한국 디스플레이 전문가들이 뽑은 혁신 기술 20선
별도 위원회를 꾸려 설문조사 방식으로 선정
1 퀵스타트(Quick-Start) 이코노 브라운관 텔레비전 기술_1975년
세계에서 3번째로 순간 수상 방식 기술의 브라운관을 개발했다. 기존 CRT TV는 전원 입력 후 화면 출력까지 20초가 걸렸으나, 퀵스타트(Quick-Start) 브라운관은 예열 없이 5초안에 화면이 안정됐다.
극소화된 캐소드(Cathode)와 히터(Heater)의 온도 상승에 따른 수명 단축 이슈가 발생했으나 재료 변경과 표면 에칭(Etching) 처리로 소자 특성을 향상시켰다. 그 결과 CRT 수명이 2.5배 늘었고 하루 5시간 시청기준 20% 절전효과가 발생했다.
2 세계 표준이 된 다이나플랫 브라운관 기술_1998년
평면 외부에 내면 유리에 곡율을 줘 시각적으로 완전한 평면감을 구현한 섀도마스크 방식의 17인치 다이나플랫 CRT를 세계 최초로 개발했다. 굴절 지수를 보강해 오목해 보이는 현상을 상쇄시켰다.
화면 오목 현상 제거와 함께 모서리 왜곡까지 줄여 완전한 실제 이미지 구현이 가능하게 됐다. 또한 세밀한 문자 표시에 좋아 화면의 가독성을 높였으며 상대적으로 저렴한 가격의 제품을 출시하게 됐다.
3 대면적 TFT-LCD의 TFT용 저저항 구리배선 기술_2003년
저저항 구리(Cu) 배선 기술을 적용, LCD의 대형화와 화질 향상에 기여했다. 대면적 디스플레이에서 TFT 어레이(array)에서 RC 딜레이(delay)따른 화질 저하를 최소화했다. 몰리브덴·티타늄(MoTi) 합금 소재로 만든 구리 확산방지막(Cu diffusion barrier)은 습식식각(wet etching) 공정에서 잔여물(residue) 문제를 해결하고 구리(Cu)의 접착력(adhesion)을 높였다. 구리(Cu)와 몰리브·덴티타늄(MoTi)의 식각액(etchant)과 박리액(stripper)의 개발은 구리(Cu) 배선의 부식과 기계적 특성의 열화 문제를 해결했다.4 싱글 스캔(Single Scan) PDP 기술
기존 패널의 상·하단부에 구동칩을 부착한 듀얼 스캔(dual scan) 방식에서 상단의 구동칩을 없앤 싱글 스캔 방식이 개발됐다. 재료비, 부품수, 공정 시간을 줄여 원가 절감, 모듈 구조 단순환 안정성을 향상시켜 기존 대비 30% 이상의 재료비 절감으로 PDP 가격 경쟁력을 확보했다.
해상도·화면 크기가 증가시 구동 시간 및 신뢰성 확보에 어려움이 있으나, 고속 구동 기술 및 고효율 어드레싱 기술 개발을 통해 해결했다.
5 102인치 HD PDP 기술_2004년
FHD급 해상도를 갖춘 TV용 102인치 PDP가 개발됐다. 1000cd/㎡ 밝기와 2000:1의 명암비를 구현하여 사이즈와 화질을 동시에 확보하였으며 동시에 50인치 PDP 제품의 원가경쟁력을 확보했다. 초대형 4면취 기술로 50인치 PDP 4대의 동시 생산이 가능하게 됐다. 당시 일본 업체들은 원판 1장으로 50인치 2장을 생산했다.6 FFS 액정 모드 기술
ITO 전극 사이 간격을 폭보다 작거나 화소 전극끼리만 간격을 갖게 하여 액정이 패턴 된 전극 끝에는 강한 유전 토크로 회전되고 전극 중앙에서는 탄성 토크로 회전되어, 전극 전 영역에서 낮은 구동 전압에 액정이 기판에 평행하게 회전하게 돼 광시야각, 고투과율, 저전압 구동을 달성했다.
외부에서 힘이 작용 시액정 배열의 흐트러짐이 다른 액정 모드에 비해 적어 터치 디스플레이로 적합하여 고해상도·고화질 디스플레이에 핵심 액정 모드로 적용되고 있다.
