a-Si:H와 LTPS의 장점을 두루 갖춘 Oxide TFT 개발에 힘써야
지난 8월 21일 킨텍스에서 열린 ‘플렉시블 디스플레이 및 인쇄전자 기술 개발 현황과 비즈니스 전략 세미나’에서
KAIST 박상희 교수는 “앞으로 Oxide TFT를 사용한 디스플레이가 디스플레이 시장을 장악할 것”이라며,
“a-Si:H의 확장성과 LTPS의 전기적 특성을 갖춘 Oxide TFT 개발에 더욱더 만전을 기해야 한다”고 밝혔다.
▲ KAIST 박상희 교수
현재 디스플레이 시장의 트렌드로 하이엔드화, 아몰레드 TV, 빅 사이즈의 UD 디스플레이, 플렉시블 디스플레이를 꼽을 수 있다.
먼저 하이엔드화는 최근 쏟아져 나오고 있는 디스플레이를 보면 알 수 있으며, 핸드폰, TV를 하이엔드의 선두주자로 꼽을 수 있다.
아이폰이 처음 나왔을 때 한 관계자는 “230dpi 정도의 해상도가 달성되면 더 이상 좋아질 수 없을 것이다”라고 밝혔는데, 현재 출시되는 디스플레이는 500dpi가 대세를 이루고 있다. 이처럼 하이엔드로 가는 것은 TV광고를 봐도 알 수 있다. 최근 방영되는 TV 광고에서 UD라는 글자가 빠지면 광고가 되지 않을 정도로 기술 발전은 엄청나게 진보됐다는 것을 알 수 있다.
두 번째로 아몰레드인데, 이는 과거에 돈이 될까에 대해 많은 논쟁이 있었다. 그 당시 LCD에 밀릴 것이라는 의견이 대부분이었지만, LG는 이를 밀어붙였다. 그 결과 최근 UD 디스플레이를 개발했으며 관련 제품이 올 하반기에 나올 예정이다. 이 외에도 전 세계적으로 중국, 대만, 일본, 한국 등 많은 업체에서 현재 Oxide TFT를 사용한 아몰레드 TV를 개발하고 있다.
셋째로 큰 사이즈의 UD TV에 대한 관심은 얼마 전 한 전시회에서 무려 110인치나 되는 TV가 전시됐었다는 사실을 보면 알 수 있다. 많은 사람들이 크다고 다 좋겠느냐는 반응이 있었지만, 실제로 TV를 본 사람들의 의견은 달랐다.
110인치 TV를 본 사람들은 지금 보고 있는 TV가 3D제품이냐고 했지만, 그 제품은 3D제품이 아니었다. 그 말은 너무 해상도가 높아 3D 안경을 쓰지 않고도 자연 그대로를 보는듯하게 나왔기 때문이다.
마지막으로 플렉시블인데, 이 부분은 디스플레이 분야에서 향후 가장 성장 가능성이 높을 것으로 전망된다(그림 1).
그림 1. 플렉시블 디스플레이 예
최근 삼성과 LG에서 플렉시블 TV라며, 곡면 TV를 출시한 일이 있다. 하지만 기대와는 다르게 시장 반응은 냉담했다. 그 결과 많은 사람들의 인식에는 플렉시블 디스플레이에 대한 좋지 않은 인식을 심었지만, 그러한 제품이 나왔다는 것만으로도 플렉시블 기술이 상당히 발전했다는 것을 반증하는 것이라고 생각한다. 이 외에도 플렉시블 디스플레이의 예는 주변에서 찾아보기 쉽다. 그 예 중 하나로 최근 모바일 업체들이 많은 관심을 보이고 있는 스마트 워치를 꼽을 수 있다.
일반적으로 생각할 때 ‘디스플레이를 돌돌 마는 기술(Rollable)이 접는 기술(Foldable)보다 어렵지 않나?’라는 생각을 할 수 있지만 사실은 접는 기술이 더 어렵다.
현재는 개발이 완료되지는 않았지만, 앞으로 2∼3년 후에는 돌돌 말 수 있고 접을 수 있는 디스플레이가 나오지 않을까하고 예상한다. 이를 뒷받침할 수 있는 제품이 실제 존재한다.
이 제품을 만든 회사는 모두들 알고 있는 삼성, LG 등 글로벌 기업이 아닌 SEL이라는 회사이다(그림 1(a)).
이 제품은 5.5인치로 이루어져 있으며 2번 접을 수 있는 아몰레드 제품이다. 솔직히 돌돌 마는 수준은 대학교 실험실에서도 만들 수 있는 기술력을 이미 확보했다. 따라서 폴더블에 대한 기술만 조금 진전된다면 조만간 문서 작업이 가능하고 접을 수 있는 디스플레이를 만나볼 수 있지 않을까 싶다.
이 같은 접어서 들고 다닐 수 있는 디스플레이를 만들기 위해서는 디스플레이가 조금 더 얇아질 필요가 있다. 이 부분이 쉽지는 않지만 만약 실현된다면 세트 업체 입장에서는 엄청난 수익을 올릴 수 있다.
