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아몰퍼스실리콘(Amorphous Silicon, a-Si)은 디스플레이 TFT(박막트랜지스터) 기술 중 하나입니다. TFT는 재료 특성에 따라 아몰퍼스실리콘(a-Si), LTPS, Oxide 등으로 나뉩니다. ‘아몰퍼스(Amorphous)’는 비결정화된 고체를 뜻하는 말입니다. 고체는 일반적으로 원자 배열이 규칙적인 결정 상태이지만, 아몰퍼스는 원자배열이 무질서한 상태입니다. 아몰퍼스실리콘은 정해진 형태가 없는 실리콘이라는 의미에서 ‘비정질 실리콘’이라고 불립니다. 초기 LCD에는 주로 아몰퍼스실리콘 TFT를 사용하였습니다. 아몰퍼스 실리콘을 이용해 TFT를 제조하는 것이 공정 프로세스가 단순하고, 수율이 높았기 때문입니다. 또한 화면의 균일성 확보에도 유리해 대형 구현도 가능했습니다. 한마디로 제조 비용을 줄이고, 안정적인 생산을 위해 적절한 기술이었습니다. TFT는 전류의 흐름을 조절해 디스플레이 화면을 구성하는 각 픽셀의 밝기를 조절하는 역할을 합니다. 그런데 아몰퍼스 실리콘을 활용하면 무질서하게 배열된 실리콘 때문에 전자가 빠르게 이동할 수가 없다는 단점이 있습니다. 전자 이동도가 낮으면 신호 전송속도가 떨어지게 되면서 초기 저해상도 LCD는 문제없지만, 복잡한 고해상도 디스플레이에서는 효율이 떨어지는 한계가 발생합니다. LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT는 이런 단점을 극복하기 위해 무질서한 형태의 아몰퍼스 실리콘을 레이저로 재결정화해, 어느정도 질서 있는 다결정 실리콘으로 만들어 전자 이동속도를 수백배 빠르게 높여준 기술입니다. LTPS 방식은 제조 프로세스가 복잡하지만, 고해상도 디스플레이 패널이 가능해 최근 중소형 디스플레이에 주로 사용되는 방식입니다.

2019년의 달력도 어느새 마지막 한 장만을 남겨 두고 있는 요즘.  올해는 그 어느 때보다도 새로운 신기술이 적용된 스마트폰들이 다양하게 등장했습니다. 한층 더 진보된 기술로 2019년 스마트폰 트렌드를 이끈 핵심 키워드를 함께 살펴보도록 하겠습니다.

LTPS(저온 다결정 실리콘)는 디스플레이의 픽셀의 밝기를 조절하는 TFT의 한 종류로 a-Si(비정질 실리콘)의 특성을 변화시켜 전자의 이동 성능을 높인 TFT입니다. 현재 디스플레이용 TFT는 소자 특성에 따라 크게 a-Si과 LTPS이 사용됩니다. a-Si은 ‘Amorphous Silicon’의 약자로 ‘정해진 형태가 없는 (비정질)실리콘’이며, LTPS 는 ‘Low-Temperature Polycrystalline Silicon’의 약자로 ‘저온 다결정 실리콘’이라는 뜻입니다. 레이저를 이용해 a-Si에 열처리를 하면 a-Si 실리콘이 재결정화 돼 다결정 실리콘으로 변하며, 이때 만들어진 다결정 실리콘을 LTPS라고 부릅니다. TFT는 전류가 잘 흐를수록, 즉, 전자의 이동성이 높을수록 성능이 우수합니다. 따라서 전자 이동에 가장 이상적인 형태인 단결정 실리콘(Single Crystal Silicon)과 유사한 형태로 만들기 위해 무질서한 형태의 a-Si을 재결정화 해 질서정연한 단결정 실리콘 형태의 영역들이 생기도록 함으로써 성능과 효율을 높입니다. 따라서 전자가 각 영역의 경계선을 넘을 때는 속도가 느려지지만, 단결정 영역 안으로 들어오면 단결정 실리콘과 유사한 빠른 이동 성능을 발휘합니다. 전자의 이동이 빠르면 TFT 회로의 동작을 빠르게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 고속도로가 일반도로보다 차량을 빨리 보낼 수 있듯이, 단시간에 원하는 전류량을 충분히 보내줄수 있어 촘촘한 회로 구성이 필요한 고해상도 디스플레이 패널에 유리합니다. 따라서 현재 고해상도 스마트폰 디스플레이에는 LTPS가 대표적인 TFT로 사용되고 있습니다.

