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Nikkei Electronics_2022.7 특집 요약 (30~49)

새로운 디스플레이의 등장
마이크로 LED, 유기EL, 양자Dot의 장점을 융합

3년 만에 처음으로 열린 디스플레이 기술 축제 ‘SID 디스플레이 위크 2022(Society for Information Display Week 2022)’에서는 액정 디스플레이 분야에서 유기EL(OLED) 디스플레이를 거쳐 마이크로 LED 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이 기술 개발로 가는 흐름에 새로운 조류가 등장했다.

마이크로 LED와 OLED, 그리고 양자 Dot(Quantum dot, Qd) 등 3가지 기술의 장점을 융합한 차세대 디스플레이 기술로 가는 흐름이다. 색 영역의 넓이, 휘도 및 콘트라스트의 높이가 우수하고, 초소형화나 대형화, 플렉서블화도 용이. 그러면서도 저비용으로 제조할 수 있는 등, 거의 결점이나 약점이 없는 디스플레이 기술이라고 할 수 있다.

Part1. 최신 트렌드
뛰어난 OLED의 디자인 쇄신력, 액정패널은 500Hz 구동

‘SID 디스플레이 위크 2022’에서는 최신 트렌드가 알기 쉬운 형태로 제시되었다. 이번에 제시된 트렌드는 크게 7가지. 그 중에서도 열기가 뜨거웠던 것은 유기EL(OLED)이었다. 액정 디스플레이는 미니 LED와 게임용 초고속 구동의 2개 방면에서 활로를 찾았으며, 3D 디스플레이 재 열풍 조짐도 보였다.

올 5월, 미국 실리콘밸리에서 3년 만에 오프라인으로 개최된 디스플레이 기술 학회·전시회 ‘SID(Society for Information Display) 디스플레이 위크 2022’. 이번 전시회는 논문 강연회에서 보고되는 것과 같은 실현이 수 년~10년 후의 차세대 기술과는 별개로 기술의 가장 최신 트렌드를 아는 데 큰 도움이 되었다.

이번 전시회에서 볼 수 있었던 트렌드는 크게 7가지. (1) 마이크로 LED 디스플레이의 다양화 (2) 미니 LED 디스플레이 제품화의 진전 (3) 접을 수 있는 플렉서블 유기EL(OLED) 디스플레이의 유행, (4) 디스플레이 면적을 연속적으로 바꿀 수 있는 슬라이더블(Slidable) OLED 디스플레이 기술 발전, (5) OLED의 한 층 더 업그레이드된 박형화(薄型化)와 초대형화, (6) 게임용 액정 디스플레이의 프레임 주파수의 초고속화, (7) 3D 영상을 보여주는 3D 디스플레이의 부흥 등 7가지이다.

-- 특정 용도로 조기 실용화 모색 --
(1) 마이크로 LED 디스플레이는 이 기술 개발을 견인하고 있는 대만의 디스플레이업체 2곳이 다양한 용도, 구체적으로는 대형 및 초고휘도 사이니지, 플렉서블, 투명, 소형 또는 초소형 용도로 구현된 사례를 선보였다.

마이크로 LED는 휘도나 발광 수명에서 월등히 뛰어난 반면, 높은 제조 비용이 보급의 큰 장벽이 되고 있다. 프랑스의 조사회사 욜디벨롭먼트(Yole Développement)는 마이크로 LED 디스플레이 가격이 보급 가격대로 낮아지는 것은 빨라도 10년 전후라고 전망하고 있다.

하지만 마이크로 LED의 특징을 활용한 일부 용도에서는 현 상태에서도 시장성이 있을 가능성이 있다. 이것이 이번 전시회에서 볼 수 있었던 상정 용도의 다양화로 이어졌다고 할 수 있다.

