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모니터용 TFT-LCD시장 1위업체인 LG.Philips LCD(대표이사 구본준具本俊)는 기존과는 전혀 다른 新배선재료를 사용한 차세대 TFT-LCD 개발을 세계최초로 성공했다고 공식 발표했다.

LG.Philips LCD는 TFT-LCD를 구성하는 핵심 물질중의 하나로서 전기신호를 전달하는 배선재료로 기존의 ‘크롬’ 또는 ‘알루미늄합금’이 아니라 TFT-LCD로서는 전혀 새로운 재료인 ‘구리’를 사용하는 신개념의 기술을 적용한 차세대 TFT-LCD 개발에 성공했다고 밝혔다.

구리는 전기 전도성이 매우 높아 전기저항이 거의 없으면서도 재료비용은 알루미늄합금의 2/5정도로 매우 저렴하기 때문에 ‘꿈의 재료’로 불려지며 차세대 TFT-LCD의 배선재료로 기대 받아 왔었다.
☞ 배선재료별 저항비교 (단위는 mΩcm)
크롬(25) > 몰리브덴(15) > 알루미늄합금(5.2) > 구리(2.1)

그러나 구리의 단점인 내약/내습성 때문에, 수많은 업체들이 뛰어들었으나 아직까지 어느 업체에서도 배선재료로 구리를 사용하는데 성공하지 못했다. 때문에 LG.Philips LCD가 이 기술을 독자적으로 성공시켜 50여건의 특허도 확보하고, 재료의 국산화까지 성공한 것은 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다.

LG.Philips LCD의 신배선재료인 구리를 사용하게 되면 전기신호의 왜곡을 크게 감소시킬 수 있기 때문에 TFT-LCD의 기술적 한계로 제약을 받아왔던 휘도와 같은 화질특성을 획기적으로 발전시킬 수 있게 된다.

즉, 구리는 알루미늄합금보다 전기 전도성이 훨씬 높아 배선의 굵기를 가늘게 만들어도 신호전달의 왜곡이 거의 없이 안정적인 전기신호를 보낼 수 있기 때문에, 빛의 투과율은 높이고, 화면의 떨림현상은 최소화해 밝고 선명한 화면을 볼 수 있다.

게다가 지금까지 알루미늄합금을 사용하는 경우 부족한 전기 전도성을 보완하기 위해 부가되었던 물질이나 부품들을 제거할 수 있게 됨으로 제조공정과 부품수를 줄일 수 있어 생산력 및 제품경쟁력을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

더욱이 구리는 현재 사용중인 배선재료와는 다르게 환경유해물질의 발생이 없는 친환경적인 재료라는 점도 큰 의미를 갖는다.

LG.Philips LCD는 이 같은 구리배선을 적용해 기존보다 평균 35%의 밝기 증대와 30%~40%정도 화면떨림이 감소된 노트북용과 모니터용 LCD를 조만간 생산할 계획이라고 밝혔다.

또한 국배판형 1/50000 서울지도책의 한 區를 판형크기 그대로 모니터에 띄웠을때 기존 LCD모니터에서는 볼 수 없었던 깨알같이 작은 글씨까지 선명하게 구현할 수 있는 세계 최고 수준의 고정세 LCD Panel도 곧 출시할 계획이다.

이 구리배선기술 개발 성공은 단순한 제조공정이나 제조기술의 개선 차원이 아니라 TFT-LCD를 구성하는 핵심요소 중에서도 가장 기본적인 배선재료 자체를 신재료로 교체했다는 점에서 파장을 일으키고 있다.

강인관소장은 “TFT LCD가 크롬배선에서 출발하여 알루미늄합금으로 발전을 이루어 왔지만, 21세기에는 구리배선을 사용하여 TFT-LCD의 기술 혁신을 이루고자 한다”며, “LG.Philips LCD가 기술을 선도하는 기업으로서 TFT-LCD 발전에 또 다른 기여를 하게 될 것으로 기대한다”고 말했다.

LG.Philips LCD는 성공적 구리배선 기술 개발을 바탕으로 대형화, 고화질, 고휘도용 제품의 개발에 집중, 세계시장에서 유리한 위치를 선점해 대형 TFT-LCD의 모든 분야에서 굳건한 1위를 지켜나갈 계획이다.

☞ Q & A

1. 이번 LG.Philips LCD의 구리배선기술 개발성공이 가지는 의미는?

이미 한계점에 도달해있는 금속 배선의 전기전도도의 부족으로 TFT-LCD제조과정에서의 부담 및 이를 보완하기위한 제조공정의 복잡성, 소비전력의 증가, 부품수의 증가가 제품경쟁력을 떨어뜨리는 상황이다.

