테크 2017.11.07

[디스플레이 톺아보기] ⑯ LCD의 원리와 구조 Part.2

오늘은 지난 시간에 소개한 LCD의 기본 원리와 구조에 이어, 액정의 작동 방식에 따라 구분한 LCD 패널의 종류를 알아보겠습니다. LCD 패널은 모두 액정(Liquid Crystal)을 사용한다는 점에서 동일하지만, 액정을 활용하는 방법에 따라 여러가지로 구분합니다. 전통적인 방식인 TN(Twisted Nematic) 방식이 기본 작동 원리로 많이 알려져 있고, 현재는 수직전계방식인 VA(Vertical Alignment)와 수평전계방식인 PLS(Plane to Line Switching) 등이 프리미엄 제품용으로 널리 사용되고 있습니다. 오늘은 이 3가지 방식에 대해서 그 구조와 작동원리를 살펴보겠습니다.   TN (Twisted Nematic) 방식 TN은 1971년 스위스에서 최초로 개발된 가장 전통적인 LCD 패널 방식으로 톺아보기 LCD의 원리와 구조 Part.1에서 작동 원리를 다루었습니다. 기본적으로 액정이 기판과 나란한 방향으로 (0도) 수평으로 놓여 있으며, 두 장의 상하 기판 사이에서 뒤틀린 배열을 갖추고 있어 이 패널 내부를 항상 빛이 통과하는 Normally White 방식이며, 전압을 가하면 액정이 기판 표면으로부터 90도로 일렬 배치 되면서 백라이트로부터 나온 빛이 편광판을 빠져 나가지 못하게 되어 Black 화면이 구현되는 구조입니다. TN방식은 구조가 단순하고 생산 비용이 낮아 가격이 저렴하지만, 시야각이 좁기 때문에 화면의 정면이 아닌 각도에서 볼 때 색이 변하거나, 빠른 화면 전환시에 잔상이 생기는 문제점이 있어 이 후에 STN(Super Twisted Nematic) 등으로 개선된 방식이 등장했습니다. 하지만 TN의 근본적인 구조상 시야각과 색반전 현상을…
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테크 2017.10.27

[디스플레이 톺아보기] ⑮ LCD의 원리와 구조 Part.1

오늘은 다양한 영역에서 활용되고 있는 평판 디스플레이의 대표 제품. LCD의 기본 작동 원리에 대해 살펴보겠습니다. LCD(Liquid Crystal Display, 액정표시장치)는 ‘액정’을 핵심 소재로 한 평판 디스플레이입니다. 액정(液晶, Liquid Crystal)이란 액체와 고체의 성질을 함께 가지고 있는 물질로, 고체의 결정이 갖는 규칙성과 액체의 성질인 유동성을 모두 지닌 물질이라는 뜻에서 액체결정, 줄여서 액정이라고 부릅니다. 의외로 액정은 상당히 오래 전에 발견되었습니다. 액정은 1854년 처음 발견되었고, 1888년 오스트리아의 생물학자 Reinitzer에 의해 비로소 ‘액정’이라는 이름을 최초로 부여받게 됩니다. 이후, 1920년대에는 많은 연구자들이 약 300여종의 액정을 합성해 발표했고, 액정에 전기 자극을 주어 상태를 변형하는 연구로 이어집니다. 1960년대에는 액정이 광학적 효과를 나타낸다는 사실이 과학 잡지 네이처(Nature)에 발표되었고, 이때부터 액정의 실용화 연구는 본격 궤도에 올라 이후 다양한 방식의 LCD가 화질과 성능을 높여 제품화되기에 이릅니다. LCD는 정보를 표현하기 위해 외부의 빛(광원)을 필요로 하는 디스플레이입니다. 액정 자체가 빛을 뿜어내지는 않기 때문입니다. 따라서 패널 뒷면에서 백색의 빛을 비추는 백라이트(Back Light)의 도움을 받아야 하고, 다양한 색을 표현하기 위해 컬러필터(Color Filter)를 함께 사용해야 합니다. 그럼 액정을 어떻게 활용하길래 디스플레이의 핵심 소재로 활용할 수 있을까요? 기본 원리는 빛의 방향성에 숨어 있습니다. 빛, 조금 더 구체적으로 말해서 빛의 근원인 광원은 근본적으로 빛이 360도 사방으로 뻗어나가는 특성이 있습니다. 집 안에 켜 놓은 전등이 집…
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마켓 2017.10.25

10년 전 꿈이 현실로! OLED, 디스플레이 시장의 주인공이 되다!

