무안경 3D TVㆍ3D 홀로그램 대중화 시대 성큼
플렉서블 디스플레이 휴대용 IT제품 적용 활발

■ 또 다른 신화가 시작된다 2020 IT코리아
Ⅱ. 전자산업 부문 - 2부. 디스플레이
2. 차세대 디스플레이 시대를 열다

"이제까지 디스플레이 산업은 LCD가 CRT를 대체하며 성장했지만 지속적인 성장 모멘텀을 확보하려면 현재의 평판디스플레이(FPD)를 새롭게 대체할 디스플레이가 필요하다."

장원기 삼성전자 LCD사업부 사장은 지난달 일본에서 열린 `국제 평판디스플레이 전시회(FPD) 기조연설에서 산업계의 영원한 화두이기도 한 평판디스플레이 시장을 대체할 차세대 디스플레이와 관련 이렇게 밝혔다.

브라운관(CRT)에서 평판 디스플레이 LCDㆍPDP로 발전해 온 디스플레이의 10년 뒤 차세대 디스플레이는 어떤 모습일까는 산업계는 물론 휴대폰과 태블릿PC 등의 IT기기를 소비하는 사용자에게도 중요한 관심사 가운데 하나다.

장 사장은 이날 창조적 대체 상품으로 △스마트TV △태블릿PC △스마트오피스 △대형 유기발광다이오드(OLED) △공공 디스플레이를 꼽았다.

기존 LCD와 PDP TV는 스마트TV가, 노트북은 태블릿PC가, 사무실용 모니터는 벽면 디스플레이나 전자칠판 등이 각각 대신할 것이란 전망이다. 또 공공용 디스플레이로 주로 쓰이는 디지털정보디스플레이(DID)와 발광다이오드(LED)가 각각 멀티스크린과 무안경 3차원(3D) 광고 디스플레이로 바뀔 것으로 내다봤다. 현재 휴대전화 같은 중소형 모바일 제품에 주로 들어가는 AMOLED는 점차 대형화할 것으로 예상했다.

LG디스플레이 전명철 패널성능담당 상무는 인간과 교류하는 친환경 디스플레이가 미래 디스플레이가 될 것으로 내다봤다. 그는 "비약적인 성장을 거듭해 온 디스플레이 업계의 성장성도 이제는 점차 둔화되고 있다"면서 "이에 대응하고 새로운 성장을 창출하기 위해서 앞으로 제품 발전 중심이 아닌 인간 중심의 디스플레이로 발전돼야 할 것"이라고 말했다.

석준형 삼성전자 고문은 10년 뒤 미래에는 디스플레이 벽지와 고화질의 대형화면 등이 현실화될 것으로 예측했다. 석 고문은 "앞으로 2020년까지는 풀HD, 울트라HD(UD)를 넘어 수퍼 하이비전이 구현될 것"이라고 말했다. 10년 뒤 안방에 놓일 3D TV는 홀로그래픽으로 가상 체험까지 할 수 있게 기술이 발전한 70인치 이상의 대형 화면이, 벽지는 동영상 상영이 가능한 대형 월페이퍼 형태의 디지털 화면으로 바뀔 것이란 전망이다.

이에 디스플레이 업계는 △고해상도 구현기술 △터치리스(Touchless) 터치기술 △무안경 3D 및 홀로그램 기술 △투명 디스플레이 △휘어지는 디스플레이 △친환경 제품 및 친환경 생산설비 등 다가올 디스플레이 세상 선점을 위한 기술 연구 개발에 박차를 가하고 있다.

◇3D 디스플레이의 진화는=올해 3D TV 대중화 시대가 예상보다 빨리 열리면서 내년 3D LCD 패널시장 확대를 위한 기업들간 기술대결이 가속화할 전망이다. 특히, 3D 편광방식(패시브)과 셔터글라스(액티브) 방식을 놓고 삼성 VA(Vertical Alignment)와 LG IPS(In-Plane Switching) 액정구동 방식 간 경쟁이 본격화할 전망이다.

LG디스플레이는 `무안경 3D TV로 가기 전 단계에서 내년 편광필름방식 3D LCD패널을 출시한다. 유리 3장을 패널에 덧대는 방식 대신 유리 한 장에 저렴한 편광필름을 압축해 붙이는 기술(FPR)로 TV 제작비는 낮추고, 단점으로 지적됐던 해상도는 높여 경쟁력을 높이겠다는 게 LG의 전략이다. 권영수 LG디스플레이 사장은 "올해는 신기술ㆍ신사업 분야를 직접 챙길 것이며, 그 중 가장 중요한 기술 중 핵심이 3D"라고 밝혔다. LG디스플레이는 지난해 3분기 풀HD 240Hz의 PR 방식(Patterned Retarder, 편광안경 방식) 47인치 TV용 3D LCD를 업계 최초로 양산했다.

