매년 비약적으로 발전해 온 스마트폰 LCD 해상도가 ‘초고화질(UHD)’ 벽에 부딪혔다. 당초 국내외 디스플레이 업체들의 로드맵으로는 내년 하반기 스마트폰용 UHD 패널 개발이 목표였다. 예정대로 성공하면 디스플레이 해상도는 풀HD에서 QHD(HD의 4배)로, 또 UHD(풀HD의 4배)로, 매년 계단식으로 껑충 뛰어오르게 되는 셈이다. 그러나 스마트폰용 UHD는 관련 소재·부품 기술 혁신 없이는 어려운 상황이어서 현재 난관에 봉착해 있다.
27일 업계에 따르면 최근 주요 디스플레이 업체들은 스마트폰용 UHD 패널에 애를 먹고 있다. 화소를 작게 만드는 것 외에도 그에 따른 부수적인 난제들이 발생한 탓이다.
크기에 따라 다르지만 보통 스마트폰에서 풀HD의 인치당 픽셀수(ppi)는 400대, QHD는 500대다. UHD는 700~800대까지 뛰어오른다. 한 화소의 크기는 5인치 기준 풀HD가 0.0577㎜, QHD 0.0432㎜로 각각 줄었지만, UHD급 패널은 0.0288㎜로 까지 축소해야 한다. QHD로 발전할 때는 크기가 25% 줄어들지만 UHD로 발전하면 QHD 화소의 33%나 더 작아진다. 인치 정도로 크기를 늘린다고 해도 화소크기는 0.0346㎜에 불과하다.
문제는 화소가 작아지는 만큼 개구율이 낮아진다는 점이다. 한 화소에서 TFT가 가리고 있는 부분을 피해 빛이 방출되게 되는데 화소가 작아질수록 밖으로 나가는 빛의 양이 절대적으로 적어진다. 최소 10~20% 이상은 백라이트유닛(BLU)의 휘도를 끌어올려야 기존 해상도 수준의 휘도를 유지할 수 있다. LED 개수를 늘리거나 LED 밝기를 더 높여야 한다는 뜻이다.
그러나 LED 칩 기술 발전 속도는 더디고 스마트폰 면적은 무한정 키우기 어려운 노릇이다. 게다가 LED가 너무 밝아지면 고르게 빛을 확산하는 데 한계가 발생한다. 도광판과 같은 부품 성능이 함께 개선돼야 하는 이유다. 전력 소모가 늘어나는 문제도 고려해야 한다. LG디스플레이 관계자는 “광 효율을 높이기 위해 여러 기술 방식을 개발 중”이라고 설명했다.
능동형(AM) 유기발광다이오드(OLED) 패널도 전력 효율을 높여야 하는 것은 같은 상황이다. 개선된 효율의 OLED 소재가 필요한 까닭이다.
TFT를 바꿔 개구율 자체를 높이려는 노력도 있다. 한국·대만·중국·일본 업체들이 모두 저온폴리실리콘(LTPS) 생산 능력을 키우는 것은 이런 이유에서다. LTPS는 비정질실리콘(a-Si)에 비해 전자이동도가 100배가 빨라 트랜지스터 크기를 최소화할 수 있다.
요시오 타무라 NPD디스플레이서치 펠로는 “애플리케이션프로세서, 콘텐츠, 카메라 등은 대부분 준비가 돼 있다”며 “디스플레이 구동과 관련된 부품들이 시급히 개선돼야 한다”고 설명했다.
문보경기자 okmun@etnews.com