올해는 삼성디스플레이가 세계 최초로 OLED를 양산한지 10주년이 되는 해입니다. 2007년 삼성디스플레이가 OLED 첫 양산에 성공한 이후 OLED는 빠르게 시장을 선점해왔습니다. 10년 전 세계 휴대폰 디스플레이 시장의 1%에 불과했던 OLED는 지난해 시장 점유율 40%를 넘었고, 2018년에는 59%에 달하며 LCD를 제칠 것으로 전망되고 있습니다.(IHS 자료 기준) OLED가 중소형 디스플레이 시장을 선점할 수 있었던 것은 삼성의 과감한 투자와 결단력, 그리고 세계 최고의 디스플레이 기술력이 있었기 때문입니다. 삼성디스플레이는 OLED 패널 시장 점유율 95% 이상을 차지하며 압도적 기술력으로 중소형 디스플레이 시장을 리드하고 있습니다. 삼성 OLED가 디스플레이 시장의 주인공이 되기까지의 10년 동안 어떤 일들이 있었을까요? 그 히스토리를 삼성디스플레이 뉴스룸에서 준비했습니다.   꿈의 디스플레이 OLED, 세계 최초 양산 성공! 2007년 10월, 삼성은 OLED 양산에 세계 최초로 성공하였습니다. OLED는 뛰어난 색감, 얇은 두께, 가벼운 무게, 무한대에 가까운 명암비로 그 당시 ‘꿈의 디스플레이’로 불렸습니다. 디스플레이 전통 강자였던 일본의 전자업계들은 일찌감치 OLED 연구 개발에 몰두했으나 기술장벽, 투자비용의 장애물에 부딪혔습니다. 그들은 OLED를 ‘넘을 수 없는 산’ 같은 존재로 여기고, OLED 상용화는 불가능하다고 생각했습니다. 그러나 삼성은 OLED의 양산 가능성을 확신하고 2000년 시작된 프로젝트 팀을 2003년 사업화팀으로 격상시켜 본격적인 OLED 사업화 준비에 나섰습니다. 휴대폰용(2인치 대) OLED 양산을 목표로 본격적인 투자와 양산품 개발을 시작한…
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테크 2017.10.18

[디스플레이 톺아보기] ⑭ 플렉시블 OLED 원리와 미래

자체발광으로 최고의 화질을 구현하는 디스플레이 OLED. OLED는 뛰어난 화질과 얇은 두께, 그리고 가벼운 무게로 모바일 디스플레이의 주류로 자리잡았습니다. 하지만 OLED의 더 큰 매력은 바로 화면을 유연하게 구부릴 수 있는 플렉시블 디스플레이 구현이 가능하다는 점입니다. LCD 등 기존의 디스플레이는 자유자재로 휘어지거나 접거나 둘둘 말거나 심지어는 섬유처럼 늘어나는 스트레처블 기능을 구현하기가 매우 어렵습니다. 오늘은 현재 사용되는 플렉시블 OLED 기술의 원리와 플렉시블 OLED 디스플레이의 종류를 소개해 드립니다. 먼저 플렉시블 OLED가 기존의 평평한 OLED와 어떻게 다른지부터 살펴보겠습니다. 전통적인 OLED(Organic Light-Emitting Diode)는 일명 리지드(Rigid; 딱딱한) OLED라고 부릅니다. 딱딱한 이유는 디스플레이의 하부 기판과 보호 역할을 하는 봉지 재료가 유리이기 때문입니다. 유리는 디스플레이 공정에서 오랜 기간동안 사용되었기 때문에 신뢰성이 높은 반면, 플렉시블과 같은 유연성은 거의 없습니다. 스마트폰과 같은 모바일 기기의 형태를 자유롭게 구현하려는 일명 폼 팩터(Form factor) 혁신은 리지드 OLED로는 어렵습니다. 그렇다면 플렉시블 OLED는 유리 대신 어떤 소재를 사용해서 유연성을 확보했을까요? 지금부터 그 비밀을 풀어보겠습니다. 리지드 OLED가 유리를 쓰는 공정은 크게 2가지입니다. 앞서 언급한 유리 기판과 유리 봉지죠. 플렉시블 OLED는 유기 기판 대신 하부기판에는 PI(폴리이미드)를 사용하고, 유리 봉지 대신 얇은 필름인 TFE(Thin Film Encapsulation : 박막봉지)를 활용합니다. 유연성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 기존 유리를 사용한 부분보다…
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마켓 2017.09.28