-- 미니 LED의 제품화 순조롭게 추진 --
한편, (2) 미니 LED 디스플레이는 하이콘트라스트 버전의 액정 디스플레이라고 할 수 있으며, 이미 제품화가 본격화되고 있다. 2021년 1월에는 네덜란드의 필립스(Philips)가 미니 LED TV를 출시. 애플은 같은 해 4월에 태블릿 ‘iPad Pro’, 10월에는 노트북 ‘MacBook Pro’에 미니 LED 디스플레이를 채택했다.

이러한 흐름에 영향을 받은 것인지 이번 디스플레이 위크에서는 노트북 디스플레이에 이 기술을 구현한 제품이 많이 출품되었다. 중국 BOE Technology Group(京东方科技集團)은 이번 전시회에 86형 4K 미니 LED 디스플레이를 출품했지만, 이미 중국의 Skyworth가 제품화에 성공했다.

-- OLED로 디스플레이 디자인 쇄신 --
미니 LED 구현이 전통적인 형태의 PC나 TV에 머무르고 있는 반면, OLED 디스플레이는 보다 공격적인 디자인을 통해 단말기 가능성을 넓히는 방향으로 나아가고 있다. 그 중 하나가 (3) 의 플렉서블 디스플레이를 구비한 단말기이다.

플렉서블 디스플레이의 경우 디스플레이 위크에서는 2018년경부터 시제품의 참고 출품이 두드러지기 시작했지만, 초반에는 기술적인 실현 가능성을 제시했을 뿐 제품화 가능성이 낮은 것들이 많았다. 하지만 이번 디스플레이 위크에서는 제품 장르로서 거의 확립되었다고 말할 수 있는 수준에 이르렀다.

구체적으로는, 디스플레이를 펼치면 접힌 부분을 거의 알 수 없을 정도로 발전했다. 케이스도 이전에 비해 얇고 가벼워졌다. 그 배경에는 OLED 디스플레이 시트의 두께가 ‘A4용지의 1/3인 약 0.034mm’로 매우 얇아졌고, 신뢰성을 유지할 수 있는 곡률 반경을 1.5mm 정도까지 줄일 수 있게 된 것 등이 있다.

-- 롤러블에서 한 걸음 진화 --
플렉서블하면서도 매우 얇은 OLED 디스플레이를 활용한 또 하나의 구현이 최근 트렌드인 (4) 즉, 케이스 안에 저장된 디스플레이를 필요에 따라서 꺼내 디스플레이 면적을 연속적으로 바꿀 수 있는 롤러블 또는 슬라이더블 디스플레이이다.

롤러블은 롤링한 것을 저장하는 부분이 필요하지만, 슬라이더블은 OLED 시트의 여분 부분을 롤링하지 않고 단말기 뒷면으로 밀어 넣기 때문에 케이스를 두껍게 하지 않아도 된다. 이 슬라이더블 디스플레이도 이미 BOE 등이 2018년 SID Display Week에 출품했지만, 이번에 선보인 제품들은 디스플레이 케이스 뒤에서 인출되는 부분의 섬세한 구조가 훨씬 더 세련되게 발전했다.

-- 아몰퍼스 실리콘(a-Si)으로 ‘초고속화’ --
구동계의 기술은 산화물 반도체나 저온 다결정 실리콘(LTPS) TFT가 주류이지만, BOE가 75형의 대형 디스플레이에서 채택한 것은 고속 구동에는 적합하지 않다고 알려진 a-Si이다. 프레임 주파수는 4K에서 576Hz, 8K에서 288Hz를 실현했다고 한다. 또한 게이트선과데이터선이 각각 1개씩인 '1G1D(1게이트 1드레인)'로 실현했다.

아몰퍼스 실리콘(a-Si)으로도 고속 구동을 실현하는 방법은 이전부터 있었다. 그것은 게이트선과 데이터선이 각각 2개씩 있는 ‘2G2D’ 등, 화소(畵素)로의 배선을 늘려 축전기의 충전 시간을 단축하는 방법이다.

