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)는 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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테크 2020.06.10

[디스플레이 심층 탐구] OLED 패널 설계 알아보기!

현대인의 필수품 스마트폰! 사람들은 스마트폰으로 인터넷 검색, 영화나 음악 감상, 온라인 쇼핑은 물론 간단한 문서 작업까지 진행합니다. 스마트폰이 단순히 전화 기능을 넘어, 이렇게 다양한 생활 편의 기능까지 활용 가능해질 수 있었던 이유는 무엇일까요? 스마트폰에 탑재된 여러 기술과 더불어 디스플레이 발전에 의한 효과라 해도 과언이 아닐 것 같습니다. 최근 주요 스마트폰 대부분에 탑재된 OLED 디스플레이는 2007년 삼성디스플레이가 세계 첫 양산을 시작하면서 많은 발전을 거듭해왔습니다. 사람들은 고해상도, 고화질 디스플레이를 통해 수많은 정보를 확인하고, 다양한 엔터테인먼트를 즐깁니다. 또한 얇고 휘어지는 특성이 있는 OLED를 통해 접히는 폴더블 타입의 스마트폰까지 등장했습니다. 오늘은 이러한 OLED 패널이 어떻게 만들어지는지 알아보기 위해 OLED 패널 설계에 대해 알려드리고자 합니다.   OLED 패널 설계란 설계란 단어에서 알 수 있듯이 기본적으로 패널 설계란 제품 제작을 위한 도면을 만드는 일이라고 할 수도 있습니다. 그런데 단순히 도면만 디자인하는 것이 아니라, 스펙에 맞게 기획/설계/ 검증/ 제작/ 검사/ 분석 등 모든 패널 제작 프로세스에 관여하고 있습니다. 좀 더 자세히 설명하자면, OLED 패널 설계는 원하는 스마트폰 크기나 형상에 맞게 디스플레이 패널의 dimension을 결정하고, 해상도 및 디스플레이 밝기에 따라 어떻게 패널을 만들지를 계획합니다. 또한 패널 스펙에 맞는 회로를 구성하여 패널을 디자인한 후, 검증을 통해 차세대 패널을 위한 디자인 솔루션을 만들고, 신규 회로 개발을 통해 OLED 패널 특성을 개선합니다. 그리고 패널 설계를 통해 만들어진 photo mask를 이용하여 아래 그림과 같은 공정 프로세스를 통해 패널을 만들고, 원하는 spec대로 패널이 동작하는지 검증, 분석하는 역할도 수행하고 있습니다.   OLED 패널 특성 OLED (Organic light emitting diode)는 Red/Green/Blue 유기 LED가 자체…
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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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퀀텀닷 완전 정복 2020.06.02

[퀀텀닷 완전정복] 제5화 차세대 기술–② 돌돌 말고 몸에 붙이고 자체발광 퀀텀닷

☞ 이전편 바로가기 : [퀀텀닷 완전정복] 제5화 차세대 기술–① 돌돌 말고 몸에 붙이고! 자체발광 퀀텀닷   카드뮴 안 쓰는 친환경 자발광 퀀텀닷 개발 치열 자발광 퀀텀닷은 이미 개발돼있다. 2014년 중국 저장대 연구팀이 적색 자발광 퀀텀닷에서 최고 효율(20.5%)을    달성했고, 2015년 미국 퀀텀닷 개발업체인 나노포토니카는 녹색 자발광 퀀텀닷에서 최고 효율(21.0%)을 기록했다. 여기서 말하는 발광 효율은 퀀텀닷이 받아들이는 전기 에너지 대비 뿜어져 나오는 빛 에너지의 양을 뜻한다. 하지만 현재 이들 자발광 퀀텀닷이 디스플레이에 사용되지는 않고 있다. 이들 모두 셀렌화카드뮴(CdSe)으로 만든 퀀텀닷이기 때문이다. 카드뮴은 퀀텀닷이 처음 발견될 때부터 주요 재료로 사용한 물질이지만, 인체에 발암물질로 작용할 가능성이 알려지면서 더 이상 디스플레이에 쓰지 않는다.  2013년 일본의 전자업체 소니가 카드뮴을 사용한 퀀텀닷 TV를 출시했지만, 이런 이유로 1년 만에 시장에서 철수했다. 결국 자발광 퀀텀닷 개발은 원점으로 돌아왔다. 세계적으로 카드뮴을 쓰지 않은 친환경 자발광 퀀텀닷을 만들기 위한 경쟁이 치열하다. 카드뮴 대신 사용할 주 재료 물질로는 인화인듐(InP)이 가장 유력한, 그리고 거의 유일한  후보로 꼽히고 있지만, 카드뮴을 사용할 때보다 효율이 낮다. 양 교수는 “환경에 유해하지 않은 물질이어야 하고, 나노미터 단위로 작게 만들 수 있어야 하며, 디스플레이에     사용하기 위해 가시광선 영역의 빛을 내는 등의 조건을 동시에 만족하는 물질은 매우 제한적”이라고 설명했다. 연구자들은 인화인듐을 활용해 디스플레이의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 하나씩 차근차근 구현하고 있다. 2019년 삼성은 자발광 퀀텀닷으로 디스플레이에 사용할 수 있는 적색 소자를 개발하는 데 성공해…
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퀀텀닷 완전 정복 2020.06.01