LG.Philips LCD의 구리배선기술은 TFT-LCD의 휘도를 개선하기 위해 백라이트를 밝게 한다든지, 전기신호 왜곡을 보완하기위해 특수 회로를 사용한다든지, 현 알루미늄합금을 활용하기 위해 수율관리가 어려운 제조공정을 사용한다든지하는 종래의 방법과 달리 문제를 야기하는 근원인 전기저항을 줄이기 위해 TFT-LCD의 핵심요소인 배선재료를 바꾸어 기본기술 자체에서 해결한 것이기 때문에 차별성을 가지는 차세대 TFT-LCD라고 할 수 있다.

2. 기존 배선재료의 문제점은 무엇인가?

배선재료란 TFT-LCD를 제조할때 모든 전기신호를 전달하는 핵심 요소로 지금까지는 알루미늄합금이 최상의 물질로 인정 받아 TFT-LCD제작에 주로 사용돼왔다. 그러나 알루미늄합금은 여러 장점에도 불구하고 ‘전기저항’이 높아 전기신호를 올바르게 전달하는 배선재료로서의 역할을 하기에는 한계를 가지고 있었다.

즉, 전기저항을 극복하기 위해 배선 자체의 두께와 너비를 크게 만들어야 했으므로 개구율이 낮아져(통과되는 백라이트 빛의 양이 줄어들어) 휘도가 떨어지는(화면이 어두워지는) 것이 가장 심각한 문제였다.

게다가 최근의 TFT-LCD시장 추세가 대형화, 고화질을 추구하기 때문에 휘도문제는 TFT-LCD업계가 극복해야 할 가장 시급한 과제라 할 수 있다.

3. 지금까지의 배선재료로 인한 문제의 개선은 어떻게 이뤄져 왔는가?

배선재료의 전기저항으로 인한 휘도나 화면떨림 등의 문제를 극복하기 위해 TFT-LCD업계는 백라이트의 밝기를 높이거나, 배선 자체의 굵기 및 너비를 늘려 전기저항을 줄이는 등 주변부품이나 주변 기술의 개선에서만 방법을 찾고자 했다.

그러나 근본적인 해결책이 될 수 없었으며, 오히려 비용 및 시간의 증가로 제조단가가 높아지는 문제를 야기했을 뿐이었다.

4. 그럼 LG.Philips LCD의 구리배선기술은 어떻게 다른가?

LG.Philips LCD의 구리배선을 이용한 TFT-LCD개발이 가지는 의미는 기존 배선재료의 전기저항때문에 발생하는 여러 문제들을 이제까지와는 전혀 다른 차원, 즉 배선재료 자체를 아예 신물질인 구리로 바꾸었기 때문에 TFT-LCD의 기술차원을 한차원 높여 차세대 TFT-LCD를 만들 수 있는 신기술이 되는 것이다.

5. 구리배선의 이점은 무엇인가?

이번에 LG.Philips LCD가 개발에 성공한 구리를 이용한 배선기술은 TFT-LCD기판 제조과정에서 배선재료의 전기저항을 거의 완벽하게 해결시켜 화질향상과 재료비 절감에 크게 기여하게 된다.

이는 구리의 높은 전기 전도성으로 인해 기존 배선보다 훨씬 가늘게 만들어도 전기저항을 거의 받지 않기 때문에 고휘도,고화질을 구현하면서도 저전력을 소비해 판넬의 부하가 감소되기 때문에 구동신호를 보다 안정적으로 전달 할 수 있기 때문이다.

또한 예전에는 배선의 저항관련 문제를 해결하기 위해 특수한 드라이브IC를 필요로 했으나 구리를 배선으로 사용하면 드라이브IC내의 배선을 대폭 줄일 수 있어 보다 심플한 드라이브IC를 만들 수 있게 된다.

6. 어떻게 고휘도.고정세, 대화면을 구현하는가?

TFT-LCD는 기판에 격자형태로 배선이 교차되어 전기신호를 전달하고 있다. 배선재료로 쓰이는 금속의 폭이 좁아지면 그만큼 백라이트의 빛이 더 통과할 수 있기 때문에(개구율이 증가) TFT-LCD의 밝기(휘도)가 개선될 뿐만 아니라 일정한 면적에 더 많은 수의 배선을 깔 수 있기 때문에 더욱 정교한 화면을(고정세) 볼 수 있게 된다.

그리고 전기신호가 저항없이 안정적으로 전달되기 때문에 TFT-LCD의 크기가 커진다해도 화면의 떨림현상이 발생하지 않아 대형 TFT-LCD를 제대로 제조하기 위해서는 필수적으로 필요한 배선재료라 할 수 있다.

7. 언제부터 연구해왔나?

우리 LG.Philips LCD는 1998년 일본현지합작 연구법인 ‘㈜FRONTEC’에서 연구개발에 착수했으며, LCD연구소에서 생산 기술화를 ‘00년도에 완료하고 ‘01년부터 생산Line에서의 Test를 진행하여 마침내 제품적용에 성공했다.