▒ 현재 전자종이 시장은 E Ink사의 비즈플렉스 디스플레이를 채용한 전자책들이 지배

E Ink사는 Amazon사의 ‘킨들(Kindle)’을 비롯해 기타 많은 전자책(e-book) 리더들에 이용된 ‘비즈플렉스(Vizplex)’ 기술을 개발한 업체이다. 몇 주 전까지 E Ink사의 가장 큰 걱정거리는 이 업체가 시장에서 영향력을 잃게 되기를 기대하고 있던 수십 개의 전자종이(e-paper) 경쟁업체들이었다. 하지만 그 때 Apple사의 Steve Jobs CEO가 전자종이보다 가독성이 떨어지고 전력 소모는 크지만 보다 높은 재생률과 풀 컬러를 제공하는 표준 LCD 디스플레이를 채용한 “아이패드(iPad)” 태블릿을 발표했다.


그렇다면 소비자들이 빠른 컬러라는 대의를 위해 “친환경” 전자종이를 희생시키고, 이 발생초기의 기술 항목을 틈새시장으로 좌천시켜 버리게 되는 것일까? 이 문제는 디스플레이 시장을 관찰해 온 분석가들에게 매우 흥미로운 것으로서, 그들은 이 그럴듯한 결론에 대해 복합적인 견해를 보이고 있다.


전자종이 디스플레이는 사실상 모든 인쇄 페이지를 전자공학적으로 바뀌는 비휘발성 이미지로 대체할 수 있다. 책과 간행물들의 전자종이 버전 외에 개발자들은 블루프린트, 지도, 가격 표시기, 광고판, 스마트 카드 및 패턴 변화를 통한 아이폰 “스킨”용 어플리케이션까지 생각하고 있는 상황이다.


친환경적 종이 대체를 위해서 전자종이 디스플레이는 에너지 소비 없이 이미지를 보존해야(제로전력 또는 쌍안정 모드라 불림) 한다. 이러한 특성과 백라이트 기능이 없다는 점은 전자책 리더들이 긴 배터리 수명을 유지할 수 있는 방법으로서, 표시되는 이미지가 바뀔 때만 에너지가 소모되기 때문에 배터리는 이따금씩 페이지 전환 시에만 이용된다(이에 비해 LCD는 표시되고 있는 이미지에 관계 없이 몇 시간 안에 배터리가 방전된다).


그림 1: E Ink사의 비즈플렉스 디스플레이는 흑백 입자들로 이루어진 마이크로캡슐을 이용한다.

현재 전자종이 시장은 E Ink사의 비즈플렉스 디스플레이를 채용한 전자책들이 지배하고 있다. 이 디스플레이는 검정 잉크로 인쇄된 깨끗한 백지 같아 보인다. “현재 비즈플렉스는 최고의 백색도를 내기 위해 폭 넓게 이용되고 있는데, 이는 비즈플렉스가 이미 양산되고 있기 때문”이라고 전자종이 시장 분석을 담당하고 있는 Gartner사의 분석가인 Amy Tang 씨는 말했다.


대부분의 다른 쌍안정 디스플레이 기술들은 고도의 반사면에 주변광을 반사시킴으로써 텍스트가 거울 위에 쓰여 있는 것처럼 보이게 해 준다. E Ink사의 비즈플렉스에서 볼 수 있는 종이와 유사한 외관은 기존 잉크에서 이용되는 것과 동일한 흑백 입자에 주변광을 반사시킨 결과이다. 비즈플렉스의 경우 이 입자들은 디스플레이 픽셀을 구성하는 하전 마이크로캡슐 속에 들어 있다.


E Ink사의 흑백 디스플레이에는 다른 전자종이 솔루션들보다 최소 20퍼센트의 가격 프리미엄이 붙는다. 하지만 이것은 메뉴, 윈도 및 간단한 애니메이션에 적합하도록 페이지 전환을 빠르게 처리하지만 실시간 영상은 표시할 수 없다. 이러한 비즈플렉스의 단점을 극복하기 위해 전세계적으로 수십여 개의 독립 개발 사업들이 진행되고 있다. 그러나 E Ink사 자체는 이러한 결과에 대해 아무런 해명도 하지 않고 있다.