플렉시블 OLED 시장의 중심에 서다

중소형 디스플레이 시장의 왕좌를 차지한 OLED가 풀 스크린 트렌드에 힘입어 플렉시블을 중심으로 재편되고 있습니다. ※ 기사 참조: 2분기 플렉시블 OLED 매출 2조3천억…전년비 132% 급증(연합뉴스 9/25日字) 올 상반기 출시된 갤럭시 S8을 시작으로 본격 채용된 풀스크린은 기존과 동일한 기기 사이즈에 디스플레이 면적을 최대로 확장하면서 물리버튼, 지문인식 등 기존 제품 하단에 있던 기능들을 디스플레이 상에 구현한 최첨단 디스플레이 기술입니다. S8의 경우 제품사이즈는 전작과 비슷하지만 화면 크기를 18% 이상 증가시켜 더 넓은 화면에 많은 정보를 담았습니다. 또한 디스플레이 좌우가 완만하게 휘어진 듀얼엣지 기술을 적용함으로서 디자인과 그립감의 두마리 토끼를 잡았다는 평가를 받았습니다 . 풀스크린 구현의 핵심은 플렉시블 OLED 입니다. 유리기판을 활용한 기존의 OLED와 달리 폴리이미드라는 유연한 기판 소재를 사용하는 플렉시블 OLED는 베젤을 줄이고 모서리를 부분을 부드럽게 처리하는데 용이한 특징을 가지고 있습니다. 또한 커브드 곡률을 구현해 다양한 디자인을 적용할 수 있습니다. 시장조사기관 IHS Markit에 따르면 플렉시블 OLED는 2017년 2분기 20억 5,400만 달러의 매출을 기록하면서 2016년 2분기 8억 8,600만 달러 대비 132% 성장하였습니다. 전체 OLED 시장 내 비중도 지난해 2분기 24.3%에서 올 2분기 51.1%로 증가해 플렉시블이 리지드(Rigid) OLED 매출을 처음으로 뛰어넘었습니다. 플렉시블 OLED는 향후 급격하게 몸집을 키우며 OLED 시장 성장을 선도할 것으로 보입니다. 갤럭시S8, 노트8등 풀스크린 폰이…
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테크 2017.09.21