[퀀텀닷 완전정복] 제5화 차세대 기술–① 돌돌 말고 몸에 붙이고! 자체발광 퀀텀닷

수nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 크기의 아주 작은 반도체 입자인 퀀텀닷. 퀀텀닷은 1982년 러시아 과학자들이 처음 발견한 뒤 1993년 마크 캐스트너 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수가 처음 합성했고, 삼성에서 친환경 퀀텀닷 소자를 활용한 첫 번째 상품인 퀀텀닷 TV를 2014년 출시했다. 최초 발견 시점으로 따지면 40년이 다 돼 가지만, 퀀텀닷은 여전히 차세대 소자로 꼽힌다. 아직 퀀텀닷이 보여주지 못한 기술이 무궁무진하기 때문이다. 퀀텀닷이 가져올 미래 기술은 어떤 것이 있을까.   돌돌 말리는 디스플레이, 자발광 퀀텀닷 퀀텀닷을 가장 적극적으로 활용하고 있는 분야는 TV나 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이다. 디스플레이의 가장 중요한 요소인 색을 구현하는 성능이 현존하는 다른 소재들보다 뛰어나기 때문이다. 현재 디스플레이 분야에서는 퀀텀닷을 통해 총천연색을 구현하고 있지만, 여기에 만족하지 않는다. 마음대로 휠 수 있고 심지어 돌돌 말 수도 있는 플렉시블 디스플레이, 그리고 피부에도 부착할 수 있는 웨어러블 디스플레이에 퀀텀닷을 쓰기 위한 연구가 진행되고 있다. 이에 대한 가능성은 2015년을 전후해 국내외 연구팀들이 이미 실험으로 증명했다. 중국 쓰촨대 국립친환경고분자 물질공학연구소는 셀렌화아연(ZnSe)이라는 물질로 만든 퀀텀닷으로 빛이 나는 투명종이를 선보이기도 했다.  ▲ 2017년 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단에서 개발한 퀀텀닷 웨어러블 디스플레이. 퀀텀닷을 이용해 두께는 5.5µm로 매우 얇으며, 색순도가 높을뿐더러 낮은 전압에도 매우 밝은 빛을 낸다. 플렉시블 디스플레이와 웨어러블 디스플레이의 공통점은 디스플레이의 형태를 사용자가 원하는 대로 바꿀 수 있다는 것이다. 퀀텀닷을 활용한 디스플레이가 형태를 자유자재로 바꿀 수 있는 가장 큰 이유는 두께를 얇게 만들 수 있기 때문이다. 단단한 금속도 나노미터 단위로 얇게 만들면 휠 수 있는 것처럼, TV 역시…
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디스플레이 용어알기 2020.05.27

[디스플레이 용어알기] 53편: COG, COF, COP

디스플레이 패널이 작동되려면 DDI(디스플레이 드라이버 IC)라는 작은 반도체 칩이 사용됩니다. DDI는 TFT에 신호를 전달해 픽셀을 제어하는 역할을 하며, 스마트폰과 같은 제품의 AP와 패널 사이의 신호 통로 역할을 합니다. COG, COF, COP는 이런 DDI를 디스플레이 또는 인쇄회로 기판에 연결하는 형태나 방식을 말하는 용어입니다. 디스플레이 패널에 사용되는 기판에 드라이버 IC를 부착할 때는, 기판의 종류나 부착 방법에 따라 다른 기술이 적용됩니다. COG (Chip On Glass)는 디스플레이 유리 기판 위에 직접 드라이버 IC를 탑재하는 방식입니다. COF (Chip On Film)는 드라이버 IC가 실장 된 박막인쇄회로가 형성된 필름을 말하는 것으로, 이 필름을 디스플레이 기판과 FPCB에 연결합니다. 얇은 필름 타입 위에 부착하기 때문에 필름을 말거나 접을 수 있어, 패널이 탑재되는 제품의 두께나 크기를 줄이는 유연한 설계가 가능합니다. COP (Chip On Plastic)는 디스플레이 기판으로 사용되는 유연한 PI(폴리이미드)에 드라이버 IC를 직접 부착하는 방식입니다. COF와 COP는 유연한 소재의 필름과 폴리이미드 기판에 DDI를 부착하는 만큼 플렉시블 디스플레이나 풀 스크린 등에 주로 활용하는 방식입니다. 유연한 소재에 적용하기 때문에 제품의 상하단 베젤을 줄이는 등 공간 활용성이 우수합니다.
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디스플레이 용어알기 2020.05.13

[디스플레이 용어알기] 52편: 모듈 (Module)