그 이유는 현재 0.2∼0.3㎛ 정도 두께에 터치가 가능하도록 생산되는데, 만약 필름으로 만들어서 두께를 좀 더 줄인다면 애플이나 구글 등 세트업체에서 자기들의 헬스케어 애플리케이션 등을 임베딩할 수 있기 때문이다. 따라서 개인적으로 터치 및 기판이 플라스틱으로 가야한다고 생각한다. 이에 표 1에 기판의 종류와 특성에 대해 정리했다.
표 1. 다양한 기판의 종류와 특성
왜 플렉시블 디스플레이에 Oxide TFT를 써야할까?
지금까지 가장 오래 사용된 a-Si:H 실리콘은 어느 일본인의 말에 의하면 현재 기술력으로는 마켓에서 장비만 사와서 집에서도 제조할 수 있는 정도라고 한다. 그래서 이걸 가지고 LCD 만드는 건 전혀 효율적이지 못하다.
다음으로 LTPS가 있는데, 이 같은 경우에는 현재 국내 기술력에서 한계를 보이고 있어, 중국의 추격을 받고 있다.
a-Si:H와 LTPS를 비교해 보려 한다(표 2).
표 2. 플렉시블 디스플레이에 사용하는 TFT 비교
a-Si:H의 경우에는 이동도(Mobility)는 낮은 반면, 확장성(Scaleability)은 워낙 좋아서 대량 생산할 수 있다.
물론 대량으로 생산하기 때문에 가격은 낮은 편이다. 하지만 이동도가 낮아서 OLED에 들어가기는 어렵다. 특히 전기적 안정성이 너무 좋지 않아서 더욱 들어갈 수 없다. 결국 LCD와의 궁합은 좋지만 다른 부분에서는 좋지 않다.
LTPS는 전기적 특성, 이동도 등 정말 다 좋은데, 구조가 복잡하고 LTPS를 만드는 데 사용하는 공정에 아연 인플레이션, 엑티베이션, 레이저, 엑시머 레이저 등이 들어가기 때문에 가격이 비싼 편이다.
한편 이 둘의 좋은 특성들만을 조합해 개발 중인 것이 바로 Oxide TFT이다. a-Si:H의 확장성과 LTPS의 전기적 특성을 두루 보유하도록 노력하고 있지만 앞으로 극복해야할 장애물이 많은 실정이다. 그림 2에 Oxide TFT의 주요 요소에 대해 설명했다.
그림 2. Oxide TFT의 핵심 요소
Oxide TFT를 사용한 플렉시블 디스플레이 사례
현재 Oxide TFT를 사용해 제작한 플렉시블 디스플레이는 많다. 상온 Sputtered a-GaInZnO을 사용한 Toppan Printing의 제품, 그리고 상온 Sputtered a-IGZO를 사용한 LG 전자의 제품 등이 그 예이다(그림 3).
그림 3. Oxide TFT로 만든 샘플 디스플레이
이제부터 최근 발표된 Oxide TFT를 사용한 플렉시블 아몰레드 제품을 알아본다.
1. 18″ HR 30R AMOLED(1200×810)
이 제품은 LG 디스플레이에서 만든 1200×810 크기의 플렉시블 아몰레드 디스플레이다(그림 4).
그림 4. LGD의 최신 플렉시블 아몰레드 디스플레이
이 디스플레이에는 폴리이미드 기판과 Oxide TFT 백플레인을 사용했다.
제가 알기로는 이 제품에 사용한 폴리이미드가 모바일폰 만드는데 사용하는 앰버 칼라 고온 공정을 사용했기 때문에, 아마도 탑 에미션 방식을 사용하지 않았을까 싶다.
더불어 OLED를 위해서는 소위 말하는 페이스 실링(Face Sealing)공정을 하지 않았을까 하는 생각이 있는데, 보통 TV에 들어가는 페이스 실링은 바텀 에미션을 사용하기 때문에 정확한 사실은 모르겠다.
다만 이 제품이 시연용, 즉 데모용으로 만들어진 것이기 때문에 프로토타입용으로 탑 에미션을 사용했을 것으로 생각된다.
2. SEL의 3-Foldable 디스플레이
이 제품은 2번 접을 수 있는 디스플레이이다.
5.9″에 720×1280픽셀의 해상도를 갖고 있으며, SEL과 노키아가 공동 개발했다(그림 5).
그림 5. SEL의 3-Foldable 디스플레이
그림 5에 이 디스플레이 제작 공정을 나타냈다. 이 그림을 보면 참 복잡한 공정을 거쳤다는 것을 알 수 있다. TFT 위에 OLED를 올리고 이후 유리에 플라스틱을 붙인 것을 따로 만든 것을 붙이고, 이 방식이 양산을 위한 공정은 아닐 것이라고 생각한다.
임재덕 기자(smted@hellot.net)
