현실로 다가온 꿈의 디스플레이, OLED

음 완전히 이해가 안되는게 문제군... 끄응... 수업시간에 넘 졸았나 보다... From : http://news.danawa.com/News_List_View.php?nModeC=3&sMode=news&nSeq=1547619

도대체 OLED가 무엇인가?

최근 몇 년간 눈부신 성장을 거듭하고 있는 분야에서 중핵을 이루고 있는 것이 ‘LED’ 산업이다. LED는 ‘Light Emitting Diode’의 약자로, 발광 다이오드라 한다. LED는 무기물인 반도체에 전류를 보내면 생성되는 열이 특정 조합에서는 열과 빛으로 나눠져 에너지 발산이 이뤄지는 것에서 착안해 빛의 효율을 높인 것을 말한다. 빛은 확산성이 아닌 점으로 이뤄진 점광원 형태로 발광할 수 있다.

▲ 양산형 모델은 아니지만 삼성전자도 IFA2009에서
14인치, 31인치 크기의 OLED TV를 전시했다.

LED가 에너지를 100% 빛으로 환원하지 못해 열이 많이 나고 점광원이므로 빛이 직진성이 강하다는 단점이 있지만 다양한 색상을 만들 수 있어 응용 분야가 무궁무진하다. LED는 적은 전기로도 강한 빛을 만들 수 있어 조명 분야에서 형광등을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 각광받고 있다.

반면 OLED는 ‘Organic Light Emitting Diode’의 약자로, 우리말로 풀어 쓰면 ‘유기발광다이오드’가 된다. LED와 원리는 같지만 유기물(탄소, 산화탄소, 금속의 탄산염 등으로 이뤄진 단량체 또는 중합체)을 통해 빛을 만든다는 점이 차이가 있다.

▲ OLED TV와 LCD TV의 화질 차이 비교.
(사진 출처 : oled-display.net)

OLED라는 용어가 사용된 것은 그리 오래되지 않았다. 예전에는 일본식 표기인 '유기 EL(Organic Electro Luminescence)'이라 불렀으나. 2003년 12월 큐슈에서 열린 국제 표준화 회의(IEC/TC110)에서 OLED가 국제 표준 용어로 확정되었으며 2004년 4월 7일에는 산업자원부 기술표준원 국내 표기 표준도 OLED로 확정되었다.

OLED의 발광 원리

OLED는 유기물 층과 음극(Cathode), 양극(Anode)으로 구성된다. 유기물 박막에서 음극과 양극을 통해 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합되면서 생성된 여기자(Exciton)가 바닥상태(Ground state)로 되돌아가면서 특정 파장의 빛을 발광하는 현상을 이용한다.

OLED는 LED가 점광원 형태를 취하는 것과 달리 광원을 점, 선, 면의 형태로 만들 수 있다. 따라서 빛을 화면의 형태로 만들 수 있어 새로운 디스플레이의 가능성을 갖게 되었다. OLED는 유리 기판에 적, 녹, 청색 등의 빛을 내는 유기화합물을 사용해 자체 발광시킨다.

▲ OLED 구조도. LCD보다 한결 심플하다.

OLED는 형태의 자유도가 높은 만큼 소형부터 대형 기기, 평편한 제품부터 완곡한 모양의 제품에까지 두루 사용 가능하다. 저온에서 제작이 가능하며 영상을 만드는 과정이 단순한 만큼 제조 공정 또한 간단해 시간이 흐르면 저가격화가 가능할 것으로 기대된다. 하지만 지금은 화면 크기가  커질수록 불량률이 높아져(이는 개당 단가의 상승 원인이 된다) 당장 LCD·LED TV를 대체하기는 어렵다.

OLED는 구동 방식에 따라 각 화소에 스위치용 TFT를 배치하는 AM(Active Matrix, 능동형) OLED와 양극과 음극으로 단순 교차시켜 화소를 구성하는 PM(Passive Matrix, 수동형) OLED로 나눠진다. 수동형인 PMOLED는 한 라인 전체가 동시에 발광해 구동하는 라인 구동방식이지만 능동형인 AMOLED는 각각의 발광소자가 발광해 구동하는 독립 구동방식이다. PMOLED는 제작이 용이하고 가격이 낮아 초기에 사용되었지만 AMOLED에 비해 색 수나 해상도가 낮아 TV나 노트북, PMP 등 풀 컬러를 필요로 하는 디스플레이 기기로 사용되지 않는다. AMOLED는 ‘에이엠 올레드’라 읽는다.

이 밖의 구분으로는 컬러 표시 방식에 따라 3색 독립화소 방식, 색변환 방식(CCM), 컬러 필터 방식이 있으며 디스플레이에 쓰이는 발광체에 따라 저분자 OLED와 고분자 OLED로 나눈다.

 현존 최고의 화질을 뛰어넘는 궁극의 퀄리티를 기대

OLED의 주요 특징을 살펴보면 첫째, 초박형 디자인이 가능하다. OLED는 백라이트 유닛이 필요한 LCD와 달리 자체 발광하므로 패널을 얇게 만들 수 있다. 이론상으로는 사람 머리카락 굵기인 500nm까지 가능하다 하며, 지난 2007년 CES에서 소니가 출품한 프로토 타입 27인치·11인치 OLED TV의 두께는 각각 10mm와 3mm에 불과했다. OLED는 기판 재료로 플라스틱을 사용할 수 있어 구부릴 수 있는(Flexible) 디스플레이 기술로 각광받고 있다.