TFT(박막트랜지스터)는 Thin Film Transistor 의 약자입니다. 트렌지스터는 반도체로 이루어진 전자회로 구성요소로 전류의 흐름을 조절하는 밸브 역할을 합니다. 박막트랜지스터는 얇은 필름 형태인 박막을 이용하여 만든 트랜지스터입니다. 디스플레이에서 TFT는 디스플레이의 화면을 구성하는 각각의 픽셀의 밝기를 조절 하는 역할을 합니다. 1개의 픽셀은 R, G, B를 구성하는 서브픽셀로 이루어져 있고, 디스플레이가 색을 구현하려면 각각의 서브픽셀에전류가 필요합니다.  TFT는 각 서브 픽셀에 위치하며, 특정 전압이 가해 졌을때, 해당 전류량을 가지고 픽셀을 구동 하게 됩니다. TFT는 기판 위에 전류가 흐를 수 있는 액티브 층을 형성한 후, 게이트 전압을 조절 하여 액티브층을 통해 소스에서 드레인으로 전자(홀)를 이동시킵니다. 게이트는 액티브 층을 통해 흐르는 전류를 조절하는 밸브 역할을 하며, 소스와 드레인은 전자를 주고 받는 역할을 합니다. TFT를 통해 흐른 전류는 OLED의 경우, R,G,B 각각의 유기물층을 통과 하면서 빛을 발광하고(자발발광), LCD는 액정을 회전시켜 뒷면의 빛이  R,G,B 필터를 통과하도록 합니다. 이를 통해 RGB 색을 조절하여 다양한 색이 구현되는 것입니다. 디스플레이에 사용하는 TFT는 재료에 따라 구분되는데 크게 a-si와 LTPS가 있습니다. a-si(Amorphous Silicon)은 ‘비정질 실리콘’을 의미하며, LTPS(Low-Temperature Polycrystalline Silicon)은 저온 다결정 실리콘’이라는 뜻입니다. LTPS는 a-si보다 전자의 이동속도가 빨라 고속 동작 회로 구현이 가능하고, 단시간 내 원하는 전류량을 줄 수 있어 트랜지스터 크기를 작게 만들 수 있습니다. 덕분에 고해상도 패널 제작이 가능하고 화면 개구율을 높여 화질을 개선할 수 있습니다. 현재 고해상도 스마트폰 디스플레이는 대부분…

디스플레이 패널을 구동하기 위해서는 스마트폰과 같은 기기에서 먼저 어떤 화면을 내보낼지 결정합니다. 이 결정을 하고 명령하는 부품이 AP(또는 CPU)이며, 이때 명령한 신호를 디스플레이로 전달하는 1차적 부품이 바로 FPCB입니다. FPCB를 알기 위해서는 먼저 PCB를 이해해야합니다. PCB(Printed Circuit Board)란 전기적 신호를 전달할 수 있는 회로 부품으로, 사람으로 따지면 신경에 비유됩니다. PCB는 가전제품에서부터 스마트폰과 같은 첨단 이동 통신 기기에 이르기까지 대부분의 전자기기에 사용되는 핵심 부품입니다. FPCB(Flexible Printed Circuit Board)는 기존의 딱딱한 PCB에 유연한 특성을 부여한 전기회로기판입니다. 모바일기기의 경우 휴대를 고려해 크기를 최소화기 위해 디스플레이 뒤로 FPCB를 접어서 넣기 때문에 얇고 유연해야 합니다. FPCB는 DDI(디스플레이 드라이버 IC)와 달리 자체적으로 독립적인 기능을 하지는 않습니다. 전자기기의 AP가 명령하는 신호를 DDI로 보내는 전달자 역할이 FPCB의 핵심 기능입니다. FPCB는 전자기기의 공간활용과 무게 등에서의 장점 때문에 모바일 기기가 확산되는 최근에 그 활용성이 더욱 높아지고 있습니다.

터치스크린 패널은 디스플레이 화면을 누르거나 터치했을 때 해당 위치의 좌표값을 파악할 수 있는 장치를 말합니다. 우리가 주로 사용하는 스마트폰에는 터치스크린 패널이 적용되어 별도 외부 키 없이 화면 터치를 통해 스마트폰을 조작할 수 있습니다. 터치스크린 패널은 작동원리에 따라 정전용량 방식, 저항막 방식, 적외선, 초음파 등 종류가 다양합니다. 초기 스마트폰에서는 누르는 압력에 의해 작동하는 저항막 방식이 적용되었습니다. 2개의 상하부 기판이 외부의 압력에 의해 서로 접촉되면서 인식되는 방식으로, 필름 접촉이 가능할 정도로 압력을 가해야 하므로 터치 인식률이 낮은 단점이 있습니다. 최근 스마트폰에는 대부분 정전용량 방식의 터치스크린 패널을 사용합니다. 사람의 손과 같이 전기가 통하는 도전체가 터치스크린에 접촉하는 순간 해당 부분의 정전용량이 변화하고 이를 감지하는 방식입니다. 정전용량 방식은 터치 감도가 좋고 중소형 모델에 적합해 대부분의 모바일 기기에서 활용되고 있습니다. 터치스크린 패널은 패널 구조에 따라 외장형, 내장형으로 나뉩니다. 외장형은 디스플레이 패널 외부에 필름 형태의 TSP를 부착하는 방식이며, 내장형은 패널 내부에 터치스크린을 일체화시키는 것입니다. 내장형 방식은 외장형에 비해 패널을 더 얇게 만들 수 있고, 터치패널 표면의 광반사를 줄일 수 있어서 최근에 주로 사용되고 있습니다. 특히 OLED에서 사용하는 On Cell Type은 디스플레이 상부 기판에 터치센서를 내장시키는 것으로 두께나 빛 투과율 측면에서 유리합니다.

