투명한 텔레비전이 될 수도 있습니다 마법같지만 둘 다 엘지 그리고 삼성 입증됨 지난 1월 라스베거스에서 열린 CES 2024에서 그러한 디스플레이가 선보였습니다. 그리고 화면에서 춤추는 비디오 이미지를 통해 수많은 관객을 끌어 모은 대형 투명 TV가 등장했습니다. 쇼스토퍼들이었습니다.
투명 TV는 실제로 인상적이기는 하지만, 가까운 시일 내에 거실에 나타나거나 사라질 가능성은 없습니다. 삼성과 LG는 비슷한 목표를 달성하기 위해 매우 다른 두 가지 접근 방식을 취했습니다. LG는 OLED 디스플레이에 베팅하고 있고, 삼성은 마이크로LED 스크린을 추구하고 있으며, 두 기술 모두 아직 전성기를 맞을 준비가 되지 않았습니다. 그러나 아직 극복해야 할 장애물을 이해하려면 이러한 각 디스플레이 기술에 대해 더 깊이 파고들어야 합니다.
LG의 투명 OLED는 어떻게 작동하나요?
OLED는 유기 발광 다이오드를 의미하며, 이는 OLED의 작동 방식을 잘 설명합니다. OLED 소재는 전류로 에너지를 공급하면 빛을 방출하는 탄소 기반 화합물입니다. 다른 화합물은 다른 색상을 생성하며, 이를 결합하여 풀 컬러 이미지를 만들 수 있습니다.
이러한 소재로 디스플레이를 구성하기 위해 제조업체는 이를 일종의 기판에 얇은 필름으로 증착합니다. 가장 일반적인 방법은 빨간색, 녹색 및 파란색 방출(RGB) 소재를 패턴으로 배열하여 전체 색상 픽셀의 고밀도 배열을 만드는 것입니다. 4K 해상도라고 알려진 디스플레이에는 3,840 x 2,160 픽셀 매트릭스가 포함되어 있습니다. 총 830만 개의 픽셀로, 약 2,500만 개의 빨간색, 녹색 및 파란색 하위 픽셀로 형성됩니다.
각 하위 픽셀에 전송되는 전류의 타이밍과 양은 얼마나 많은 빛을 방출하는지 결정합니다. 따라서 이러한 전류를 적절히 제어하면 화면에 원하는 이미지를 만들 수 있습니다. 이를 위해 각 하위 픽셀은 스위치 역할을 하는 두 개 이상의 트랜지스터에 전기적으로 연결되어야 합니다. 그러나 기존 전선은 이를 위해 사용할 수 없습니다. 빛을 차단하기 때문입니다. 투명(또는 대체로 투명한) 전도성 트레이스를 사용해야 합니다.
LG가 CES 2024에서 투명 OLED 디스플레이를 선보인 것은 거의 마법과도 같았습니다. 이선 밀러/게티 이미지
디스플레이에는 각 하위 픽셀에 필요한 전기적 연결을 제공하기 위해 일련의 행과 열로 배열된 수천 개의 이러한 트레이스가 있습니다. 트랜지스터 스위치도 동일한 기판에 제조됩니다. 이 모든 것이 각 디스플레이의 일부가 되어야 하는 많은 재료로 추가됩니다. 그리고 이러한 재료는 OLED 디스플레이가 투명하게 보이도록 신중하게 선택되어야 합니다.
전도성 트레이스는 쉬운 부분입니다. 디스플레이 산업은 오랫동안 인듐 주석 산화물을 박막 도체로 사용해 왔습니다. 이 소재의 일반적인 층은 두께가 135나노미터에 불과하지만, 그 위에 부딪히는 빛의 약 80%가 통과할 수 있습니다.
트랜지스터는 더 큰 문제인데, 트랜지스터를 만드는 데 사용된 재료가 본질적으로 불투명하기 때문입니다. 해결책은 트랜지스터를 최대한 작게 만들어서 최소한의 빛만 차단하도록 하는 것입니다. 대부분의 LCD 디스플레이에서 트랜지스터에 사용되는 비정질 실리콘 층은 저렴하지만 전자 이동도가 낮아서 이 재료로 구성된 트랜지스터는 그렇게 작게 만들 수 없습니다. 이 실리콘 층은 레이저로 어닐링하여 결정화된 실리콘인 저온 폴리실리콘을 만들 수 있으며, 이는 전자 이동도를 개선하여 각 트랜지스터의 크기를 줄입니다. 하지만 이 공정은 작은 유리 기판 시트에만 적용됩니다.