반면 삼성전자는 LG와 달리 편광방식은 개발하지 않고 셔터글라스 방식 이후에 바로 무안경 방식으로 간다는 기술전략이다. 회사 관계자는 "VA는 현재 세계 TV LCD패널 가운데 63%에 사용되고 있고, 삼성전자 뿐 아니라 대만 LCD기업과 일본 샤프 등이 모두 채택하고 있다"며 "액티브 셔터글라스 방식에선 액정구조가 VA 액정구동 방식과 잘 맞는데, 백라이트 빛을 차단해 검은 화면을 형성하는 시간인 액정 차단 시간이 태생적으로 짧아 3D 화면 구현에 가장 적합하다"고 말했다.

업계 관계자는 "3D 패널은 고부가가치 패널로 TV에서 차지하는 비중이 갈수록 커질 것이기 때문에 3D 패널 기술경쟁은 더 치열해질 것"이라고 말했다.

일본기업들은 도시바를 필두로 전용안경이 필요 없는 3DTV를 이미 출시했지만 아직은 초기단계라는 평가를 받고 있다. 도시바는 지난 10월 일본에서 열린 IT전시회 `CEATEC 전야제에 무안경 3D TV인 `레그자를 공개했다. 레그자는 TV를 보는 위치에 따라 위치와 각도가 다른 아홉 가지 영상을 순간적으로 생성하며 입체감을 구현한다.

무안경 3D 기술은 디스플레이 장치에 부착된 특수 광학부품을 통해 구현된다. 이 부품은 영상을 분리시켜 사람의 양쪽 눈에 각각 다른 영상을 보여주는 기능을 한다. 지금까지 보급된 3D 기술은 대개 안경이 필요했지만, 무안경 3D 기술은 사람 대신 화면에 안경을 씌우는 방식으로 입체감을 나타낸다.

무안경 3D는 아직은 고해상도를 나타내기에 기술적 한계가 있지만, 미래에는 편리함 때문에 무안경 3D가 대세가 될 것이란 게 관련업계의 전망이다. 업계는 2015년께 본격적인 무안경 3D TV를 감상할 수 있을 것으로 보고 있다.

◇자체발광인 OLED의 성장= 브라운관TV를 이을 차세대 제품으로 꼽히던 초박형 OLED TV는 가격경쟁에서 액정TV에 밀리면서 시장점유율을 높이는 데 실패해 일본 소니는 OLED 사업을 철수하기도 했다. 하지만, 모바일 OLED시장에선 선명한 화질과 대량 양산으로 수요가 폭증하면서 삼성모바일디스플레이를 디스플레이 업계 최고 영업이익률을 내는 회사로 만들었다. OLED는 자체발광 소재여서 별도의 광원이 필요없다. LCD보다 가볍고 얇을 수 밖에 없는 이유다. 여기에 영상이 선명하다는 것이 장점인 디스플레이다. 그러나 제조비용이 많이 들어가 다른 TV보다 비싸고, 대형화가 힘들다는 것이 약점으로 꼽혀 왔다.

LG디스플레이는 2011년부터 스마트폰을 비롯 모바일용 AMOLED시장을 본격 공략하고, 오는 2012년에는 30인치급 TV용 AMOLED를 출시해 대형 AMOLED시장을 선점한다는 전략을 밝혔다. LG디스플레이는 지난 2004년 20.1인치 TV용 AMOLED를 개발하고, 2006년 5월 세계 최초 14.1인치 플렉서블 전자종이를 개발했고 최근 14.1인치 컬러 플렉서블 전자종이를 발표한 데 이어 풀컬러 플렉서블 AMOLED를 잇따라 개발했다.

풀컬러 플렉서블 AMOLED는 세계 최초로 비정질 실리콘(a-Si) 기술을 적용, 4인치 화면에 QVGA급 해상도(320X240)를 구현해 1677만개의 색상을 표현할 수 있고, 특히 전체 두께가 머리카락 한 올만한 150㎛(0.15㎜)의 초박막을 구현한다. 또한 스테인레스 재질의 금속박을 사용해 내구성을 강화하고 방열특성을 향상시켜 공정 및 제품의 안정성을 높인 제품이다.

이 개발은 플렉서블 디스플레이를 구현하는 데 적합한 OLED를 이용, 풀컬러의 고해상도를 구현하면서도 내구성과 신뢰성을 향상시킨 플렉서블 디스플레이를 구현했다는데 의의가 있다. 또 세계최초로 비정질 실리콘(a-Si) 방식을 적용해 기존 TFT-LCD 생산라인을 이용할 수 있는 기술력을 확보, 제품화 가능성을 한층 높였다는 평가다.