“이러한 모든 경쟁 기술들은 무언가 독특한 점을 제공하고 있다”고 E Ink사의 마케팅 VP인 Sri Peruvemba 씨는 말했다. “그러나 전자출판 어플리케이션에서는 우수한 디지털 읽기 경험이 핵심이다. 빠른 컬러는 읽기보다는 게임에 더 적합하다.”


Peruvemba 씨의 말이 일리가 있긴 하지만, 아이패드와 같은 태블릿이 전체 전자종이 생태계의 번영을 휘청거리게 할 수도 있다는 우려가 대두되고 있는 상황이다. 디스플레이 벤더와 칩 제조업체 및 OEM들은 Steve Jobs 씨의 발표 이후 Apple사가 유통을 시작하는 3월에 나타날 소비자들의 반응을 지켜보기 위해 숨 죽이고 기다려 왔다.

“E Ink사는 LCD 상의 텍스트를 읽는 것보다 우수한 가독성을 제공한다”고 Tang 씨는 말했다. “그러나 전자책 리더를 구매할 계획을 갖고 있는 소비자들은 아이패드의 다양한 기능들과 멀티미디어 콘텐츠를 전자종이 디스플레이의 가독성과 바꿀 만큼 충분한 가치가 있는지 결정하기 위해 비교하게 될 것이다. 독서량이 많은 사람들은 전자종이의 가독성을 선택하겠지만 시장 자체는 비교적 작아지게 될 것이다.”


“[Apple사]가 밝힌 바와 같이 아이패드가 실제로 10시간 가량의 배터리 수명을 제공한다면 아이패드가 이런 공식을 변화시켜 E Ink사로부터 멀어지게 만들 것”이라고 Envisioneering사의 수석 분석가인 Richard Doherty 씨는 말했다. “전기영동 디스플레이의 모든 단점들(컬러가 아니며 동영상을 표시할 수 없는 점)이 능동형 LCD로 가게 되면서 해결된 것이다.”


“아이패드와 같은 LCD 태블릿과 전용 e-리더는 공존하게 될 것 같다”고 Gartner사의 LCD 시장 분석가인 Paul O’Donovan 씨는 말했다. “개인적인 의견으로는 LCD 태블릿 시장이 실제로 도약할 수는 없을 것 같기 때문에 결국에는 e-리더가 컬러를 비롯해 영상 및 애니메이션 기능을 적용하는 쪽으로 발전하게 될 것이다.”


“향후 18개월 동안 이 시장이 어떻게 전개되는지 두고 봐야 할 것이다.”


그림 2: E Ink사는 아이패드의 LCD를 포함한 최신 대체 기술들의 도전에 직면해 있다.


경쟁

시장에서 E Ink사의 사실상의 독점을 무너뜨리고자 경쟁하고 있는 전자종이 경쟁업체들의 경우 위험성이 매우 높은 상황이다. 시장조사업체인 iSuppli사는 제로전력 및 초저전력 전자종이 디스플레이의 시장 규모가 2012년이면 5억 1,600만 달러를 상회할 것으로 전망하고 있다.


올해 출하량이 1,000만 유닛 수준을 넘을 것으로 전망되면서 벤더들은 E Ink사에 대항하기 위해 앞 다투어 양산 능력 확보에 나서고 있다. 한편, 그들은 OEM들의 부담을 줄이면서도 동시에 컬러와 동영상 기능을 추가할 것이라고 밝히고 있다.


“E Ink사는 현재 저전력 시장에서 총애를 받고 있다. 그러나 올해 말쯤 전세계 생산량이 1,000만 유닛을 기록하게 될 때는 투자가들이 다른 모든 종류의 가능성에 대한 타당성을 살펴보기 시작할 것”이라고 Envisioneering사의 Doherty 씨는 말했다. “E Ink사는 지금으로부터 1년 동안 많은 경쟁에 직면하게 될 것이다. 2010년은 대대적 재편의 한 해가 될 것이다.”