이러한 과제에 직면하여 투명 OLED 디스플레이 설계자들은 인듐갈륨아연산화물(IGZO)을 선택했습니다. 이 소재는 비정질 실리콘보다 작은 트랜지스터를 허용할 만큼 충분히 높은 전자 이동성을 가지고 있어 IGZO 트랜지스터가 빛을 덜 차단한다는 것을 의미합니다.
이러한 전략은 투명성 문제를 해결하는 데 도움이 되지만 OLED에는 몇 가지 다른 과제가 있습니다. 첫째, 산소나 수증기에 노출되면 발광 재료가 파괴됩니다. 따라서 이러한 디스플레이에는 캡슐화 층, 즉 표면과 가장자리를 덮는 것이 필요합니다. 이 층은 두 패널을 모서리에서 모서리까지 배치할 때 눈에 띄는 틈을 만들기 때문에 더 작은 디스플레이 세트를 타일링하여 더 큰 디스플레이를 만들 수 없습니다. 큰 OLED 디스플레이를 원한다면 단일 대형 패널을 제작해야 합니다.
여기서 가장 뛰어난 엔지니어링의 결과는 여전히 약간의 빛을 차단하는 “투명한” 디스플레이입니다. LG의 투명 TV를 창문 유리로 착각하지 않을 것입니다. 화면 뒤의 사람과 물체는 직접 볼 때보다 눈에 띄게 어둡게 보입니다. 한 정보에 입각한 관찰자에 따르면 LG 프로토타입은 45%의 투명도를 가진 것으로 보입니다.
삼성의 마법같은 MicroLED는 어떻게 작동할까?
삼성은 투명 디스플레이에 무기 LED를 사용하고 있습니다. 전기를 빛으로 변환하는 데 매우 효율적인 이 장치는 오늘날 가정용 전구, 자동차 헤드라이트 및 미등, 전자 장비에서 흔히 볼 수 있으며, 종종 장치가 켜져 있음을 보여줍니다.
LED 디스플레이에서 각 픽셀은 빨간색, 초록색, 파란색의 세 개의 LED를 포함합니다. 이는 고속도로 광고판이나 스포츠 경기장 대형 전광판에 사용되는 거대한 디지털 디스플레이에 매우 효과적이며, 이미지는 멀리서 보는 것이 목적입니다. 하지만 가까이서 보면 이러한 LED 픽셀 배열이 눈에 띕니다.
반면 TV 디스플레이는 적당한 거리에서 시청하도록 만들어졌기 때문에 전원 표시등에 사용되는 칩보다 훨씬 작은 LED가 필요합니다. 2년 전만 해도 이 “마이크로LED” 디스플레이는 30 x 50마이크로미터 크기의 칩을 사용했습니다. (일반적인 종이 한 장의 두께는 100마이크로미터입니다.) 오늘날 이러한 디스플레이는 그 크기의 절반도 안 되는 12 x 27마이크로미터 크기의 칩을 사용합니다.
투명 디스플레이는 놀랍지만, 텔레비전으로 가정용으로 사용하기에는 실용적이지 않을 수 있습니다. 소매점에서 간판으로 먼저 채택될 것으로 예상됩니다. 오오
이 작은 LED 칩은 빛을 거의 차단하지 않아 디스플레이를 더 투명하게 만듭니다. 대만의 디스플레이 제조업체 오오 최근 60% 이상의 투명도를 갖춘 마이크로 LED 디스플레이를 시연했습니다.
산소와 습기는 마이크로 LED에 영향을 미치지 않으므로 캡슐화할 필요가 없습니다. 이를 통해 더 작은 패널을 타일링하여 매끄럽고 더 큰 디스플레이를 만들 수 있습니다. 그리고 이러한 작은 패널의 실리콘 코팅은 어닐링하여 IGZO보다 성능이 더 좋은 폴리실리콘을 만들 수 있으므로 트랜지스터를 더 작게 만들고 빛을 덜 차단할 수 있습니다.
하지만 microLED 접근 방식에는 고유한 문제가 있습니다. 사실, 이 기술은 아직 초기 단계에 있으며, 제조 비용이 많이 들고 전체 디스플레이에서 균일한 밝기와 색상을 얻기 위해 약간의 변형이 필요합니다.