OLED 모듈은 셀 공정(51편)을 거친 개별 디스플레이용 패널이 최종 제품(스마트폰, 노트북, 스마트워치 등)에서 구동할 수 있도록 한 디스플레이 단위 부품을 의미합니다.  OLED 모듈은 Cell공정을 거친 디스플레이 패널에 영상신호처리 반도체(DDI)와 연결 케이블(FPCB)이 최종 제품과 상호연동할 수 있도록 전기적으로 접속되어 있으며 전면에는 디스플레이를 외력으로부터 보호하기 위한 윈도우(보호 커버)와 빛이 특정 방향으로만 발산되도록 하는 편광판(Polarizer)이 부착되어 있습니다. 사양에 따라 TSP(Touch Screen Panel), 지문인식센서 등 다양한 부품이 추가로 부착된 경우도 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.05.07

[디스플레이 용어알기] 51편: 셀 공정 (OLED Cell)

OLED Cell은 FAB 제조 과정인 TFT(Thin Film Transistor, 기판), Evaporation(증착) 및 Encapsulation(봉지) 공정을 차례로 거쳐 만들어진 큰 Size의 디스플레이 기판에서 불필요한 부분을 제거하고 최종 제품 용도에 맞춰 적절한 크기로 잘라낸 상태를 말합니다.  즉, 효율적인 생산을 위해 대형으로 FAB 제조 과정이 진행된 디스플레이 원장 기판을 제품 크기가 큰 노트북, 태블릿의 경우 수 개에서 수십 개로, 그리고 스마트폰이나 스마트워치와 같이 제품 크기가 작은 경우 수십 개에서 수백 개로 잘라진 독립적인 디스플레이 기판을 의미합니다. 이러한 Cell을 만드는 과정은 디스플레이 기판을 절단하는 과정이 주요 공정이며 절단 과정에서는 테두리가 날카로운 Wheel 또는 Laser를 주로 활용합니다. 제품군별로 절단 방법이 다른데 Rigid OLED의 경우 단단한 유리 소재인 원장 기판을 절단할 때는 다이아몬드 소재 Wheel이 주로 사용됩니다. 갈수록 적용범위가 넓어지고 있는 Flexible OLED의 경우 가공성이 좋은 Laser가 주로 사용됩니다. Flexible OLED는 PI 원장을 유리 받침 위에 부착시킨 후 TFT 기판을 형성시키는데, 달라붙어 있는 받침과 PI 기판을 떼어내는 과정도 Cell을 만드는 과정 중에 진행됩니다. 이렇게 단위 Cell은 최종 제품의 모양에 맞춰 다양한 크기와 모양으로 가공이 완료되면, 다음 공정인 Module공정으로 투입됩니다.
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퀀텀닷 완전 정복 2020.05.06

[퀀텀닷 완전정복] 제 4화 친환경 퀀텀닷 – ② 인체 유해한 카드뮴을 없애다!

☞ 이전편 바로가기 : [퀀텀닷 완전정복] 제4화 친환경 퀀텀닷-① 인체 유해한 카드뮴을 없애다!   3-5족 퀀텀닷 개발한 삼성 배완기 성균관대 나노공학과 교수는 “현재 퀀텀닷 연구에서 카드뮴으로 대표되는 12족 원소를 16족 원소와 합성(2-6족 퀀텀닷)하는 방식은 거의 사용되지 않는다”며 “대부분 13족 원소를 15족 원소와 합성(3-5족 퀀텀닷)하는 연구를 진행중”이라고 말했다. 하지만 퀀텀닷의 장점을 살리는 데 가장 적합한 원재료였던 카드뮴을 다른 물질로 대체하는 게 말처럼 쉽지는 않다. 인듐으로 대표되는 13족 원소에 15족 원소를 합치면 합성하는 과정과 결과물의 성능 모두에서 문제가 나타난다. 우선 3-5족 퀀텀닷은 2-6족 퀀텀닷보다 합성하기 어렵다. 2-6족이 결합하는 힘보다 3-5족의 결합력이 약하기 때문이다. 배 교수는 “3-5족 퀀텀닷을 합성하기 위해 화학 반응이 더 잘 일어나도록 반응성이 높은 물질을 추가하거나 더 높은 온도에서 합성해야 한다”며 “반응성이 높다는 건 곧 폭발 위험성이 높다는 뜻이기도 해서 산업 현장에서 적용하려면 더 까다로운 관리가 필요하다”고 말했다. 퀀텀닷의 성능 역시 3-5족 퀀텀닷이 떨어진다. 여기서 퀀텀닷의 성능이란 디스플레이와 바이오이미징 분야에서는 색 순도와 열 안정성 등을, 태양전지에서는 광전환 효율을 말한다. ▲ 2-6족과 3-5족 최초로 합성에 성공한 퀀텀닷의 코어는 12족에 속한 카드뮴을 16족의 셀레늄과 합성해 만들었으나, 최근에는 인체에 유해하지 않은 13족의 인듐에 15족 원소인 인(P)이나 비소(AS)를 합성한다. 다만 인듐 기반 퀀텀닷은 카드뮴 기반 퀀텀닷보다 결합력이 떨어져 합성하기도 어렵고 성능, 특히 안정성(수명)이 떨어진다.   정소희 성균관대 에너지과학과 교수는 “카드뮴이나 납 같은 중금속이 경금속인 인듐보다 빛을 흡수하는…
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