LCD 제조업체인 Primeview International사(PVI, 대만, 신주)는 지난해 E Ink사를 인수했으며 Chi Mei Optoelectronics(대만, 타이난) 및 LG 디스플레이와 라이선스 계약을 체결했다. 이 거래로 E Ink사는 충분한 생산용량을 확보함으로써 확장되고 있는 소비자 시장의 요구를 충족시킬 수 있게 되었다.


E Ink사의 생산 능력에 도전하고 있는 업체로는 (발표된 디자인 윈은 없지만) 지난해 LCD 패널 제조업체 AU Optronics사에 인수된 SiPix사(대만, 신주)를 들 수 있다.


“SiPix/AUO사는 E Ink사를 대체할 전기영동 대체 기술을 갖고 있다”고 Gartner사의 Tang 씨는 말했다. “SiPix사는 E Ink사가 자체 생산 규모를 다른 LCD 팹들과 전략적으로 협력하는 수준까지 확대하도록 자극함으로써 공급은 보다 안정화되고 가격은 하락하게 될 것으로 전망된다.”


E Ink사의 특허 기술인 전기영동 디스플레이는 서로 반대로 충전된 흑색과 백색 입자들로 이루어진 마이크로캡슐들을 두 폴리머 사이 유체 안에 끼워 넣은 것이다. 픽셀의 위치에 전기 자극이 가해지면 극성에 따라 흑백 입자들이 백플레인으로 움직이게 된다. 회색도는 일부 백색 마이크로캡슐이 흑색 마이크로캡슐 일부와 혼합됨으로써 표현된다. 마이크로캡슐들은 쌍안정이며 그 위치가 무기한 유지되기 때문에 전원이 꺼진 후에도 페이지는 그대로 남아 있게 된다.


SiPix사도 동일한 기법을 이용하고 있지만 폴리머에 마이크로컵을 찍어 내는 독자적인 롤투롤 엠보싱 공정이 추가되는데, 이후 마이크로컵은 하전 입자를 포함하고 있는 투명 액체로 채워지게 된다. 소문에 따르면, SiPix사는 여전히 컬러 입자들이 희미해지지 않도록 하는 마무리 작업을 하고 있는 중이지만, 마이크로컵은 어떤 컬러 입자로도 이루어질 수 있다고 한다. 이 업체는 올해 말쯤에 전자책을 위한 내장 터치패널용 6인치 및 9인치 제품 외에 2인치에서부터 최대 20인치에 이르기까지 다양한 크기의 디스플레이를 선보이기 시작할 전망이다.


“SiPix사는 E Ink사와 유사한 기술을 이용하고 있지만 훨씬 큰 디스플레이를 제작할 수 있다”고 iSuppli사의 수석 분석가인 Vinita Jakhanwal 씨는 말했다. “그리고 2010년에는 전기영동 공급업체 부문에서 다른 업체들도 부상하게 될 것이다.”


Bridgestone사(도쿄)는 전기영동 디스플레이와 유사하지만 그리드와 ELP(electronic liquid powder)라 불리는 하전 건조 입자를 이용하는 접근법을 개발했다. ELP는 가벼울 뿐만 아니라 액체 속에 떠 있는 입자들보다 1,000배 가량 빠르게 반응한다. 소문에 따르면, 현재 Bridgestone사는 영상 프레임률로 빠르게 움직이는 입자들의 영향으로 발생하는 백플레인 마모를 줄이기 위한 작업을 진행하고 있다고 한다. 이 업체는 흑백 및 컬러 디스플레이를 모두 시연했다.


Bridgestone사의 기술은 “전기영동 디스플레이가 안고 있는 느린 전환속도라는 우려에 대한 해답이 될 수 있을 것”이라고 iSuppli사의 Jakhanwal 씨는 말했다. “현재 이들은 E Ink사의 200밀리초 대비 0.2밀리초의 전환속도를 보이고 있는 것 같다.”