만화 원피스의 해적선, 버버리 트렌치코트, 갤럭시S 스마트폰의 공통점은 뭘까? 바로 방수다. 지난 8일 필리핀에서 20명의 승객이 탑승한 보트가 전복하는 사고가 있었다. 갤럭시 S8의 방수 기능 덕분에 탑승자들 모두 신속하게 구조될 수 있어서 화제가 되었다. 30분 넘게 소지품들이 물에 잠겼지만 한 승객이 소지한 갤럭시 S8이 정상 작동해 구조 요청이 가능했기 때문이다. 배의 방수 역사는 길다. 기원전 5000년부터 뗏목이나 원시 목선에 동물 뼈로 만든 아교와 역청질을 발라 방수를 했다고 한다. 버버리 트렌치코트는 개버딘이란 소재를 써서 만들어진 군용 방수 코트로 태어났다. 가볍고 방수가 잘되면서 보온력과 통기성이 뛰어나 사랑받게 된다. 갤럭시S 스마트폰은 ‘갤럭시 S4 액티브’부터 방수 방진을 지원하기 시작했다. 잠깐, 그렇다면 애당초 전자 기기와 물은 상극인데 스마트폰은 어떻게 방수가 되는 걸까? 지금도 그렇지만 피처폰을 썼을 때 세면대나 변기에 실수로 휴대전화를 떨어트려 망가지는 일이 많았다. 노트북 컴퓨터는 어떨까? 마시던 커피가 실수로 쏟아지는 바람에 기기를 망가뜨린 사람이 한둘이 아니다.   방수기술 어디까지 적용됐나 IT 기기의 방수 기술은 이런 아찔한 상황에서 우리를 구해준다. 이런 기술이 처음 대중화된 곳은 일본이다. 일본에선 피처폰부터 방수가 기본 사양이었으며, 소니는 2013년 첫 번째 마개 없는 방수 스마트폰을 선보였다. 물론 이전부터 방수가 되는 전자 기기는 있었다. 이름에 러기드(Rugged)라는 말이 들어가는 제품은 꽤 물에…

스마트폰은 TV나 모니터와는 달리 실내는 물론, 야외에서 사용하는 빈도가 무척 높다. 당연히 주변 조명 환경에 따라 체감 화질도 크게 달라진다. 특히 강한 햇볕이 내리쬐는 화창한 날씨에 스마트폰을 보면, 생각만큼 화면이 또렷하게 보이지 않을 때가 있다. 밝은 대낮 야외에서도 스마트폰 디스플레이가 잘 보이려면 어떤 기술이 필요할까? 스마트폰 디스플레이의 ‘야외 시인성’은 무엇이 결정하는 것일까?   야외 시인성을 결정하는 최대 밝기와 화면 반사율 ▲ 야외 시인성의 이해를 돕는 그래픽 디스플레이 야외 시인성에 가장 큰 영향을 미치는 첫 번째 요소는 디스플레이의 밝기다. 태양은 직접 눈으로 쳐다볼 수 없을 만큼 상당히 밝기 때문에 이런 환경에서 디스플레이의 빛은 쉽게 묻혀 버린다. 밤에는 손전등 불빛이 잘 보이지만 대낮에는 켜진 것만 겨우 확인할 수 있는 것, 밤에는 잘 보이던 별들이 낮에는 안 보이는 것 모두 강한 태양빛에 가려지기 때문이다. ▲  DisplayMate 평가 결과 주변의 밝은 빛 때문에 상대적으로 화면이 보이지 않는다면, 가장 원론적인 해결 방법은 디스플레이의 최대 밝기를 높이는 것이다. 최신 스마트폰의 디스플레이들은 야외 시인성을 높이기 위해, 밝기 성능을 계속 높이고 있다. 미국의 화질 평가 전문 기관인 DisplayMate는 갤럭시S10 디스플레이를 평가하며, “갤럭시S9 보다 최대 밝기가17% 밝은 1215니트를 달성하며, 야외 시인성이 크게 향상됐다”고 밝힌 바 있다. 야외 시인성을 높일…

