뉴스핌 | ANDA 뉴스 | 월간 ANDA | 안다쇼핑 | 中文 | 뉴스핌통신 PLUS
회원가입로그인정기구독신청

스마트 기기의 얼굴, 디스플레이의 진화

2019년 10월호

스마트 기기의 얼굴, 디스플레이의 진화

2019년 10월호

상세기사 큰이미지

전자 기기 사용성 변화가 디스플레이 폼팩터 혁신 불러
OLED가 폼팩터 변화 가능케 해...차세대는 마이크로LED
폴더블 완성까지 8년...新폼팩터 상용화, 기술 난이도 높아


| 심지혜 기자 sjh@newspim.com
| 나은경 기자 nanana@newspim.com


투명 디스플레이로 만들어진 선글라스에 친구들의 스마트폰을 해킹해 얻은 정보들이 차례로 뜬다. 선글라스를 쓴 채로 짝사랑 상대를 쳐다보면 그 사람의 신상정보부터 사소한 특성까지 일목요연하게 렌즈 위에 표시된다. 지난 7월 개봉한 영화 ‘스파이더맨: 파 프롬 홈’에서 묘사된 최첨단 기기의 모습이다. 이 영화는 결국 악당에게 빼앗긴 인공지능 선글라스를 되찾으려는 주인공의 이야기다. ‘이디스(EDITH)’라는 이름의 이 선글라스는 인공지능과 각종 시스템, 초저지연·초고속·초연결된 5G 이동통신 기술을 활용해 눈앞 인간·사물의 정보를 디스플레이 위에 바로 띄워 보여준다. 그리고 이 모든 기술을 시각화해 주인공과도 직접 소통한다.

상세기사 큰이미지
삼성전자의 마이크로 LED 기반 모듈러 디스플레이 ‘더 월(The Wall)’.


“5G 시대 사물디스플레이”...폼팩터가 관건

날아다니는 자동차와 더불어 기술이 고도로 발전한 세상을 배경으로 하는 영화들이 기술 발전을 묘사하기 위해 사용하는 대표적인 소재가 최첨단 디스플레이다. 접히고 말리고 늘어나는 디스플레이는 기술 발달의 편리함과 정보력, 다기능성을 한 번에 표현하는 소품이다. 인간이 외부로부터 정보를 얻는 감각기관 중 시각의 비중이 80%인 만큼 5세대 이동통신(5G), 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 가상현실(VR)·증강현실(AR)이 아무리 발전해도 이를 전달하는 매개체인 디스플레이 없이는 장점을 십분 발휘하기 어렵다.

과거 화질 개선을 중심으로 발전해 온 디스플레이가 최근 들어 물리적 형체, 즉 폼팩터(Form-factor)를 중심으로 혁신 중인 것은 이와 무관치 않다. LG경제연구원은 지난 2017년 ‘디스플레이 폼팩터 혁신의 전개 방향’ 보고서에서 “소비자들의 이동성 증대, 기기 간 융합과 스마트화 급진전 등으로 과거 특정 사용환경에 맞춤화된 전형적 폼팩터에서 벗어나 사용환경 조건에 관계없이 자유롭고 편리하게 사용할 수 있는 폼팩터가 요구되고 있다”고 설명했다. 이어 “스마트화와 클라우드의 영향으로 전자기기의 많은 기능이 하드웨어에서 애플리케이션 서비스 형태로 전환되고 내부 부품구조가 계속 단순화되고 있지만, 디스플레이가 전자기기 외형에서 차지하는 비중은 더욱 커질 것”이라고 전했다. 이 보고서의 전망은 2년이 지난 현재, 점점 더 현실에 가까워지는 중이다.