또한 올해 상용 양산을 바라보고 있는 기술은 MEMS 디스플레이로서, 이 기술의 개발업체인 QMT(Qualcomm MEMS Technologies)사는 브랜드명을 미라솔(Mirasol)이라 붙였다. “E Ink사를 대체할 가장 가능성 높은 디스플레이 기술을 꼽으라면 아마도 Qualcomm사의 미라솔을 들 수 있을 것”이라고 O’Donovan 씨는 말했다. “그 이유는 미라솔이 매우 낮은 전력을 이용하는 반사 기술이기도 하지만 보다 중요한 점은 비디오 기능을 제공한다는 점이다. 비디오 콘텐츠가 추가되는 미래 전자책의 경우 이는 매우 중요한 이점으로 작용할 것이다. 또한 이것은 교육용 전자책 시장에서 킬러 어플리케이션으로 부상할 수도 있다.”


지금까지는 QMT사가 휴대폰 크기의 소형 디스플레이 부문에서만 디자인 윈을 달성했지만 전자책 리더를 제작하는 데 이용될 수 있는 6인치 프로토타입도 선보인 바 있다. 최근 이 업체는 대만 타오위안 소재 롱탄 과학단지에 있는 전용 제조 시설을 가동하기 시작했는데, 이 시설은 업계 선도업체인 Cheng Uei Precision Industry(Foxlink)사와의 전략적 제휴로 설립되었다.


미라솔은 FPI(Fabry-Perot Interferometer)가 들어가 있는 광학적 공극(resonant cavity)을 이용하는데, 이는 박막 적층과 유연한 반사 멤브레인으로 구성된다. 일반적인 주변광은 공극 윗면의 박막 적층과 바닥면의 반사 멤브레인 위로 반사되게 된다. 위상 차이에 따라 선택적으로 특정 컬러가 보강됨으로써 어떠한 필터나 편광판 없이 광원을 증폭시킨다. 이는 백라이트의 필요성을 없애 준다.


그러나 지금으로서는 “미라솔과 같은 부류의 디스플레이들은 소형 디스플레이용으로만 볼 수 있을 것”이라고 Envisioneering사의 Doherty 씨는 말했다. “보다 밝은 주변광이 필요할 뿐만 아니라 하이라이팅 텍스트와 같은 어플리케이션들을 제외한 미라솔이 제공하는 컬러들은 너무 희미하다. 분명히 광고주들은 미라솔에 광고를 노출시키고 싶어하지 않을 것이다.”


한편, O’Donovan 씨는 미라솔 외에 “유망한 [전기영동] 대체기술은 다음과 같은 두 가지 기술밖에 없는 것 같다”면서, “하나는 Liquavista사의 전기습윤 기술이고 다른 하나는 Pixel Qi사의 반투과반사형 스크린과 같은 LCD 파생제품”이라고 말했다.


전기습윤 디스플레이는 표면 장력의 변조를 이용해 작동하는 것으로서, 이는 컬러를 갖고 있는 오일 필름 액적(droplet)의 움직임을 조절하는 단순한 광학 스위칭을 통해 이루어진다. 전압이 사라지면 해당 액적 오일은 지속적으로 필름을 구성하게 되며 고체 상태에서 컬러가 가시화된다. 한편, 전압이 디스플레이 픽셀에 인가되면 물이 오일을 한쪽으로 밀치게 됨으로써 해당 픽셀은 투명해진다. 이 디스플레이는 쌍안정은 아니지만 수 초마다 한번씩 업데이트를 시켜줌으로써 초저전력으로 이미지를 보존할 수 있다.


“Liquavista사의 가장 큰 장점은 디스플레이가 매우 훌륭해 보인다는 것”이라고 Jakhanwal 씨는 말했다.


Liquavista사는 Texas Instruments사의 Omap 기반 e-북 개발 플랫폼용 개발 시스템과 함께 전기습윤 디스플레이를 지원하기 위해 TI사와 협력해 왔는데, 이 업체는 E Ink사의 디스플레이에 대해서도 작업하고 있다.


Dialog Semiconductor, Epson, Freescale 및 Marvell사는 E Ink사의 디스플레이를 지원하는 칩을 공급하고 있다.

R. 콜린 존슨


<출처> 전자 엔지니어, 2010년04월19일

Posted by TopARA
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