예를 들어, 개별 OLED 소재는 잘 정의된 색상을 방출하지만 LED의 경우는 다릅니다. LED 칩의 물리적 특성에 미세한 차이가 있으면 방출되는 빛의 파장이 측정 가능하고 눈에 띄는 양만큼 변할 수 있습니다. 제조업체는 일반적으로 비닝 프로세스를 사용하여 이 문제를 해결했습니다. 수천 개의 칩을 테스트한 다음 유사한 파장의 빈으로 그룹화하고 원하는 범위에 맞지 않는 칩은 버립니다. 이는 대형 디지털 LED 화면이 왜 그렇게 비싼지 부분적으로 설명합니다. 이러한 구조로 만들어진 많은 LED는 폐기해야 합니다.
하지만 비닝은 마이크로 LED를 다룰 때는 제대로 작동하지 않습니다. 작은 칩은 테스트하기 어렵고 너무 비싸서 너무 많은 칩을 거부해야 한다면 비용이 천문학적으로 많이 들 것입니다.
오늘날의 투명 디스플레이는 화면을 볼 수는 있지만 눈에 띄는 양의 빛을 차단하여 직접 볼 때보다 배경이 어둡게 보입니다. 테클라 S. 페리
대신 제조업체는 조립 후 microLED 디스플레이의 균일성을 테스트한 다음, 각 하위 픽셀에 적용되는 전류를 조정하여 디스플레이 전체에서 색상과 밝기가 균일하도록 교정합니다. 패널에서 이미지를 스캔한 다음 제어 회로를 다시 프로그래밍하는 이 교정 프로세스는 때때로 수천 번의 반복이 필요할 수 있습니다.
그리고 패널을 조립하는 문제가 있습니다. 4K 디스플레이를 구성하는 2,500만 개의 마이크로LED 칩을 기억하십니까? 각각은 정확하게 배치되어야 하며, 각각은 올바른 전기 접점에 연결되어야 합니다.
LED 칩은 처음에 사파이어 웨이퍼에 제조되며, 각각은 한 가지 색상의 칩만 포함합니다. 이러한 칩은 패널 백플레인에 적용하기 전에 웨이퍼에서 캐리어로 옮겨서 일시적으로 보관해야 합니다. 대만의 마이크로LED 회사 플레이나이트라이드 칩 간격이 2마이크로미터 미만인 대형 타일을 만드는 공정을 개발했습니다. 이 작은 칩을 배치하는 공정은 수율이 99.9%가 넘습니다. 하지만 수율이 99.9%라도 4K 디스플레이에서 약 25,000개의 불량 서브픽셀을 예상할 수 있습니다. 전기적 접촉이 이루어지지 않도록 잘못 배치되었거나, 패턴에 잘못된 색상 칩이 배치되었거나, 서브픽셀 칩에 결함이 있을 수 있습니다. 이러한 결함을 수정하는 것이 때때로 가능하지만, 그렇게 하면 이미 높은 비용이 더해질 뿐입니다.
삼성의 마이크로 LED 기술은 이미지를 유리 패널 가장자리까지 확장할 수 있어 작은 패널을 서로 붙여 더 큰 디스플레이를 만들 수 있습니다. 브렌던 스미알로프스키/AFP/게티 이미지
MicroLED가 여전히 평판 디스플레이의 미래가 될 수 있을까? “내가 아는 모든 디스플레이 분석가는 밝기, 효율성, 색상, 시야각, 응답 시간, 수명 때문에 microLED가 ‘다음 큰 것’이 되어야 한다고 믿습니다.”라고 편집자인 Bob Raikes가 말했습니다. 8K 모니터 뉴스레터. “그러나, 이를 시장에 내놓는 데 있어서 실질적인 장애물은 여전히 엄청납니다. 가장 돈 많은 애플이 적어도 지금은 마이크로LED를 포기했고, 수십억 달러를 투자한 뒤에도 소비자 시장을 위한 대량 생산은 아직 멀었다는 것을 시사합니다.”
이 시점에서 microLED 기술이 몇 가지 분명한 장점을 제공하더라도 OLED는 비용 효율성이 더 높고 투명 디스플레이의 실용적 적용 분야에서 초기 선두를 달리고 있습니다.
하지만 투명 디스플레이는 무엇에 좋은가?
최근 투명 패널을 선보인 회사는 삼성과 LG뿐만이 아니다.
AUO의 타일 패널로 만든 60인치 투명 디스플레이가 대중의 선택상 5월 캘리포니아주 산호세에서 개최된 Society for Information Display의 Display Week에서 최우수 MicroLED 기반 기술상을 수상했으며 중국 기업 BOE Technology Group이 시연했습니다. 49인치 투명 OLED 디스플레이 CES 2024에서.
