오늘의 우리는 스마트폰으로 살아가고 있다. 스마트폰으로 뉴스, 날씨 등을 확인하고 스마트폰으로 음악을 듣고, 스마트폰으로 영화, 드라마, 개인 방송, 전자책 등을 보며, 스마트폰으로 메일을 확인하고 명함을 주고받고 쇼핑을 하고, 송금을 한다. 스마트폰으로 사진을 찍고, 게임을 하고, 친구, 동료들과 메일을 주고받고 메신저로 대화하며 일상을 보낸다. 이 모든 스마트폰 일상에는 디스플레이가 있다.
핸드폰에서 디스플레이가 중요한 부품으로 부각된 시기는 2000년대 후반이다.
1980~1990년대에 사용된 초기의 핸드폰은 주로 단순 문자 정보를 표시하기 위한 수단으로 디스플레이를 사용하였다. 디스플레이는 주로 흑백의 STN-LCD를 주로 사용하였다. STN-LCD는 전극 배선과 전극 배선 사이에 STN(Super Twisted Nematic) 액정이 놓인 구조로 단순한 글자 또는 이미지를 표시할 수 있는 디스플레이이다.
2000년대 초반의 핸드폰에는 이미지를 표시할 수 있는 디스플레이가 사용되었다. 2인치 QVGA (320×240 화소수)급의 26만 컬러 TFT-LCD 사용하여 화소의 수는 많지 않지만 컬러 사진과 컬러 이미지 정도를 표시할 수 있는 디스플레이를 사용하였다. TFT-LCD는 TFT(Thin Film Transistor)를 사용하여 액정을 동작시키는 디스플레이로 STN-LCD에 비하여 훨씬 우수한 디스플레이 화면을 구현할 수 있다.
2000년대 후반 퍼스널 컴퓨터와 유사한 운영체제를 갖춘 스마트폰이 출시되면서 스마트폰용 디스플레이는 급격히 발전하기 시작하였다. 2007년 출시된 1세대 아이폰에는 3.54인치 HVGA (480×320 화소수)급의 16M 컬러 TFT-LCD가 사용되었으며 정전용량 방식의 터치패널을 이용하여 화면을 확대하고 축소할 수 있는 기능을 갖추어, 디스플레이는 스마트폰의 가장 중요한 부품이 되었다.
2010년대에 들어서 스마트폰을 이용한 다양한 동영상 앱이 활성화됨에 따라 동영상 구현에 적합한 OLED(Organic Light Emitting Diode)가 스마트폰 디스플레이에 본격적으로 사용되기 시작하였다. OLED 디스플레이는 양극과 음극 사이에 놓인 유기 발광재료에서 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 생성되는 원리를 이용한 디스플레이로, 빛이 발생되고 소멸되는 응답 특성이 우수하여 부드러운 움직임 표시에 적합한 디스플레이다. 2010년에 출시한 갤럭시S 스마트폰에 OLED 디스플레이가 사용되기 시작하여 2022년을 기준으로 40% 이상의 스마트폰에서 OLED가 사용되고 있다. 이에 따라 금액을 기준으로 스마트폰용 디스플레이에서 OLED의 점유율은 60%를 넘어섰다.
2010년은 스마트폰 디스플레이 해상도에 있어서 혁신이 있었던 해이다. 2010년 출시된 아이폰4에는 레티나(Retina) 디스플레이라고 하는 고해상도의 디스플레이가 도입되었다. 아이폰4에는 3.5인치 960×640 화소수의 TFT-LCD가 사용되어 326 ppi(pixel per inch, 인치당 화소의 수)의 해상도로 화면을 세밀하게 표시할 수 있게 되었다. 이후 출시된 스마트폰의 화면 크기는 더욱 커지고, 화면을 표시하는 화소의 수는 더욱 많아지고, 해상도 또한 더욱 높아졌다. 2014년에 출시된 갤럭시 노트4에는 5.7인치 WQHD (2560×1440 화소수), 518 ppi 해상도의 AMOLED가 사용되었다. 대화면 고해상도 디스플레이에 의해 스마트폰은 더욱 많은 정보를 처리하고 생생하게 표시할 수 있게 되었다.
2010년대 중후반부터 스마트폰은 디스플레이 폼 팩터(Form Factor) 혁신에 의해 새로운 모습으로 태어나고 있다. 사각형의 평평한 모양을 갖는 평판디스플레이에서 모양을 변경할 수 있는 플렉서블(Flexible) 디스플레이로 진화함에 의해 스마트폰의 혁신을 불러오고 있다.
현재의 생산 기술로 가능한 플렉서블 디스플레이는 OLED 디스플레이가 유일하다. LCD는 TFT 기판과 컬러필터 기판 두 장의 기판을 사용해야 하고 백라이트 유닛(Back Light Unit)을 사용해야 하기 때문에 플렉서블 디스플레이 생산이 매우 어려운 반면, OLED는 한 장의 기판을 이용할 수 있기 때문에 대량 생산이 가능하다.