[디스플레이 톺아보기] ⑬ OLED 봉지(Encap.) Part.3

자체발광으로 최고의 스마트폰 화질을 구현하는 디스플레이 OLED. 이 OLED 제조 기술의 핵심은 바로 자체 발광하는 유기물질을 얼마나 효율적으로 활용하는가에 달려 있습니다. 지난 시간까지 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 핵심 제조공정 중 ‘봉지(Encapsulation)’의 개념과 세부 공정에 대해 톺아보았습니다. ‘봉지’ 공정이란 OLED 패널이 외부의 영향을 받지 않고 오랫동안 사용될 수 있도록 마감을 하는 단계로 이 과정이 부실하면 그동안 만든 OLED 패널이 제 성능을 발휘하지 못합니다. 봉지(封止, Encapsulation) : OLED에서 빛을 내는 유기물질과 전극은 산소와 수분에 매우 민감하게 반응해 발광 특성을 잃기 때문에 이를 차단하기 위한 공정. OLED 패널의 수명을 보존 또는 향상시킴.   이번 시간에는 봉지 공법 중에 플렉시블(Flexible) OLED 패널을 만들기 위한 특별한 봉지 공정인 ‘박막봉지(TFE;Thin Film Encapsulation)’를 소개하겠습니다. 소개에 앞서 먼저 지난 시간까지 공부한 OLED 봉지 공정을 되짚어 보겠습니다. 봉지 공정은 크게 4가지 단계로 나누어집니다. ① Cell Seal Glass 제작 ② 원장 Glass Seal 도포 ③ Glass 합착 ④ Laser Sealing 위 과정에서 ① ~ ③번 단계를 보면 반복해서 사용되는 단어가 보입니다. 바로 ‘Glass’ 입니다. 일반적인 OLED(Rigid) 패널은 Glass를 기판으로 사용하며 봉지를 위한 재료도 마찬가지로 Glass를 사용합니다. 플렉시블 OLED와 달리 애초에 유연하게 구부릴 필요가 없으므로 패널의 위 아래가 모두 Glass 라고 해도 전혀…
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테크 2017.09.08

[디스플레이 톺아보기] ⑫ OLED 봉지(Encap.) Part.2

자체발광으로 최고의 스마트폰 화질을 구현하는 디스플레이 OLED. 이 OLED 제조 기술의 핵심은 바로 자체 발광하는 유기물질을 얼마나 효율적으로 활용하는가에 달려 있습니다. 이번 시간에는 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 핵심 제조공정 중 ‘봉지(Encapsulation)’의 세부 공정에 대해 톺아보겠습니다. 지난 ‘봉지 Part.1’에서 다루었듯이, ‘봉지’ 공정이란 OLED 패널이 외부의 영향을 받지 않고 오랫동안 사용될 수 있도록 마감을 하는 단계입니다. – 봉지(封止, Encapsulation) : OLED에서 빛을 내는 유기물질과 전극은 산소와 수분에 매우 민감하게 반응해 발광 특성을 잃기 때문에 이를 차단하기 위한 공정. OLED 패널의 수명을 보존 또는 향상시킴.   봉지 공정을 위해서는 크게 세 가지 재료가 필요합니다. 인캡 Glass(Encap Glass : 봉지용 유리판)와 접착제 그리고 레이저입니다. 이때 상당수의 작업은 진공챔버(금속으로 만든 진공 구조물)에서 이루어집니다. OLED 공정의 앞선 단계를 다시 떠올려 보겠습니다. 스위치 역할을 하는 LTPS가 만들어졌고, 그 위에 유기물 증착(evaporation)이 완료됐습니다. 하지만 이렇게 만들어진 유기물 증착부는 아직 공기와 수분으로부터 보호받지 못하는 환경입니다. 물론, 아직 원장 Glass(필요한 디스플레이 크기로 자르기 전의 대형 원판 패널 유리판)의 상태이고 스마트폰 등에 사용하기 위한 크기인 셀(Cell) 단위로 자르기 전입니다. 셀 단위는 쉽게 말하면 5인치 스마트폰을 제작하는 공정일 경우, 5인치 사이즈로 잘라낸 패널 하나를 의미합니다. 봉지 공정은 셀 단위에서도 필요하고, 커다란 원장 상태에서도 진행합니다.…
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마켓 2017.08.28