7 비정질 실리콘(a-Si) TFT LCD 대형화를 위한 '원 드랍 액정 필링'(ODF, One Drop Filling) 양산기술_2004년
삼투압 원리로 액정을 주입하는 대신 디스펜서(Dispenser)를 이용, 한방울씩 다량으로 떨어뜨려 액정을 주입하는 기술. 텍 타임(Tact Time)이 획기적으로 단축되었으며 대형 기판을 이용한 LCD 제조가 가능해졌다. 2004년 세계 최초 5세대 공정을 성공시켰으며, 기판유리 면적이 3년마다 1.8배 늘어난다는 니시무라의 법칙을 뛰어넘는 대형화가 실현돼 공정 단축과 LCD 가격 인하에 기여했다.
8 7세대 라인건설과 세계 최초 40인치 WXGA LCD TV 패널 양산 기술_2005년
9 화이트 LED BLU를 이용한 슬림 TFT-LCD TV 기술_2007년
TFT-LCD TV의 냉음극형광램프(CCFL) BLU를 화이트 LED로 대체해 두께를 줄이고 화질을 향상시켰다. 엣지형 LED BLU가 적용된 대형 패널은 직하형 패널 대비 두께가 얆아 열이 발생하면 뒤틀림, 열균일도의 틀어짐으로 화질에 문제가 발생할수 있다. 문제 해결을 위해 T-CON을 위에서 아래로 바꾸는 반전 설계와 패널 뒷면에 공기 순환용 에어 파이프(Air Pipe)를 적용했다. LED용 히트 싱크(Heat Sink), 알루미늄 패널을 프레스 형으로 추가 설계해 강도를 극대화했다.10 TFT-LCD의 광시야각 액정 모드 대량생산 기술(PVA&IPS)
삼성은 광시야각 확보를 위해 화소 도메인을 분할하는 PVA 모드 기술을 독자적으로 개발했고, 측면 화질에서의 열세는 화소분할(SPVA 모드)로 극복했다. LG는 측면 화질 특성이 더 우수한 IPS 모드를 기반으로 시야각 특성과 응답 속도가 개선된 S-IPS 모드, 대비비와 투과율이 개선된 U-IPS 모드를 TV에 최초 적용했다.
고해상도, 저전력이 장점인 AH-IPS 모드와 터치시 화질 왜곡 현상이 전혀 없는 AIT(Advanced In-cell Touch)를 개발해 IT·모바일 제품에 적용했다.
이 기술들은 LCD 시장의 가장 큰 번영기였던 2000년대 중·후반기를 한국의 디스플레이 업체들이 이끌게 만들었던 가장 큰 공헌기술이기도 하다.
11 고해상도 모바일 TFT-LCD용 LTPS-TFT 기술_2010년
고해상도 모바일 TFT-LCD에서는 액정에 전압을 인가할 커패시터(capacitor)의 빠른 충전이 필요하므로 고이동도의 N형 LTPS-TFT가 필요했다. 비정질실리콘(a-Si) TFT 구동 디스플레이 대비 얇은 베젤, 높은 개구율, 고안정성으로 고해상도 구현에 용이하고 구동 전압(12-17V)이 낮아 소비전력에도 유리했다. 애플의 레티나 디스플레이에 탑재되면서 고해상도 모바일 TFT-LCD의 문을 새로 열었다.12 파인 메탈 마스크(FMM)를 이용한 고해상도 모바일 OLED 기술
파인 메탈 마스크(Fine Metal Mask)는 유기물 증착 재료를 화소에 선택 증착해 패턴을 형성하도록 일정한 형상의 개구부가 형성된 것으로, 시트 마스크(Sheet Mask)를 프레임에 결합해 제작한다. 다층 구조의 OLED를 증착공정에서 발광층 형성 시에 FMM을 이용하여 선택적으로 증착한다. 2010년 갤럭시S 제품 출시 이후 지금까지 고해상도를 포함한 갤럭시 모바일폰 시리즈 양산에 적용 중이다.13 고해상도 모바일 LTPS OLED 양산 기술