이러한 투명 디스플레이는 모두 한 가지 공통점이 있습니다. 엄청나게 비쌀 것입니다. LG의 투명 OLED 디스플레이만 상용 제품으로 발표되었습니다. 현재 가격이나 배송 날짜는 없지만, 비투명 버전이 충분히 비싸다는 점을 감안하면 얼마나 비쌀지 추측하기 어렵지 않습니다. 예를 들어, LG는 최고급 77인치 OLED TV의 가격을 4,500달러로 책정했습니다.
microLED 기술을 모두 사용한 디스플레이 [above] 그리고 OLED 기술은 각 픽셀에 배경에서 오는 빛을 차단하는 몇 가지 구성 요소가 있습니다. 여기에는 켜고 끄는 데 필요한 트랜지스터와 함께 빨간색, 녹색 및 파란색 방출 재료가 포함됩니다. 구성 요소가 작을수록 더 큰 투과 공간을 가질 수 있어 더 큰 투명도를 제공할 수 있습니다. 일러스트레이션: Mark Montgomery; 출처: Samsung
매끄러운 타일링 덕분에 투명 마이크로LED 디스플레이는 OLED 대응 제품보다 더 클 수 있습니다. 하지만 생산 비용도 더 큽니다. 많은 l arger. 그리고 그것은 가격에 반영됩니다. 예를 들어, 삼성의 투명하지 않은 114인치 microLED TV는 15만 달러에 판매됩니다. 우리는 투명 모델이 훨씬 더 비쌀 것이라고 합리적으로 예상할 수 있습니다.
이러한 가격을 보면, 투명 디스플레이의 실제적인 적용 분야가 무엇인지 궁금해집니다.
이런 디스플레이가 많은 거실에 텔레비전으로 등장할 것이라고 기대하지 마세요. 그리고 높은 가격이 유일한 이유는 아닙니다. 결국, 누가 시청하는 동안 책장이 배경에 보이는 것을 보고 싶어하겠습니까? 모래 언덕? 그래서 LG가 CES 2024에서 보여준 투명 OLED TV에는 필요에 따라 디스플레이 뒷면을 펼쳐 덮는 “대비층”(기본적으로 검은색 천)이 포함되었습니다.
투명 디스플레이는 데스크탑에 자리를 잡을 수 있습니다. 투명 디스플레이를 통해 볼 수 있도록 하기 위해서가 아니라, 카메라를 디스플레이 뒤에 두고 화면을 직접 보고 있는 동안 이미지를 캡처할 수 있도록 하기 위해서입니다. 이렇게 하면 Zoom 통화 중에 눈을 마주치는 데 도움이 됩니다. 한 회사는—비오—이러한 제품의 프로토타입을 시연했습니다. CES 2024에서그리고 올해 말에는 30인치 모델을 약 3,000달러에, 55인치 모델을 약 8,500달러에 출시할 계획입니다. Veeo의 제품은 LG의 투명 OLED 기술을 사용합니다.
투명 스크린은 이미 간판 및 기타 공공 정보 디스플레이로 등장하고 있습니다. LG는 55인치 투명 OLED 패널 설치 서울의 새로운 고속 지하철 차량 창문에서, 이는 Great Train eXpress로 알려진 시스템의 일부입니다. 승객은 이러한 디스플레이에서 지도와 기타 정보를 탐색할 수 있으며, 승객이 외부를 볼 수 있도록 필요할 때 명확하게 할 수 있습니다.
LG 투명 패널도 등장했습니다. E35e 굴삭기 프로토타입 두산 밥캣에서 제작. 이 터치스크린 디스플레이는 운전자의 전면 또는 측면 창 역할을 하여 중요한 기계 데이터를 표시하거나 차량에 장착된 카메라의 실시간 이미지를 표시할 수 있습니다. 이러한 투명 디스플레이는 일부 항공기 앞 유리의 헤드업 디스플레이와 유사한 기능을 할 수 있습니다.
따라서 대형 투명 디스플레이가 눈길을 끌지만, 처음에는 기계 조작자, 대중 오락, 소매점 간판, 심지어 자동차 앞유리용 디스플레이로 볼 가능성이 더 큽니다. 초기 채택자는 대량 생산 공정을 개발하는 데 드는 비용을 충당할 수 있으며, 이는 결국 가격을 낮출 수 있습니다. 하지만 비용이 결국 합리적인 수준에 도달하더라도 일반 소비자가 실제로 투명한 TV를 집에 원하는지는 아직 알 수 없습니다. 장치 자체와는 달리, 그 요점은 투명 TV가 아닌 것입니다.
