식으로 사용되고 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.08

[디스플레이 용어알기] 57편: UTG (Ultra Thin Glass)

디스플레이 산업에서 UTG(Ultra Thin Glass)란 디스플레이 커버 윈도우에 사용되는 초박형 강화유리 소재 부품을 의미합니다. UTG는 두께가 약 100㎛(마이크로미터) 미만으로 매우 얇아 유연하게 접을 수 있을 뿐만 아니라 긁힘에 강한 유리 소재의 특성을 함께 가지고 있어, 폴더블 디스플레이용 윈도우로서 사용성과 디자인 수준을 모두 높일 수 있다는 장점이 있습니다. 디스플레이 커버 윈도우 (Display Cover Window) 디스플레이 패널의 화면부를 외부의 영향으로부터 보호하는 역할. 디스플레이의 화면을 우리 눈에 그대로 전달해 주어야 하므로 높은 투명도가 필요하며, 깨짐, 긁힘이 적어야 해 높은 내구성이 필요한 소재를 사용. ※ 참고자료 : [톺아보기] 디스플레이 커버 윈도우 ▲ UTG(Ultra Thin Glass) 사진 갤럭시Z플립에 사용된 삼성디스플레이 UTG의 두께는 약 30㎛로 기존의 일반(Rigid) OLED 유리 윈도우 두께인 0.5㎜(500㎛) 수준보다 훨씬 얇기 때문에, 물체를 접을 때 접는 부위에 발생하는 응력이 작아져 유연하게 폴딩이 가능합니다. 이는 종이의 두께가 얇을수록 접기 쉬운 원리와 같습니다. 폴더블 디스플레이에 사용되는 UTG는 얇아야 할 뿐만 아니라 접었다 폈을 때 원형 복원이 이루어져야 하고, 동시에 외부의 충격에 강해야 하므로 내구성을 높이는 강화 공정이 중요합니다. 따라서 UTG는 얇게 가공된 유리에 유연성과 내구성을 높이는 강화 공정을 거쳐 완성합니다. UTG는 유리 소재의 특장점을 갖추고 있는 동시에 유연하게 접고 펼 수 있어서 향후 다양한 폴더블 디바이스에 적용될 전망입니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.03

[디스플레이 용어알기] 56편: 디지타이저(Digitizer)

디지타이저란 스마트폰, 태블릿PC 등 IT 장치에서 펜 등 도구의 움직임을 디지털 신호로 변환하여 주는 입력장치를 의미합니다. 디지타이저는 갤럭시 노트 시리즈에 적용된 펜이 실제 펜을 사용하는 것과 같은 섬세한 표현이 가능해지면서 사람들에게 많이 알려지게 되었습니다. 구성 요소는 전자기장을 발생시키는 펜, 자기장을 감지하는 기판으로 이루어져 있으며 전자기장 유도방식으로 작동합니다. 전자기장을 발생시키는 펜의 위치가 이동하면서 기판과 상호 작용으로 발생한 전자기장의 변화를 감지합니다. 이를 통해 기판에 가까워지는 펜의 높낮이와 위치를 인식할 수 있어 섬세한 표현이 가능하고, 얇은 펜을 사용하기에 정밀한 좌표를 입력할 수 있습니다. ▲갤럭시 노트에 적용된 디지타이저 (출처 : 삼성전자 뉴스룸) 자기장을 인식하는 센서 기판의 제조는 얇은 판에 전기적 배선을 형성시킨 것인데 디스플레이 제조과정과 유사하게 노광, 현상, 식각 등의 과정을 거쳐 만드는 것이 일반적입니다. 이렇게 제작된 디지타이저 센서 기판은 디스플레이 패널 아랫 면에 부착되며 반대편인 윗면에는 커버 윈도우가 접착됩니다. 한편, 널리 사용되는 정전용량 방식의 입력장치인 터치스크린패널(TSP)은 디지타이저와 다르게 디스플레이 윗면에 부착되거나 디스플레이 속에 내장되고 있습니다. ※ 참고자료 : 터치스크린패널(TSP)
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디스플레이 용어알기 2020.06.24

[디스플레이 용어알기] 55편: 이방성 도전 필름(ACF)