BOE도 2021년까지는 이 방법으로 프레임 주파수를 올렸지만, 늘어난 배선으로 인해 화소의 개구율이 저하되는 문제가 과제로 떠올랐다. 최근 들어 BOE는 아몰퍼스 실리콘(a-Si)의 1G1D에서도 초고속 구동이 가능하다고 어필.

하지만 디스플레이 응답 속도는 8ms, 주파수로는 125Hz 정도로, 구동계의 제어 속도를 표시계가 따라잡지 못할 가능성이 있다. BOE는 이 같은 초고속 프레임 주파수를 구현하는 기술을 'ADS Pro'라고 명명. 하지만 이에 대한 자세한 내용은 밝히지 않고 있다.

-- 15년 만의 3D 열풍인가? --
3차원 영상을 보여주는 3D 디스플레이는 어느 정도 주기적으로 붐이 일어나는 기술이다. 디스플레이 위크에서는 매년 ‘Light Field 기술’ 등 세션이 마련되어왔지만, 특히 이번에는 다시 붐이 일고 있다고 말할 수 있을 정도로 기업들이 3D 디스플레이에 주력하는 모습을 볼 수 있었다. 출품된 것은 대부분 맨눈으로 3D 영상을 볼 수 있는 디스플레이였다.

이번에 출품된 3D 디스플레이들을 살펴보면 3D 영상을 보여주는 기술 자체는 크게 달라지지 않았다. 하지만 4K나 8K의 고정밀 디스플레이가 저렴해진 반면, 3D 영상을 구성하기 위한 마이크로 렌즈 어레이의 설계 지식이나 제조 기술이 향상되어 위화감이 적은 3D 영상을 표시할 수 있게 된 것이 포인트라고 할 수 있을 것이다.

기술적으로 다소 이색적인 퍼포먼스를 보여준 곳은 영국 스타트업 기업 비비드큐(VividQ). 비비드큐는 기존의 스마트폰 등으로 촬영된 영상을 바탕으로 홀로그래픽 입체 동영상을 실시간으로 작성하고 풀컬러로 표시할 수 있도록 했다.

촬영한 물체의 깊이 정보를 빛의 위상 레벨에서 재현하기 때문에, 이른바 ‘폭주(輻輳)와 조절의 문제(VAC)’가 일어나지 않고, 한쪽 눈으로도 영상에 입체감을 느낄 수 있는 것이 특징이다.

Part2. 차세대 기술
차세대 기술의 융합 시작, 삼위일체의 ‘완전체’에는 약점 거의 없어

이번 디스플레이 위크의 심포지엄에서는 그 동안 독립적으로 개발되어 왔던 여러 디스플레이 기술들을 적극적으로 '융합'하려는 시도들을 많이 볼 수 있었다. 기존 기술에는 크고 작은 과제가 있어 그 상태로는 극복하기 어렵지만, 다른 기술의 장점과 접목시키면 큰 폭의 개선을 기대할 수 있기 때문이다.

3가지 기술의 장점이 융합된 기술은 완전무결에 가까워 차세대 디스플레이의 주역이 될 것으로 보인다. 심포지엄에서는 차세대 디스플레이 기술의 새로운 조류가 뚜렷하게 드러났다. 그것은 지금까지 독립적으로 개발되어 온 3가지 기술의 융합이다.

구체적으로는 (1) 마이크로 LED 디스플레이, (2) 유기EL(OLED) 디스플레이, (3) 양자 Dot(QD)의 장점으로 과제가 있는 부분을 보완하는 기술 개발이다. 하지만 논문 발표의 대부분은 3가지 중 2가지를 조합한 것이 많았다. 3가지를 조합한 기술을 발표한 것은 현시점에서는 중국의 BOE와 샤프 뿐이었다. 완성도에서는 샤프가 한발 앞서 있었다.

-- 끝 --

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