스마트폰용 패널, 디스플레이 시장 정상에 서다

다윗이 골리앗을 무너뜨렸습니다. 디스플레이 시장을 호령하던 TV 패널이 디스플레이 시장의 왕좌를 스마트폰 패널에 내줄 전망입니다. TV 패널은 2010년 전체 디스플레이 시장 점유율 47%를 차지하며 휴대폰 패널과 4배 이상의 격차를 보였으며 지속적으로 최고의 자리를 지켜왔습니다. 그러나 OLED를 중심으로 플렉시블, 초고해상도 등 새로운 가치를 앞세운 휴대폰 패널의 공세를 견디지 못했습니다. ※ 자료출처: “골리앗 쓰러뜨린 다윗…디스플레이 시장서 휴대폰이 TV추월” 연합뉴스 8/27日字 기사 시장조사기관 IHS마킷에 따르면 2017년 휴대폰 패널 매출은 465억6533만 달러로 연간 기준으로는 처음으로 LCD와OLED를 합친 TV용 패널(412억 5377만 달러)을 재치고 디스플레이 단일품목으로 최대 매출을 기록할 것으로 예상됩니다. 수 십년간 디스플레이 최강자로 군림해온 TV 패널은 500ppi가 넘는 초고해상도 제품과 플렉시블 OLED 등 고부가가치 제품을 앞세운 휴대폰 디스플레이에 크게 밀리면서 ‘크기가 곧 경쟁력’으로 여겨온 디스플레이 시장의 오래된 패러다임이 큰 변화를 맞게 될 전망입니다. TV 패널은 줄곧 휴대폰 패널과 큰 매출격차를 유지하며 1위를 고수했습니다. 지난 2010년 TV 패널 매출은 553억8392만 달러로 휴대폰 패널 매출 129억 139만 달러 대비 4배 이상 높은 실적을 기록했습니다. 그러나 TV 패널은 2014년 554억 6626만 달러의 최고 매출을 기록한 이후 내리막길을 걸었으며 2017년에 처음으로 휴대폰 패널에 역전 당하게 됐습니다. 실제로 TV 패널은 2010년부터 2016년까지 -8%의 성장률을 기록했지만 같은 기간 휴대폰 패널은 연평균 17% 성장했습니다. 휴대폰 패널 시장 확대는 스마트폰 시장 확대와…
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테크 2017.08.22

[디스플레이 톺아보기] ⑪ OLED 봉지(Encap.) Part.1

자체발광으로 최고의 스마트폰 화질을 구현하는 디스플레이 OLED. 이 OLED 제조 기술의 핵심은 바로 자체 발광하는 유기물질을 얼마나 효율적으로 활용하는가에 달려 있습니다. 이번 시간에는 OLED(Organic Light-Emitting Diode)의 핵심 제조공정 중 ‘증착(Evaporation)’의 다음 단계인 ‘봉지(Encapsulation)’에 대해 톺아보겠습니다. 지난 시간까지 LTPS와 증착에 대한 이야기를 이어왔는데요. ‘봉지’ 공정이란 앞서 진행된 이 과정을 거쳐 만들어진 OLED 패널이, 외부의 영향을 받지 않고 오랫동안 사용될 수 있도록 마감을 하는 단계입니다. 먼저 ‘봉지’라고 하면 어떤 이미지가 떠오르나요? 과자 봉지 또는 비닐 봉지가 생각날 것 같습니다. 첨단 디스플레이 제품과 봉지. 어쩌면 서로 어울리지 않을 듯한 이 개념을 제대로 잡기 위해 ‘봉지’의 용어부터 짚고 넘어가겠습니다. – 봉지(封止, Encapsulation) : OLED에서 빛을 내는 유기물질과 전극은 산소와 수분에 매우 민감하게 반응해 발광 특성을 잃기 때문에, 이를 차단하기 위한 공정으로 ‘봉지’가 필요하며, 이를 통해 OLED 패널의 수명을 보존 또는 향상시킴.   위의 설명대로 유기물질을 통해 자체발광하는 OLED은 산소와 수분에 무척 취약합니다. 그래서 제조 과정에서 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하도록 밀봉하는 공정이 필요합니다. 과자도 신선도 유지를 위해 밀봉을 하고, 봉지를 뜯은 후에 오래 두면 눅눅해지고 맛이 없어지듯이, OLED 패널도 밀봉을 통한 유기물의 보존이 무척 중요합니다. 만약 산소(O2)가 패널의 틈 사이로 침투하게 되면, EML 최상단의…
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