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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마켓 2020.07.09

코로나19가 가져온 ‘언택트’ 시대! 주목받는 IT 기기는?

코로나19로 전 세계는 많은 변화를 겪고 있습니다. 우리 생활 전반에서 가장 크게 달라진 점을 꼽자면 거리두기를 위한 ‘언택트(un+contact: 비대면)’ 문화일 것입니다. ‘언택트 문화’에 따라 비대면 온라인 수업과 재택근무가 급격히 늘어났고, 취미활동이나 쇼핑 등도 바깥보다는 실내의 개인 공간에서 하는 경우가 늘어나면서 관련된 IT 기기 수요 역시 증가하고 있습니다. 지난 5월 시장 조사기관 ‘디스플레이 서플라이 체인 컨설턴트(DSCC)’는 올해 전 세계 태블릿PC 시장이 1억 8000만대 수준의 출하량을 기록할 것이라 전망했습니다. 코로나19가 본격적으로 확산되기 전에 비해 15% 이상 높아진 수준입니다. 노트북PC 예상 출하량도 1억 8600만대로 연초 예상치를 웃돌았습니다. 코로나19로 인해 언택트 문화가 일상화되면서 업무용, 학습용 1인 기기인 노트북⋅태블릿PC 수요가 증가할 것으로 예상했기 때문입니다. 그럼 코로나19 사태 속 주목받고 있는 IT 기기들은 어떤 것들이 있을까요?   온라인 수업과 재택근무를 위한 ‘고성능·고화질 프리미엄 노트 PC’ ▲HP 스펙터 X360 13-aw0215tu (출처: HP 공식 홈페이지) 코로나19를 맞아 집에서도 강의 수업과 학습뿐 아니라 업무까지 가능한 고성능 프리미엄 기능을 갖춘 노트북 PC가 인기를 끌고 있습니다. 고급스러운 디자인의 프리미엄 노트북으로 사랑받고 있는 ‘HP 스펙터 X360 13’ 시리즈는 예쁜 디자인만큼이나 뛰어난 성능으로 사용자를 매료시킵니다. 특히 최상위 모델인 ‘HP 스펙터 X360 13-aw0215tu’는 13.3″ 4K UHD(3840×2160)의 초고해상도 OLED 디스플레이를 탑재해 Full HD 보다 4배 섬세한 표현력을 구현합니다. 특히 OLED 특유의 높은 색 재현율은 화면을 통해 실제에 가까운 생생한 색상을 느끼게 해 줍니다. ▲DELL XPS 15 9500 (출처: DELL 공식 홈페이지) 15.6″ OLED 디스플레이를 탑재한 ‘DELL XPS 15’ 시리즈는 넓은 시야각으로 펴는 순간부터 시선을 압도합니다. 노트북 본체 상부에서 디스플레이가 차지하는 비율(STBR)이 92.9%에 달해…
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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)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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