[알아봅시다] 진화하는 마이크로디스플레이 기술

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초소형 칩으로 얇고 선명한 화면 구현

1인치 이하 작은 디스플레이 기술
프로젝터ㆍ평면TV 등 패널에 이용
DLPㆍLCDㆍLCOS…다양한 활용

디스플레이 부문에서 대각 1인치 이하의 작은 화면에 정보표시소자에 요구되는 해상도를 가지는 소형ㆍ고정세의 디스플레이를 마이크로 디스플레이라고 부릅니다.

최근 디스플레이 시장은 해상도는 점차 증가하면서 화면의 크기는 줄어드는 기술 트렌드를 보이고 있습니다. 때문에 마이크로 디스플레이 기술 또한 날로 진화하고 있습니다.

마이크로 디스플레이는 투과형과 반사형 그리고 발광형으로 크게 구분 할 수 있습니다.

투과형으로는 고온 폴리실리콘을 이용하는 TFT LCD와 실리콘 웨이퍼를 이용하는 SOI(Silicon On Insulator)가 대표적이며, 반사형으로는 실리콘 웨이퍼를 기판으로 사용하고, 화소 전극을 반사율이 좋은 금속전극을 이용해 액정을 반사 모드로 활용하는 LCOS(Liquid Crystal On display)나, 기판 상에 제작된 미소의 금속 전극들을 움직여 반사 각도를 조절하는 DMD(Digital Micro-mirror Display)가 있습니다.

그 외에 화소 단위로 전기적인 조절이 가능한 반사형 회절 격자를 구성한 것이 GLV(Grating Light Valve)이며, 발광형은 실리콘 기판 혹은 폴리 실리콘으로 형성된 스위칭 어레이 기판 위에 발광 층을 형성하여 자체 발광을 하는 것으로 유기EL 이나 무기EL 등이 사용됩니다.

DMD는 실리콘웨이퍼 상에 16미크론 크기의 미세한 거울을 1미크론 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 화상을 표현하는 장치로 이 기술은 미러 디바이스(Mirror-Device)라는 소형 마이크로 칩이 핵심 역할을 합니다. 이 마이크로칩 위에는 수십만 개에 이르는 초소형 알루미늄 거울이 올려져 있습니다. 이들 초소형 거울이 동영상 시그널에 맞춰 기존에 놓여 있는 위치를 전환해줍니다. 발원체가 알루미늄 거울 표면에 빛을 비추면 렌즈를 통해 빛을 모은 거울이 동영상 이미지를 스캔하는 것이 DMD의 기본원리라고 할 수 있습니다.

◇무궁무진한 응용분야=마이크로 디스플레이의 응용 분야는 주로 캠코더나 디지털 카메라의 뷰파인더용 패널이나 광학렌즈를 이용하여 대화면을 구현하는 투사형 디스플레이에 주로 집중되고 있습니다. 눈에 근접시켜 보는 HMD(Head Mount Display) 등이 그 한가지 예라고 할 수 있습니다. 이처럼 작은 패널이 필요한 응용분야는 무궁무진합니다.

마이크로 디스플레이는 또한 프론트 프로젝터(Front Projector)나 리어 프로젝터(Rear projector)의 광학엔진에 사용되는 패널로 이용됩니다. CRT를 사용하는 프로젝션에 비해 무게나 시스템의 부피를 줄일 수 있는 것이 장점이라고 할 수 있습니다.

마이크로 디스플레이 제품의 70% 이상이 고온 폴리실리콘 TFT LCD를 사용하고 있으며, 고온 폴리실리콘을 이용하는 TFT LCD는 직시형의 아몰포스 실리콘 TFT LCD와 차별화되는 요소들이 있습니다. LTPS(저온 폴리실리콘)과는 다소 유사한 기술로 분류되기도 합니다.

◇대표기술들=마이크로 디스플레이 기술을 이용한 다양한 평면TV 기술들이 존재합니다. 프로젝션 TV에 사용되는 마이크로 디스플레이 기중 중 하나로는 DLP(Digital Light Processing)가 있습니다. 이 기술은 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)에 의해 개발된 기술로서 픽셀에 해당하는 미세한 거울 수천 개를 DMD(Digital Mirror Device)로 불리는 칩에 집적하여, 이 거울들에 경사를 주어 빛을 반사하는 정도로서 영상신호로부터 화상을 만들어내는 방식입니다. 1개의 칩을 사용한 DLP 프로젝터는 가장 작고 가벼운 프로젝터로서 1kg미만의 제품이 일찍부터 출시된 상황입니다.

LCD 방식에 비해 초경량에 반영구적인 수명과 높은 명암 대조비(Contrast Ratio)를 가진 장점이 있으나, 밝기에 한계가 있다는 단점이 있습니다.

LCOS(Liquid Crystal on Silicon)는 실리콘 웨이퍼에 LCD를 집적한 것을 의미하며, 이 픽셀의 수가 LCD나 DLP방식에 비해 제한이 적다는 장점이 있어서 고해상도의 패널을 저렴한 가격에 제조하는 것이 가능합니다.

한편 GLV(Grating Light Valve)는 MEMS 기술을 이용, 마이크로 리본 어레이(극소 띠 모양 거울의 열)를 활용합니다. 대형 영상을 투영하는 프로젝터형 디스플레이로, 2차원 면 모양 디바이스 구조를 가진 다른 방식과는 달리, 일렬의 마이크로 리본으로 구성되므로 단순한 디바이스 구조가 특징입니다.

광원으로는 색 순도가 높은 RGB 레이저광을 이용해 브라운관 방식과 비교해 2배 이상의 색 재현성의 실현이 가능합니다.

길재식기자 osolgil@