큰 화면은 작게, 작은 화면은 크게

지난 2월 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 정보기술(IT)·가전박람회 ‘CES 2019’에서 가장 큰 주목을 끈 제품은 LG전자의 롤러블 TV(제품명: LG 시그니처 올레드 TV R)였다. CES의 공식 파트너인 IT 매체 엔가젯(Engadget)은 롤러블 TV를 ‘최고 TV’로 선정하며, TV를 볼 때는 화면을 펼치고 시청하지 않을 때는 본체 속으로 말아 넣는 공간 활용성을 가장 큰 강점으로 꼽았다.

그림 한 장이 벽에 붙어 있는 것처럼 두께를 4㎜까지 줄인 ‘월페이퍼 TV(제품명: LG 시그니처 올레드 TV W)’가 출시된 지 2년 만에 LG디스플레이와 LG전자는 대형 디스플레이 기술을 개발해 TV를 쓰지 않을 땐 공간 차지를 최소화한 제품을 선보였다.

반면 휴대성이 특징인 중소형 디스플레이 탑재 전자기기들은 사용할 땐 대화면으로 이용할 수 있도록 기술 발전이 진행 중이다. 삼성전자를 비롯한 스마트폰 제조사들이 저마다 생산 계획을 밝히고 있는 폴더블 폰, 폴더블 디스플레이가 대표적이다. 삼성전자의 ‘갤럭시 폴드’는 접었을 땐 일반 휴대폰과 비슷한 크기지만, 펼치면 디스플레이 크기가 두 배가 된다.

아직 개발 단계지만, 업계에선 자유로운 폼팩터의 ‘끝판왕’이자 ‘프리폼(Free-form) 디스플레이’라고도 불리는 스트레처블(stretchable) 디스플레이도 있다. 섬유처럼 잡아당기면 늘어나고 원할 땐 원형 크기로 회복되는 이 디스플레이가 웨어러블 기기에 적용되면 영화 ‘마이너리티 리포트’가 현실이 될 수도 있다. 다른 쪽에선 레이저 광선으로 3차원 입체영상을 만드는 홀로그래피도 개발 중이다. 삼성전자는 최근 세계지식재산권기구와 미국 특허청에 홀로그래픽 장치 특허를 출원했다. 특수안경 없이 빛의 개입으로 공중에 고품질 3D 홀로그램 이미지를 구현하는 미래도 멀지 않은 것이다.

상세기사 큰이미지
마이크로LED 기반 모듈러 디스플레이를 탑재한 삼성전자 ‘더월 럭셔리 2019’.


대형 디스플레이의 미래, 마이크로LED

롤러블·폴더블·스트레처블 디스플레이가 패널의 겉모습을 일컫는 용어라면 LCD, QLED, OLED는 이 겉모습을 구현하는 기술을 말한다. LCD는 액정소자들을 배치한 패널 뒤에 백라이트(back light), 즉 후방 조명으로 빛을 줘 화면을 구현한다. 이제까지 패널이 두껍고 구부릴 수 없었던 가장 큰 이유는 LCD에 백라이트유닛이 필요했기 때문이다.

현재 삼성디스플레이가 만드는 QLED 패널도 큰 줄기에선 LCD 패널과 다르지 않다. LCD에 광자점이 첨가된 필름을 붙여 색 재현율을 높였지만, 근본적으로는 백라이트가 필요한 LCD 패널이다. 반면 OLED는 액정 대신 스스로 빛을 낼 수 있는 유기물, 즉 유기발광다이오드(Organic Light-Emitting Diode)로 디스플레이를 만드는 기술이다. 말 그대로 스스로 빛을 내기에 백라이트가 필요 없다. 두께와 명암비에서 LCD 패널보다 우위를 가지는 이유다. 출시를 앞둔 롤러블 TV, 폴더블 폰 모두 OLED 패널을 사용한다. 다만 유기물이어서 LCD에 비해 수명이 짧은 게 단점이다. 디스플레이에 잔상이 남는 번인(burn-in) 현상도 한계로 지목된다.