2019년 상반기에는 다양한 형태의 풀스크린 OLED 스마트폰이 등장해 스마트폰 시장을 주도했습니다. 스마트폰용 OLED는 베젤을 최소화하고 지문인식 기능을 내장하거나, 카메라부를 최소화하는 홀을 뚫는 등 다양한 방식으로 변화를 주며 풀스크린 구현을 가능케하였습니다. 올해 출시해 스마트폰 디자인에 혁신을 더하며, 소비자들에게 큰 주목을 받은 OLED 스마트폰들을 살펴보겠습니다.   홀 디스플레이로 구현한 삼성 갤럭시 S10 시리즈 삼성은 올해 상반기에 플래그십 스마트폰 갤럭시 S10 시리즈를 출시했습니다. 갤럭시 S10, S10+, S10e, S10 5G 총 4종류로 선보인 S10 시리즈는 각각 6.1, 6.4, 5.8, 6.7형 플렉시블 OLED를 탑재했습니다. 상하 좌우 베젤을 최소화하고, 카메라부 면적을 최소화한 홀스크린을 탑재해 화면 영역을 극대화했습니다. 갤럭시 S10의 OLED는 블루라이트 파장을 조절하는 신기술을 통해, 눈이 편안한 디스플레이로 독일 TUV라인란드로부터 아이컴포트 인증을 획득했습니다. 또한 플렉시블 OLED에서만 가능한 초음파식 지문 스캐너를 내장하여 우수한 지문 인식 센싱이 가능합니다. 지난 4월에는 삼성 최초 5G스마트폰인 갤럭시 S10 5G를 국내 출시했습니다. 5G는 LTE 대비 최대 20배 빠른 전송속도와 초저지연, 초연결성을 통해 새로운 모바일 경험이 가능합니다. 고화질, 고해상도 영상도 빠르게 다운로드 받아 OLED의 생생한 화질로 쾌적하게 즐길 수 있습니다.   새로운 혁신에 도전하는 삼성 갤럭시 A시리즈 삼성은 올해 갤럭시 A와 J 라인업을 통합해, A10부터 A80까지 총 7가지 제품을 출시했습니다. 지난 4월, 동남아…

펜은 칼보다 강하다 (the pen is mightier than the sword.). 영국 작가 에드워즈 불워 리튼이 쓴 「리슐리외 또는 모략」에 나온 대사다. 출처는 몰라도 이 말을 한 번도 안 들어본 사람은 드물다. 글이 무력보다 사람에게 더 큰 영향을 끼칠 수 있다는 말이다. 그렇게 생각하면 펜은 참 독특하다. 인류가 만든 수많은 도구 가운데, 생각을 담고 표현하기 위해 사용되는 몇 없는 도구이기 때문이다. 펜은 참 쓰기 편한 도구이기도 하다. 연필(16C)과 만년필(19C), 볼펜(20C)이 발명된 후에는 어디서나 흔히 볼 수 있는 물건이 됐다. 스마트폰이 등장하기 전에는 공부하거나 일할 때, 메모나 일기를 적을 때, 간단한 메시지를 전달하거나 중요한 계약을 맺을 때도 펜은 빠질 수 없는 존재였다. 2007년 스티브 잡스가 “(손가락을 쓰면 되는데) 누가 펜을 원하지?”라고 묻기 전에는.   처음부터 디지털 기기와 함께였던 펜 ▲ 뉴턴 메시지 패드 110 (출처: ExplainingComputers) 1993년 애플에서 출시한 원조 PDA ‘뉴턴 메시지 패드’는 스마트 기기에 스타일러스 펜을 도입한 장본인이다. 이때 도입된 스타일러스 펜은 1990년대 중후반 ‘팜 파일럿 PDA 시리즈’가 큰 인기를 얻으면서, 스마트 기기 표준 인터페이스로 자리매김하게 된다. 얼마나 인기가 있었냐 하면, 닌텐도DS 같은 게임기를 비롯해, 터치스크린을 가진 노트북, 컴퓨터와 휴대전화 등 대부분의 디지털 기기에 표준 디지털 펜으로 탑재됐을 정도다. 물론, 누군가는 아무것도 쓰지 않는, 그저 꾹꾹 누르기만 하는 스타일러스 펜이 어째서 디지털 펜이 될 수 있냐고 말할 수 있다. 이는 틀린 말은 아니다. 스타일러스 펜이 없으면 손톱이나 다른 둥글고 뾰족한 물건으로…