산화물(옥사이드) 박막트랜지스터(TFT), 광배향, 네거티브(N형) 액정 등이 모바일용 LCD의 미래를 개척할 수 있는 3대 기술 과제로 떠올랐다. 해상도를 끌어올리는 것이 한계에 근접해 가는 만큼 저전력 기술이 보다 중요해지는 추세다.
21일 업계에 따르면 최근 스마트폰용 LCD 기술 주도권 싸움이 해상도를 높이는 데서 저전력을 실현하고 화질 전반을 개선하는 방향으로 옮겨졌다.
올 해 모바일용 LCD 시장에서는 HD(1280×720)보다 4배 선명한 QHD(2560×1440)까지 상용화됐으며 내년에는 풀HD 4배인 초고화질(UHD, 3840×2160)이 등장할 것으로 예상된다. 하지만 그 이상으로 해상도가 높아질 것으로 보는 전문가들은 거의 없다. 인치당픽셀수(ppi)도 500~600 정도가 한계일 것으로 보인다. 더욱이 후발 주자인 중국 업체들까지 해상도 측면에서는 상당 부분 쫓아왔다. 해상도에서는 확실한 차별화 전략을 추구할 수 없게 된 상황이다. 현재 고해상도 디스플레이를 위해 국내는 물론 중국·일본·대만 등지에서 저온폴리실리콘(LTPS) 투자가 활발하다.
그러나 LTPS가 고해상도 구현에 유리하지만 차세대 모바일 시장에 대비하기 위해서는 옥사이드 TFT에 관심이 더 크다. 옥사이드 TFT는 전자이동도가 비정질실리콘(a-Si)에 비해 20~50배나 높은데다 오프 저항이 커 전력소비를 최소화할 수 있다. a-Si 라인을 거의 그대로 활용할 수 있어 투자 비용도 절감할 수 있다.
빛이 액정을 통과할 때 소모되는 양을 줄여 저전력을 실현하는 기술도 주목받고 있다. LCD 완제품의 휘도는 광원 휘도의 4~5% 정도 밖에 내지 못한다. 광원이 사람의 눈에 도달하는 과정에서 빛이 차단되는 정도가 줄어든다면 전력소모를 낮출 수 있다. 액정 타입과 배향 방식을 바꾸는 것이 대표적인 예다.
모바일용 LCD에서 주로 쓰이는 P형 액정을 N형으로 교체하면 빛을 투과시키는 영역이 넓어진다. 빛이 보다 많이 투과되면 그만큼 광원을 줄일 수 있게 된다.
액정의 장축과 단축은 유전율이 각각 다른데 두 유전율 차이가 양(+)이면 포지티브(P형), 음(-)이면 네거티브(N형)다. 전압이 걸렸을 때 P형은 장축을 중심으로, N형은 단축으로 움직인다. 그동안 N형은 주로 수직배열(VA) 모드 TV에 주로 쓰였으며, P형은 IPS(In Plane Switching) 모드에 사용됐다.
최근에는 IPS 모드에 N형 액정을 도입하려는 시도가 이뤄지고 있다. 하반기에는 상용화될 것으로 기대된다. 패널 업체들은 N형 액정을 적용하면서 정지 화면에서 프레임 구동 횟수를 줄일 수 있는 기술(Low frame rate)까지 함께 적용해 전력소모량을 더욱 줄인다는 전략이다. 정지화면에서 프레임이 줄어들면 그 만큼 전력을 소모할 필요가 없게 된다.
광배향 기술도 전력 소모를 감소시킬 수 있는 기술이다. IPS 계열에서는 필름 표면에 홈을 파는 방식으로 액정이 놓일 방향을 정해준다. 종전까지 배향은 일종의 천으로 문질러 홈을 냈다. 이에 반해 물리적 마찰이 없는 광배향 방식은 빛이 새는 문제를 개선할 수 있어 전력 소모를 줄일 수 있다. 더불어 명암비도 개선할 수 있다.
이신두 서울대 교수는 “N형 액정의 경우 액정 분자의 이방성이 커지면 전기를 조금만 인가해도 된다”며 “모바일 저전력 실현에 상대적으로 유리하다”고 설명했다.
모바일 LCD 3대 과제
문보경기자 okmun@etnews.com