OLED는 전류량에 비례해 밝기가 결정되므로 전하의 이동도가 중요하다. 전하이동도가 높으면 짦은 시간 내에 원하는 전류량을 줄 수 있어 TFT 크기를 작게 만들어도 되므로 고해상도 패널 구현이 가능하다. 레이저 결정화를 적용한 P형 LTPS TFT는 비정질 실리콘(a-Si)을 재결정화해 다결정 실리콘돼 이동도가 80cm²/Vs 이상으로 올라간다. P형 LTPS TFT는 OLED 중소형 패널 양산에 적용 중이다.14 디포머블(Deformable) AMOLED 패널 기술
디포머블은 밴더블, 폴더블, 롤러블 등 보다 자유자재로 휘거나 접거나 돌돌 말거나 펼 수 있는 디스플레이라고 정의된다. LG는 대형 투명 폴리이미드(PI)상에 돌돌 말수 있는 투명 롤러블 AMOLED를 개발했으며, 65인치 롤러블 AMOLED를 양산했다. 삼성은 펼치면 사이즈가 커지는 폴더블 휴대폰을 제품화해 시장 출시를 기다리고 있다.15 플렉시블 OLED의 와이옥타(Y-OCTA) 터치 기술
와이옥타(YOUM On-Cell Touch AMOLED) 기술은 OLED의 봉지막 상부에 전극 공정을 통해 터치 기능을 AMOLED 패널에 내장하는 기술이다. 필름형 터치 센서를 별도로 부착하는 기존 기술 대비, Y-OCTA는 TFE 위에 터치용 배선을 직접 형성하기 때문에 부착형 대비, 제조비가 낮고, 얇은 두께로 굴곡성이 우수하므로 폴더블 등의 디스플레이 구현의 핵심 기술 중 하나다.16 OLED TV 상용화를 위한 오픈 마스크(open mask) 증착 공정과 장비 기술
오픈 마스크(Open Mask)를 사용해 RGB 소자를 적층해 화이트 OLED를 구성하고, 컬러필터(CF)를 통해 풀 컬러를 구현했다. 선 소스(Linear source) 증착으로 대면적 증착 균일도와 호스트·도판트의 균질성(homogeneity)을 확보했다. 장시간 연속 증착을 통해 가동율을 높이고 유기물 재료 이용 효율을 높였으며 8세대 유리 이송기술과 인 라인(in line) 증착 시스템을 통해 생산성을 향상했다.17 OLED TV 상용화를 위한 외부 보상회로 기술
패널에 교류 전압이 인가돼도 빛의 휘도를 일정하게 유지시켜준다. 초기 얼룩과 OLED 열화 보상이 가능하며 TFT 공정 변동에 덜 민감하고 특성의 산포와 변동 보상이 가능해진다. 그리고 패널의 균일성(Uniformity)과 수율을 향상시킨다. 픽셀 내 레이아웃이 간단해 높은 OLED 개구율을 가질 수 있어 수명이 확보됐다.18 OLED와 스피커를 결합한 영상소리 동시 구현 기술
CSO:크리스탈 사운드 OLED(Crystal Sound OLED)19 대형 AMOLED용 산화물 TFT 양산, 공정 기술_2013년
옥사이드(Oxide) TFT는 비정질 실리콘(a-Si) TFT 대비 고이동도 특성(10-40cm²/Vs)과 비정질 실리콘(a-Si) 공정 호환성이 높아 마스크 수가 적다. 대면적, 저가 공정의 특징을 가지고 있어 대형 OLED와 고해상도 LCD 패널에 사용되고 있다. 식각 정지층(Etch Stopper) 구조로써 대형 TV 양산을 시작했다. 라이트 실드(Light Shiled) 층을 이용한 신뢰성이 매우 안정한 코플래너(Coplanar) 구조로써 8세대에서 균일한 특성의 TFT 어레이(array)를 확보했다.20 모바일 폴더블 AMOLED 커버윈도우용 투명 PI(폴리이미드) 기술
유색 PI의 우수한 특성은 그대로 유지하면서 투과율을 개선하도록 조성 기술, 광폭의 광학필름을 생산할 수 있는 투명 PI 제막 기술의 양산화에 성공했다. 투명 PI상에 고경도 하드코팅을 해 폴더블 스마트폰의 최상층 커버윈도용으로 개발·양산된다. 향후 터치와 TFT용 기판으로 그 용도가 확장될 것으로 기대하며 그 외 FPCB, LED용 기판, 반도체 등의 분야로 확대 적용될 예정이다.