플렉시블 디스플레이가 가능하게 한 Active matrix 디스플레이 (Feat. TFT 반도체 연구)

안녕하세요!

디스플레이를 공부하고 있는 타임플렉스입니다.

 

이제 본격적으로 디스플레이에 대한 공부를 같이 해보려고 합니다.

블로그 글이기 때문에 너무 깊은 내용보다는 조금은 가볍게 함께 알아가보도록 해요!

 

 

TFT 반도체의 연구로 플렉시블 디스플레이가 가능하게 된 것을 아시나요?

TFT 반도체 개발을 통해 기존의 발광하는 방식이 변화하게 되었고 각각의 픽셀을 제어함에 따라 플렉시블 디스플레이가 가능하게 되었습니다.

 

플렉시블 디스플레이가 가능하게 된 AMOLED (Active matrix) 디스플레이

 

기존 디스플레이 방식은 Passive matrix 방식으로 발광 영역에 ITO로된 수직 및 수평의 Grid를 사용하였습니다. 이 때 발광을 하기 위해서는 각각의 위치에서 전위 전압차를 발생시키고 교차점에서 발광이 되도록 하였습니다.

이 때, 사용된 ITO 소재는 높은 투명성과 투과도를 가져 디스플레이에 적합한 도체 소재라는 장점으로 LCD나 평면형 디스플레이에서 많이 사용되었습니다. 그러나 Passive matrix 방식은 교차점을 제외한 구간에서도 전압이 인가됨에 따라 비효율적인 전류가 사용되었다는 단점이 있었으며, ITO 소재가 굴곡 특성에 대해 안정성이 떨어지는 문제가 있었습니다.

 

그러나 Active matrix 방식은 기존의 평면 유리에 매트릭스 형태로 배열된 TFT가 각각의 픽셀마다 존재합니다. 이로 인해 발광 영역의 픽셀에 직접 신호를 줌으로써 빠르게 전환할 수 있는 장점이 있으며 전류효율이 증가하게 됩니다. 

이로 인해 기존 Passive matrix에서 존재하던 비효율 전류가 없기 때문에 더 높은 채도와 명암비를 갖게 됩니다. 이로 인해 OLED 및 QLED가 기존 LCD에 비해 8K 이상의 높은 해상도를 갖습니다.

 

Passive matrix / Active matrix 의 특성

 

Active Matrix 연구를 통해 연구가 될 수 있는 분야

앞서 언급된 OLED 및 QLED의 경우, 발광 특성 및 각각의 특성을 설명할 수 있기에 해당 연구를 통해 다른 디스플레이 분야에서 연구할만한 분야를 추가적으로 설명하고자 합니다.

1. MicroLED 디스플레이

마이크로 LED 디스플레이는 현재 나오고 있는 OLED 디스플레이와 다르게 기존의 LED를 더 작은 단위 (마이크로 단위)로 픽셀을 줄임으로써 더 작은 픽셀의 해상도를 갖게 된다는 특징을 지닙니다. 그로 인해 고해상도를 요구하는 VR / AR 에 응용이 가능합니다. 또한 유기물 기반의 OLED 디스플레이와는 다르게 번인이 발생하지 않으며, 수명이 오래가는 장점으로 인해 많은 연구가 되고 있습니다. 다만 마이크로 LED는 작은 단위의 픽셀에 제대로 붙이는 공정이 매우 어려우나 이 부분이 연구 과제 입니다.

(마이크로LED 에 대해서는 나중에 더 설명하도록 하겠습니다.)

2. Sea-Island 구조의 Stretchable 디스플레이

스트레처블 디스플레이에 대한 연구가 많이 이루어지고 있습니다. 웨어러블 디스플레이 등의 응용으로 인해 스트레처블 디스플레이에 대한 관심이 증가하였습니다. Active matrix가 가능해짐에 따라 발광부와 연신부를 구분이 가능해졌고 발광부(Island), 연신부 (metal; Sea) 구조가 생성이 가능해졌습니다. 이로 인해 각각의 부분의 소재에 대한 연구가 이루어졌습니다. 해당 구조는 기존 대비 낮은 발광효율 특성으로 인해 많은 연구가 필요한 부분이기 때문에 충분히 연구를 해볼만한 분야라고 생각합니다.

(스트레처블 디스플레이에 대해서는 나중에 또 정리해보도록 하겠습니다.) 

 

TFT 기술의 개발로 인해서 Active matrix가 가능하게 하였고, 그로 인해 다양한 발광 구조의 디스플레이 및 다양한 폼팩터의 디스플레이가 가능하게 되었습니다. 때문에 연구할 수 있는 분야는 무궁무진하다고 생각합니다. 너무 반도체, 디스플레이에 국한한 연구가 아닌 다양한 분야에 대해 관심을 갖고 여러분의 주제를 찾아보기 바랍니다.