초기의 OLED는 LCD와 마찬가지로 유리 기판을 사용하였다. 유리 기판을 이용해 TFT를 제작하고 OLED 화소를 제작하고 또 다른 유리를 덮어 수분과 산소로부터 OLED를 보호하는 방식을 사용하였다. 따라서 초기의 스마트폰 디스플레이는 유리 기판을 이용하는 사각형 모양의 평판디스플레이를 사용할 수밖에 없었다. OLED를 얇은 박막으로 보호하는 방식인 TFE(Thin Film Encapsulation) 기술을 생산에 적용할 수 있게 됨에 따라 구부리거나 접을 수 있는 폴리이미드(polyimide) 기판을 OLED 디스플레이 제작에 사용할 수 있게 되어 본격적으로 플렉서블 OLED를 생산할 수 있게 되었다.
2013년 곡면의 스마트폰 출시에 의해 플렉서블 OLED의 가능성을 확인하였으며 2014년과 2015년에 출시된 갤럭시 엣지 시리즈 스마트폰에 의해 플렉서블 OLED를 스마트폰에 본격적으로 이용하였다. 또한 플렉서블 OLED에 의해 스마트폰의 베젤(bezel)이 매우 좁아졌으며, 카메라를 디스플레이 화면 밑으로 놓아 스마트폰의 전면을 거의 모두 디스플레이 화면으로 사용할 수 있게 되었다.
플렉서블 OLED를 이용한 폴더블 스마트폰은 2019년부터 본격적으로 출시되기 시작했다. 디스플레이 화면이 안쪽으로 접히는 인폴드(In-Fold) 방식과 화면이 바깥쪽으로 접히는 아웃폴드(Out-Fold) 방식이 주류를 이루고 있다. 폴더블 스마트폰은 디스플레이 화면이 가장 중요한 요소이다. 접히는 부분에서의 화질 저하를 줄이고 접는 반경을 줄여서 스마트폰을 더욱 얇게 만들고 다양한 환경에서 생생한 화면을 안정적으로 표시할 수 있도록 하고 있다.
플렉서블 OLED를 이용한 폴더블 스마트폰은 스마트폰과 태블릿 PC의 경계를 없애고 있다. 한 번 접는 스마트폰에서 두 번 또는 세 번 접는 스마트폰으로 발전함에 따라 스마트폰 화면은 태블릿 PC 화면 크기에 접근하고 있다. 여러 번 접는 스마트폰 휴대하기 간편하며 화면의 크기가 커서 지금의 스마트폰보다 훨씬 광범위한 응용프로그램을 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
스마트폰과 태블릿 PC의 경계는 롤러블 스마트폰에 의해서도 없어지고 있다. 플렉시블 OLED는 접을 수 있을 뿐 아니라 말 수 있기 때문에 롤러블 스마트폰이 가능하다. 롤러블 스마트폰은 기존의 활용 방식과는 다른 새로운 여러 활용 방식을 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
마이크로 디스플레이, 신축형 디스플레이, 3차원 디스플레이 등의 차세대 디스플레이는 스마트폰의 폼 팩터 혁신을 넘어서 휴대 또는 착용 방식에도 변화를 일으키고 있다.
마이크로 디스플레이를 이용한 스마트 글라스는 증강현실 등을 구현하는데 주로 이용되어 스마트폰을 통하여 실제 세계와 가상 세계를 넘나들고 있다. 마이크로 디스플레이는 유리나 플라스틱 기판을 이용하기보다는 실리콘 웨이퍼를 주로 이용하여 반도체 기술을 통하여 주로 제조되기 때문에 디스플레이 기술을 반도체 기술과 밀접하게 접목할 수 있게 되어 무한한 가능성을 제공하고 있다.
구부리고 접는 것을 넘어서 늘리고 수축시킬 수 있는 스트레처블(Stretchable) 디스플레이는 스마트폰의 개념을 더욱 확장할 수 있을 것으로 기대된다. 옷에 내재된 스트레처블 디스플레이를 통하여 스마트폰을 휴대하지 않아도 항상 우리와 같이 생활하게 될 수 있을 것이다. 3차원 디스플레이 또한 메타버스 시대의 핵심으로 자리 잡아 착용형 스마트폰의 활용 범위를 무한 확장할 수 있을 것으로 기대된다.
모든 스마트폰 일상에는 디스플레이가 있다. 미래의 스마트폰은 화면을 표시하는 형태와 공간이 자유로운 디스플레이에 의해 휴대성, 착용성이 극대화되고 언제 어디서나 다양한 방식으로 우리의 생활을 영위하도록 할 것이다. 이러한 디스플레이 기반의 스마트폰에 필수적인 요소는 정보처리능력이다. 많은 양의 정보를 효율적으로 처리할 수 있는 기술을 보유한 LX세미콘의 역할이 기대된다.