업계에선 올레드의 단점을 피하면서도 자유로운 형태를 가질 수 있는 차세대 기술로 마이크로LED를 주목하고 있다. 마이크로LED란 LCD TV에서 백라이트로 쓰였던 LED를 하나하나의 미세한 발광소자로 활용해 만드는 디스플레이 기술이다. 플렉서블 기판에 LED를 올리면 바로 플렉서블한 디스플레이가 된다. 마이크로LED의 폼팩터 혁신 가능성이 무궁무진하다고 평가받는 이유다. 수명도 길다. 다만 가격대가 높아 대중성을 갖지 못하고 일부 기업 간 거래(B2B)용으로만 판매되고 있다. 최근 삼성전자가 출시한 마이크로LED TV 가격은 40만달러(약 4억8500만원, 기본모델 기준)에 달한다.

상세기사 큰이미지


LED 전문기업 서울반도체는 글로벌 특허를 확보한 원천기술 ‘와이캅(WICOP)’을 토대로 대중화를 위해 노력하고 있다. 서울반도체는 2분기 실적 발표 당시 “최근 고객사로부터 마이크로LED 양산 승인을 얻는 데 성공했다”며 “하반기엔 ‘마이크로LED 디스플레이’를 선보일 수 있을 것”이라고 말했다.

8년 만에 열린 ‘폴더블 디스플레이’ 시대

삼성전자는 9월 6일 스마트폰 폼팩터의 혁명이라 불리는 폴더블 폰 ‘갤럭시 폴드’를 출시했다. 2011년 프로토타입을 선보인 이후 8년 만이다. 여러 번 접었다 펴도 디스플레이가 처음과 같은 상태를 유지하도록 하는 데에는 상당히 높은 기술이 요구됐다.

디스플레이는 유리 한 장처럼 보이지만 사실은 다양한 재료가 층층이 쌓여 있는 구조로 이뤄져 있다. 접을 때와 펼 때, 접히는 바깥쪽과 안쪽이 받는 힘은 서로 다르다. 바깥쪽은 인장 응력, 안쪽은 압축 응력을 받는다. 이로 인해 힘을 가하는 양쪽 끝단의 안쪽과 바깥쪽의 길이는 서로 달라진다. 책을 펼칠 때와 접을 때를 생각해 보면 이해하기 쉽다.

상세기사 큰이미지
삼성 ‘갤럭시 폴드 5G’.


따라서 접히는 부분의 응력(인장·압축 강도)이 낮은 소재를 활용해 패널의 손상을 최소화하는 것이 관건이다. 최대한 디스플레이를 얇게 만드는 것 또한 매우 중요하다.

삼성전자는 소재와 설계 구조를 바꿨고 결국 폴더블 디스플레이를 만들어 내는데 성공했다. 최상단 재료를 유리 대신 비슷한 수준의 단단함을 가진 투명 폴리이미드로 대체하고 디스플레이 층을 줄였다. 디스플레이를 구성하는 각 층을 붙여주는 점착제도 새로 개발했다. 점착제가 유연하지 않으면 각 층이 제대로 고정되지 않아 디스플레이가 구겨질 수 있다. 외부 온도나 압력에 따라 변해서도 안 된다.

하지만 아직 가야 할 길이 멀다. 접히는 부분에 남는 자국을 완벽하게 해결하지 못했다. 형태도 한 번 접히는 데 그치지 않고 한 쪽은 안으로 한 쪽은 밖으로 접히거나 돌돌 말리는 등 다양하게 요구되고 있어 기술 개발은 계속돼야 할 전망이다.
상호 : (주)뉴스핌 | 사업자등록 : 104-81-81003 | 발행인 : 민병복 | 편집인 : 민병복 | 주소 : 서울 영등포구 국제금융로 70, 미원빌딩 9층 (여의도동) 뉴스핌 | 편집국 : 02-761-4409 | Fax: 02-761-4406 | 잡지사업 등록번호 : 영등포, 라00478 | 등록일자 : 2016.04.19
COPYRIGHT © NEWSPIM CO., LTD. ALL RIGHTS RESERVED.
© NEWSPIM Corp.