디스플레이 번역(한국어 원본)디스플레이는 현대의 고도화된 정보화 시대에 가장 효율적으로 정보를 전달할 수 있는 방법으로, 이전에는 정보 전달의 매체인 디스플레이가 크고 무거웠기 때문에 특정 장소와 시간에서만 정보의 전달이 가능했지만 현재는 LCD(Liquid Crystal Display)를 이용한 노트북, 컴퓨터, 휴대전화 또는 스마트폰과 같이 통신과 결합된 휴대용 디스플레이가 널리 이용되기 때문에 시공간의 제한 없이 다양한 정보를 주고받을 수 있는 유비쿼터스(ubiquitous) 시대가 도래하였다. 이에 따라 기존의 디스플레이들은 다양한 정보를 보다 빠르고 정확하고 실감나게 전달하기 위해 고주파수, 고해상도, 대화면으로 발전하거나 휴대성과 편의성의 증대를 위하여 얇고, 가볍고, 종이처럼 접거나 구부릴 수 있도록 최적화되고 있다. 또한 최근 폭발적인 관심을 일으킨 3D 디스플레이, 인터렉티브(interactive) 디스플레이나 투명 디스플레이와 같이 아직은 생소한 신개념의 차세대 디스플레이를 개발하고자 많은 노력을 기울이고 있다.
지금까지 상용화 되었던 디스플레이는 CRT(Cathode Ray Tube), TFT-LCD(thin-film transistor-liquid crystal display), PDP (Plasma Display Panel), AM-OLED(active matrix-organic light emitting display), FED(Field Emission Display)가 있으며 현재는 가장 오랫동안 개발되었던 LCD와 자연과 비슷한 색감을 재현할 수 있는 OLED가 디스플레이 시장을 주도하고 있다. 앞서 언급한 디스플레이들은 능동구동방식(active matrix driving)으로 만들어지고 있다. 능동구동은 화면을 구성하는 화소(pixel)들을 개별적으로 제어하고자 각 화소에 스위칭을 담당하는 박막트랜지스터(thin-film transistor)를 내장하고 있으며, 이는 능동형 디스플레이의 화질 및 성능에 있어 절대적인 영향을 미친다.
현재 박막트랜지스터의 능동 영역 디스플레이(Active matrix display)의 후면(backplane)으로 널리 이용되는 물질로는 수소화 처리된 비정질 실리콘(a-Si:H Si)과 다결정 실리콘(poly-Si)이 있다 [1]. a-Si:H은 현재 TFT-LCD 분야에서 사용하고 있는 물질로서 제조 공정이 비교적 간단하고 안정적이며, 제조 비용이 낮고, 소자간 특성이 균일하여 대면적 디스플레이 제조에 유리한 특성을 가지고 있다. 그러나 a-Si:H TFT는 이동도(mobility)가 0.5~1.0 cm2/V·s 정도로 낮아 Cu 배선을 사용한 50인치 TV를 기준으로 시뮬레이션 했을 때 FHD(full high definition, 1920×1080), 240 Hz 이상의 고해상도, 고주파수, 대화면 디스플레이를 구현하는데 있어 한계상황에 도달하고 있다 [2]. 또한 높은 광 누설전류(photo leakage current)와 바이어스 스트레스에 의한 문턱전압(threshold voltage)의 열화와 같은 문제점을 가지고 있다 [3].
LTPS는 AM-OLED의 채널 물질로 사용되고 있으며 비정질 실리콘을 다결정화시킴으로 TFT의 이동도는 크게 향상되지만 결정화를 위해서는 500℃ 이상의 고온에서 수 시간 동안 annealing하거나 ELA(excimer laser annealing)나 SLS(sequential lateral solidification)와 같이 a-Si 기판 위에 laser를 조사해 주어야 하기 때문에 제조공정 및 비용이 증가하고, 설비적 한계로 인해 아직 LTPS를 적용할 수 있는 기판 크기가 4세대(730 mm× 920 mm)로 제한적인 상황이다 [4]. 또한 LTPS의 경우 결정립의 크기(grain size)와 방향(preferred orientation)이 불균일하여 TFT-array를 제조했을 때 트랜지스터 간 특성편차로 인해 화질이 저하될 수 있는 문제점을 가지고 있다 [5].