▲ 3mm 두께, 11인치 크기로 양산된 소니의 OLED TV, XEL-1

▲ 최근 소니는 3mm 두께의 OLED 디스플레이를 공개하기에 이르렀다.
(사진 출처 : oled-display.net)

둘째, 전력 소모량을 크게 줄일 수 있다. OLED는 각각의 화소가 빛을 요할 때만 점등할 수 있다. 이는 LED TV의 로컬 디밍과 유사한 방식이지만 수백 개의 블록 별로 백라이트 밝기를 제어하는 로컬 디밍과 달리 OLED는 각각의 화소별로 로컬 디밍이 가능해(1920×1080p 풀 HD급 디스플레이 기기라면 약 200만 개의 화소 수만큼 로컬 디밍하는 것이다) 헤일로 현상이 발생하지도 않으며 발광하지 않는 면적이 많아져 항상 초저전력을 유지할 수 있다. 업계에서는 OLED가 LCD 대비 50~75% 전력을 절감할 수 있다고 보고 있다.

샛째, 원가 절감과 재료비 절감의 요소가 많다. LCD는 편광판, 컬러 필터, 액정, 능동 기판, 디스플레이 글라스, 형광램프(또는 LED 모듈), 디퓨저, 도광판, 인버터 등 수많은 부품을 조합해야 완연한 디스플레이 기기로 작동할 수 있지만 OLED는 능동 기판과 얇은 필름만 있으면 영상을 만들 수 있어 LCD보다 최대 50% 정도 저렴하게 만들 수 있다. 물론 지금으로서는 새로운 기술에 따른 기술료가 포함되므로 처음 출시되는 상용 제품의 가격이 만만치 않겠지만 역시 시간이 해결해줄 문제다.

▲ 마치 신문지처럼 둘둘 말아 휴대할 수 있는 SF 영화 속
미래형 TV도 OLED를 사용하면 꿈이 아니게 된다.
좌-LG, 우-삼성의 플렉서블 OLED 패널(사진 출처 : oled-display.net)

넷째, OLED는 LCD보다 화질이 우수하다. 시야각이 좁은 LCD는 30° 각도에서 봤을 때 밝기가 60% 정도 감소하지만 OLED는 5% 감소에 그친다. 명암비 역시 LCD의 실측 명암비가 3,500:1 정도에 불과하지만 OLED는 1,000,000:1로 우수해 블랙의 표현력이 한층 뛰어나다. 응답속도 역시 이론상 LCD보다 약 1,000배 가량 빠른 0.01ms 정도다. 홀드 타입 패널의 잔상을 크게 줄일 수 있어 한층 편안한 영상을 만들 수 있다.

 당장 양산은 무리, 하지만 대중화는 시간 문제

앞으로 OLED 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 현재로는 소형 패널만 생산 가능해 휴대폰, MP3 플레이어 같은 소형 기기를 중심으로 사용되고 있지만 중대형 패널이 양산된다면 노트북, TV 등을 통해 엄청난 매출을 올릴 수 있게 된다. 시장조사기관인 디스플레이서치에 의하면, OLED 시장은 2006년 5억 달러 미만이었으나 2010년에는 그 10배에 가까운 47억 달러의 시장 규모로 성장할 것으로 내다보고 있다.

▲ 지난 IFA 2009에서 공개된 LG의 15인치 OLED TV

조만간 양산·판매될 예정이라 한다.

이 같은 낙관적인 예측이 가능한 까닭은 OLED에 대한 기업의 마케팅이 지속적으로 이뤄지고 있으며 소비자들이 OLED에 대한 가치를 상당히 높게 책정하고 있기 때문으로 분석된다. 최근 휴대폰과 스마트폰, 동영상 재생이 가능한 MP3 플레이어들은 동영상 재생 기능이 탁월한 OLED를 채택하는 사례가 잇따르고 있다. LCD는 보급형 제품에, 프리미엄급 고급 제품에는 OLED를 사용하는 것이 일반화되고 있으며 모노 컬러, 멀티 컬러를 사용한 단순한 수동형 OLED의 사용량이 줄어들면서 능동형 OLED를 사용량이 늘고 있다.

현재 소니가 세계 최촐 11인치 OLED TV를 상용화 시켰지만 삼성 SDI와 LG전자가 OLED 제품을 만들며  세계 시장의 선두 다툼을 벌이고 있다. 아직까지는 TV 제조사들이 LED BLU TV에 중점을 두고 있으며 가격, 색상, 대형화, 불량률 등을 개선한 대형 OLED TV를 접하려면 몇 년의 시간이 더 걸릴지 모른다. 일부 관계자들은 OLED TV가 되중화 되기 위해서는 적어도 2013년 이후에나 가능할 것으로 예상하고 있다.

디스플레이 시장은 소비자들이 상상하는 것보다 훨씬 빠른 속도로 변화하고 있다. 실생활에서 그 빠른 변화를 느끼는 것이 쉽지 않지만 오래 전 SF 영화에서나 보아 오던 고선명·초박형 플렉서블 디스플레이를 보유할 날이 진짜로 얼마 안 남은 듯하다. 그 변화를 느끼며 기다리는 것도 AV 매니아들에게는 즐거운 일일 듯하다.

다나와 이상훈 기자 tearhunter@danawa.com