삼성모바일디스플레이는 지난 2005년 충남 천안 소재 세계 최대 AMOLED 라인을 건설한데 이어 내년 탕정 소재 신규 라인을 추가건설 하게 된다. 새로 건설되는 5.5세대 라인은 AMOLED 기판 기준 월 7만장 규모로, 3인치 기준 월 3000만대 이상 생산 가능해 기존 라인 대비 10배 이상의 공급능력을 확보할 수 있게 된다. 삼성모바일디스플레이의 이번 5.5세대 AMOLED 라인은 충남 탕정에 위치한 삼성 디스플레이 단지 내에 13만8600㎡(4만2000평) 규모로 건설될 예정이다.

삼성모바일디스플레이는 올해 FPD 전시회에서 고해상도 7인치 WSVGA AMOLED를 비롯, 4인치 이상 중소형 AMOLED 제품을 대거 출품해 AMOLED가 탑재된 태블릿PC를 시장에서 볼 수 있을 날이 멀지 않았음을 예고했다. 이번에 전시한 이 회사의 AMOLED 제품은 스마트폰과 태블릿PC 시장에서 화질 혁신을 예고할 7인치 WSVGA 패널과 4.5인치 WSVGA 스마트폰용 패널 등 중소형 AMOLED 패널이다.

◇플렉서블ㆍ홀로그램=플렉셔블 디스플레이(Flexible Display)는 휘어짐이 가능한 디스플레이다. 플렉셔블 디스플레이는 기존 LCD나 PDP 등에 사용되는 유리기판 대신에 플라스틱 기판을 사용해 보다 얇고 가벼울 뿐만 아니라 충격에도 강한 장점을 갖고 있다. 또한 백라이트(Back Light)의 개선을 통해 휘거나 굽힐 수 있는 디스플레이의 개발을 통해 향후 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 보인다.

플렉셔블 디스플레이는 기본적으로 플라스틱 기판위에 LCD 또는 OLED 와 같은 디스플레이 기술을 적용해 제품을 만들 수 있으며 제조공정 측면에서 일반적으로 사용되는 고온 제조방식이 아닌 저온 제조공정을 사용한다. 이는 열에 의한 플라스틱 기판의 손상을 방지하기 위한 것으로 훨씬 더 안정된 제조공정을 가질 수 있다.

삼성전자는 지난 2004년 플렉서블 디스플레이 기술과 제품을 처음 선보인 이래로, 현재까지 다양한 플라스틱 LCD와 e페이퍼 등을 개발해 왔다. 특히 최근에는 세계에서 가장 얇은 10.1인치 플라스틱 LCD 패널을 선보였다. 이 제품은 패널 두께가 기존 유리 기판 대비 3분의 1 수준인 0.44mm이며, 무게도 기존의 5분의 1 수준으로 노트북과 태블릿PC 등의 모바일 환경에 최적화된 제품으로 평가되고 있다.

플렉서블 디스플레이는 기존의 유리기판 기반의 디스플레이로는 적용이 제한적이거나 불가능했던 새로운 제품 개발이 가능하다. 예를 들어 잡지, 교과서, 서적, 만화와 같은 출판물을 대체할 수 있는 전자책 분야와 더 나아가 디스플레이를 접거나 말아서 휴대할 수 있는 초소형 PC, 실시간 정보확인이 가능한 스마트 카드 등 새로운 휴대용 IT제품 분야로 활용이 가능할 것으로 기대되는 이유다.

이밖에 미래 디스플레이 시대에 3D는 허공에 다양한 영상을 표시하는 새로운 방식의 `3D 홀로그램 디스플레이로 발전해 나갈 것으로 예상된다. 홀로그램 디스플레이는 LCD에서 나오는 화면을 특수 반사판을 이용, 영상을 화면 앞으로 디스플레이 하는 방식으로 시청자가 마치 홀로그램 영상을 보는 듯 한 이미지를 연출할 수 있다. 홀로그램은 특수 안경이 없이도 볼 수 있고, 3D TV가 특정 위치에서 봐야만 3D를 제대로 느낄 수 있는 것과 달리 어느 위치에서 봐도 자연스럽게 영상이 표현된다.

영화 `스타워즈에서 봤던 홀로그램 기술은 머지 않은 미래에 현실에서도 볼 수 있게 될것이다. 미국 애리조나대의 과학자들이 세계 최초로 실용적인 `3차원 홀로그래픽 영상회의 시스템 시험판 개발에 성공했다고 최근 밝혔기 때문이다. 애리조나대의 나제르 페이검바리언 교수는 "새 홀로그램 시스템은 3차원 영상을 기록하거나 전 세계에 실시간으로 전송할 수 있다"며 "3D 이미지와 사실적인 홀로그램의 궁극적인 목적은 우리에게 다른 세상을 가져오는 한 걸음"이라고 말했다.