[알아봅시다] 전기영동(EPD) 전자종이 디스플레이

전류에 흐르는 나노입자가 글씨ㆍ그림 표시
LCDㆍPDP 보다 눈피로 적고 종이와 질감 비슷
제조공정 쉽고 저렴 … 전자책으로 상용화 활발

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고대 이집트에서 처음 사용했다는 파피루스 종이 이후 인류 문명역사와 함께 하고 있는 종이가 앞으로 얼마나 더 사용될까요. 나무의 펄프를 원료로 하는 종이는 디지털시대로 접어들고, 날로 거세지는 환경 이슈로 그 자리를 위협받고 있습니다. 수천년 이어온 종이의 입지를 가장 크게 위협하고 있는 것이 있는데 바로 전자종이(E-Paper)입니다. 전자종이 디스플레이 기술이 발전하면서 최근엔 이를 적용한 전자책 단말기가 종이 책을 대신하고 있습니다. 두꺼운 종이 책 수백, 수천권을 가벼운 전자책 단말기나 돌돌 말 수 있는 전자종이 패널에 담아 언제 어디서나 꺼내 볼 수 있는 게 눈 앞 현실로 다가왔습니다.

최근 미국 인터넷서점인 아마존이 판매하고 있는 전자책 단말기 `킨들'은 미국에서 연간 수십만대가 팔려나가고 있고, 소니나 삼성전자 등 글로벌 전자기업들이 앞다퉈 전자종이 디스플레이 기술을 채택한 전자책 단말기 판매에 열을 올리고 있습니다.

전자종이 디스플레이 기술은 기존 브라운관(CRT)이나 LCD, PDP, OLED 등 별도 또는 자체 광원을 포함하고 있는 디스플레이 기술과는 전혀 다른, 종이질감과 가장 비슷하고 눈 피로도가 낮은 기술입니다. 제조공정도 비교적 간단하고 가격도 다른 디스플레이에 비해 높지 않아 장차 종이를 대체할 가장 강력한 대체 수단으로 주목받고 있습니다. 전자종이 디스플레이 기술은 여러 가지가 있지만, 오늘은 현재 전자책으로 상용화돼 신뢰성을 인정받고 있는 전기영동(EPD;Electro Phoretic Display) 전자종이 디스플레이 기술에 대해 알아보겠습니다.

◇EPD 구조와 동작원리=전기영동(EPD) 디스플레이 기술이란 전류를 흘려주면 양극이나 음극을 따라 움직이는 미세한 나노입자를 이용해 색과 글자, 그림 등을 표시해주는 것을 말합니다. EPD 기술 개발사 가운데 현재 미국의 E-잉크사의 마이크로캡슐 방식이 아마존 킨들이나 소니 E-북 등 현재 상용화된 전자책 디스플레이로 채택되고 있습니다. E-잉크사의 EPD 방식은 검정색과 흰색 나노입자를 마이크로캡슐에 넣어 전기신호에 따라 양극에 검정색 입자가, 음극에 흰색 입자가 이동하도록 하는 것입니다. 디스플레이 바깥쪽 표면 전극을 글자부분만 양극으로 만들어주고, 나머지는 음극으로 만들어주면 검정색 입자가 글자를 따라 표면으로 이동해 표현되는 것이고, 나머지는 하얗게 보이게 되는 것입니다. 제조공정은 유리나 알루미늄 등 메탈호일, 플라스틱 등의 기판에 박막트랜지스터(TFT)를 입히고, 그 위에 마이크로캡슐이 인쇄된 필름을 붙이는 방식으로 간단합니다.

그러면 흑백 모노톤 말고 컬러 EPD는 어떻게 구현할까요. 두가지 방식이 있습니다. 하나는 캡슐에 빨간색, 녹색, 파란색, 흰색 나노입자를 넣어 컬러를 표현하는 방식이 있고, 다른 하나는 흑백 입자가 담긴 캡슐 위에 컬러필터를 까는 방식이 있습니다. 캡슐에 적녹청 입자를 넣는 방식은 예를 들어 빨간색 글씨를 표현하고 싶으면 양극을 따라 이동하는 빨간색 나노입자와 음극으로 이동하는 흰색 입자를 캡슐에 넣으면 됩니다. 컬러필터를 이용하는 방식은 컬러픽셀의 적녹청 세 개 방(도트)에 각각 흑백 입자가 담긴 마이크로캡슐을 붙이고, 빨간색을 표현하려면 적색 방 마이크로캡슐 상단을 음극으로 만들어주면 흰색 입자가 올라가 붙어 빛 반사로 빨간색이 표현되는 것입니다. 이 때 나머지 녹색과 청색 방 캡슐 상단은 양극으로 만들어 흑색 입자를 이동시켜 색 발현을 억제해줍니다.

◇전자종이 디스플레이 산업현황=현재 6인치 이상 크기의 전자책 또는 전자종이용 디스플레이 패널을 생산해 판매하고 있는 업체는 국내 LG디스플레이와 대만의 PVI사 단 두 곳 뿐입니다. 현재 두 업체 모두 E-잉크사 기술을 가져다 6인치 유리기판을 사용한 전자책용 패널을 생산하고 있습니다. 올 하반기 LG디스플레이는 알루미늄 호일 기판을 사용해 구부릴 수 있는 11.5인치의 전자종이 패널을 생산할 예정입니다. PVI와 영국의 폴리머비전, 독일의 플라스틱로직이라는 회사는 조만간 플라스틱 기판을 사용한 전자종이 패널을 양산할 계획이라고 합니다. 또 국내 삼성전자가 내년 E-잉크사 기술을 바탕으로 하는 전자종이 패널 양산에 가세하고, 대만의 AU옵트로닉스는 마이크로캡슐이 아닌 마이크로컵 기술방식의 전자종이 패널을 연내 양산할 계획이라고 밝히기도 했습니다.

시장조사업체인 디스플레이뱅크에 따르면 전자종이 패널 수요는 전자책과 모바일폰을 중심으로 올해 1000만개, 내년 2100만개 수준에서 2020년 11억개 이상으로 증가할 전망입니다. 또 금액으로는 올해 1억2700만달러, 내년 약2억6000만달러 수준에서 2020년 70억달러를 상회할 것으로 예상됐습니다.

김승룡기자 srkim@

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