ACF(Anisotropic Conductive Film)란? 특정한 방향으로만 전기를 통하도록 만들어진 필름을 말하며, 1977년 일본 소니가 전자계산기를 만들 때 처음으로 상용화 되었다고 합니다. ACF는 전기가 흐르지 않는 접착제와 전기가 흐를 수 있는 미세한 입자를 혼합시켜 얇은 필름 형태로 만들어졌으며, 연결하고자 하는 부품 사이에 위치시킨 후 압착하면 ACF로 연결된 부품들이 상호 전기가 통하도록 해주는 기능을 합니다. 전도성을 띄는 입자는 지름이 3∼15㎛로 미세하며, ACF 전체 부피 중 0.5∼5% 수준을 차지하고, 폴리머 입자를 전기가 통하는 금속재료인 Au, Ni, Pd 등을 Coating하는 방식으로 만들어집니다. 또 다른 주재료는 접착물질이며 가열하여 형태를 변형시킬 수 있는 열가소성 소재(스타이렌 부타디엔, 폴리비닐 부틸렌 등)와 열을 가해도 형태가 변하지 않는 열경화성 소재(에폭시 수지, 폴리우레탄, 아크릴 수지)가 사용되는데 이중 열경화성 소재가 널리 사용되고 있습니다. 주요 특성으로는 전도성, 절연성, 접착성 3가지를 들 수 있습니다. 전기 회로를 연결하므로 부품 압착 방향으로는 전기가 흐르게 하는 전도성, 압착의 수직 방향으로는 전기가 흐르지 않도록 하는 절연성을 가지고 있습니다(그림 참고). 방향에 따라 전도성이 다르므로 이방성이라는 명칭이 사용됩니다. 또한, 전기부품 간에 전기가 원활히 흐르기 위해 부품들이 잘 달라붙게 하는 부착성을 가지고 있습니다. ACF는 얇은 필름 형태의 전선이므로 두께가 얇고 정교한 IT 제품에 널리 사용되고 있으며, 디스플레이 제조 과정에서는 디스플레이 패널과 DDI, PCB, FPCB 등의 전기부품을 전기적으로 연결하는 모듈 공정에서 사용됩니다.
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디스플레이 용어알기 2020.06.09

[디스플레이 용어알기] 54편: OCA/OCR (광학용 접착소재)

디스플레이에는 핵심 부품인 디스플레이 패널 위에 Polarizer, TPS, Cover Window 등 필요에 따라 다양한 부품들이 부착됩니다. 여러 종류의 부품 부착으로 인해 빛의 손실이나 반사를 최소화하기 위해 사용하는 소재가 바로 ‘광학용 접착소재‘입니다. OCA/OCR이 갖춰야 할 주요 특성과 배경을 자세히 살펴보면, 빛은 재질이 다른 층을 만났을 때 굴절하거나 반사되는 성질을 가지고 있습니다. 디스플레이에서도 빛이 공기(제품 내 Air Gap, 대기), 유리(Window) 등을 만나면서 반사와 굴절 현상이 발생하며 이로 인해 디스플레이의 시인성이 저하되는 현상을 초래할 수 있습니다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 디스플레이 제품 내에 Air Gap을 통과 전후와 비슷한 광학 성질을 갖춘 재질(광학용 접착제)로 채워주는 것입니다. 그리고, 색과 명암을 표현하는 디스플레이에 사용되는 접착소재이므로 빛의 변화가 최소화되도록 높은 투명성이 필요합니다. 또한 접착 시점의 투명성이 시간 경과에 따라 변하지 않도록 지속되어야 합니다. 광학적 접착소재에도 다양한 성분이 있습니다. 주로 사용되는 접착소재로는 아크릴(Acryl)계, 실리콘(Silicone)계, 우레탄(Urethane)계 등의 성분이며, 이 중에서 아크릴 계열의 접착소재가 투명성도 좋으며 UV를 통해 빠르게 경화시킬 수 있어 가장 널리 사용됩니다. 또한, 접착소재는 형태에 따라 분류할 수 있는데, 정해진 양면테이프와 같은 필름 형태를 OCA(Optically Clear Adhesive)라고 부르며, 비정형의 액상 형태를 OCR(Optically Clear Resin)이라고 합니다. 일반적으로 OCA는 형태가 있기에 작업성이 우수하며 표면에 고르게 부착되는 장점이 있고, 액상인 OCR의 경우에는 부품 미세한 공기층 제거에 효과적인 특징을 가지고 있습니다. 광학용 접착소재는 디스플레이 외에도 광학적 특성이 필요한 분야에 널리 사용되는데 대표적인 예는 자동차 산업입니다. 자동차 전면 유리에 파손…
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