최근 이러한 기존의 수소화된 비정질 실리콘과 저온 다결정 실리콘의 단점을 극복하고 차세대 디스플레이의 요건들까지 만족시킬 수 있는 반도체 물질로서 투명 비정질 산화물 반도체(transparent amorphous oxide semiconductor: TAOS)가 유력한 대안으로 떠오르고 있다. 산화물 반도체는 높은 광학적 밴드갭(~3.0 eV)으로 투명하고 photo leakage current가 적으며, 비정질이라 균일성이 높아 대면적 공정에 유리하고, 비정질임에도 이동도가 높아서(~30 cm2/V∙s) 고해상도 및 높은 프레임 주파수의 화면을 구현하는데 유리할 뿐만 아니라, 저온 공정이 가능하여 재료비가 저렴한 소다라임(soda-lime) 유리 기판의 사용이 가능하고, 플라스틱 기판을 이용한 flexible display를 제작할 수 있는 등 매우 뛰어난 잠재력을 지니고 있다 [6-9]. |
디스플레이 번역(영어 번역본)Display is the most efficient method of transmitting information in today’s advanced information age. In the past, displays have been large and heavy but nowadays portable displays using LCD (Liquid Crystal Display) and integrated with communications are widely used, such as notebook, computer, cell phone, and smartphone. Such change signals the advent of ubiquitous age in which various information can be exchanged without restraint in time or space. In keeping with the trend, existing displays have evolved to accommodate high-frequency, high-resolution, and large-screen in order to present diverse information more quickly, accurately, and realistically. Or the displays have been optimized for thinness, lightness, and paper-like foldability or bendability in order to increase portability and convenience. Also, there are much research into developing innovative next-generation display that are not yet familiar to the public, such as 3-D display (which has recently generated fervent interest), interactive display, and transparent display.
Displays that have been commercialized up to date are CRT (Cathode Ray Tube), TFT-LCD (thin-film transistor-liquid crystal display), PDP (Plasma Display Panel), AM-OLED (active matrix-organic light emitting display), and FED (Field Emission Display). Displays currently dominating the market are LCD, which has been developed for the longest period, and OLED, which can most closely reproduce natural colors. The displays mentioned previously are manufactured by the active matrix driving method. In active matrix driving, each pixel contains a thin-film transistor responsible for switching in order to individually control each of the screen-constituting pixels. The use of thin-film transistors has a strong impact on the resolution and performance of active matrix driving display.
Materials commonly used for the backplane of active matrix display of thin-film transistor are hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H Si) and polycrystalline silicon (poly-Si) [1]. a-Si:H is currently being used in TFT-LCD, and its production is relatively simple and stable, has low manufacturing costs, and has uniform properties between the devices, which makes it advantageous for the manufacture of large-area display. However, a-Si:H TFT has low mobility of 0.5~1.0 cm2/V·s such that when it was simulated for a 50-inch TV, it showed limitation in realizing FHD (full high definition, 1920×1080), high resolution above 240 Hz, high frequency, and large-area display [2]. It also has problems such as high photo-leakage current and degradation of threshold voltage due to bias stress [3].
LTPS is used as a channel material for AM-OLED. By polycrystallizing amorphous silicon the mobility of TFT is greatly enhanced, but many hours of annealing at high temperatures or laser irradiation onto a-Si substrate, such as ELA (excimer laser annealing) or SLS (sequential lateral solidification), is required for crystallization, which increases the manufacturing process and cost, and the size of the LTPS-applicable substrate is restricted to 4th generation (730 mm× 920 mm) due to the limits of equipments [4]. Also in case of LTPS, grain size and preferred orientation are heterogeneous, which is problematic as the property differences between transistors may lead to a reduction in definition when TFT-array is manufactured [5].
Recently, TAOS (transparent amorphous oxide semiconductor) is being considered as a promising alternative that can overcome weaknesses in the existing hydrogenated amorphous silicon and low-temperature polycrystalline silicon and satisfy requirements for the next-generation display. Oxide semiconductor has very outstanding potentials as it is transparent with high optical band gap (~3.0 eV), has low photo-leakage current, is favorable for large-area processing because of homogeneity due to amorphousness, is favorable for realizing high-resolution and high frame rate screen due to its high mobility (~30 cm2/V∙s) despite amorphousness, can be processed at low temperature allowing the use of low-cost soda-lime glass substrate, and enables production of flexible display using plastic substrate [6-9]. |
