2011.04.04

주목 받는 디스플레이 기술 ④ : OLED

Robert L. Mitchell | Computerworld

최근에 구입한 멋진 스마트폰의 화면이 매우 밝고 선명하다면, 그것은 LCD가 아닐 수도 있다. 삼성 갤럭시 S나 구글의 넥서스 S, 그리고 HTC 드로이드 인크레더블 등은 OLED(Organic Light-Emitting Diodes, 능동형 유기발광 다이오드)를 채택한 제품들이다. 이는 기존 백라이트에 일반적으로 사용되어 오던 AM LCD(active-matrix LCD, 능동형 LCD)보다 빠른 반응 속도를 지녔으며, 더 얇고 가볍지만 색상 표현력이나 대비에 있어서는 더욱 우수한 성능을 보인다. 게다가 전력 소모율은 기존 제품의 1/4에 불과하다.

 

OLED가 개발된 지는 10년이 넘었지만 상용화 된 것은 불과 몇 년 전 일이다. 게다가 그 활용범위는 작은 크기의 스크린에 국한되어 있었다. 그러나 마켓 리서치 기관 디스플레이 서치(DisplaySearch)는 2010년에는 AM(능동형) OLED를 채택한 휴대폰이 400만 대나 출하 되었고, 올해 그 수치는 더욱 상승할 것이라고 전망했다.

 

또한 지금까지 LCD에 비해 월등히 높았던 OLED의 생산 비용 절감이 가능해짐에 따라 제조업체들은 이제 휴대폰뿐 아니라 태블릿이나 TV 등에도 이 기술을 활용할 수 있을 것으로 보인다.

 

AP41CA.JPGOLED의 또 다른 장점은, 단단하고 부서지기 쉬운 유리를 뒤 판으로 사용하는 LCD와 달리, 플라스틱이나 금속 막과 같은 유연한 기질 위에 디스플레이 매체(display media)를 설치할 수 있다는 점이다.

 

이로써 우리는 몇 년 내에 훨씬 가볍고 견고한 디스플레이를 만나볼 수 있을 것이며, 또 앞으로는 휘어지거나 심지어 둥그렇게 말아지는 디스플레이도 기대할 수 있을 것이다.

 

참고 : 가독성을 위해 필자는 이 글에서 AMOLED를 OLED로 줄여 표기하였다. PM OLED(Passive-matrix OLED, 수동형 OLED) 디스플레이는 오늘날 스마트 컴퓨팅 기기나 고성능 스크린에 활용되지 않는다.

 

밝고 빠르고 높은 에너지 효율을 향해

오늘날 상용화된 AMOLED는 유리 위에 디스플레이 미디어를 운반하는 AMTFT(active-matrix thin film transistor, 능동형 박막 트렌지스터)를 이용하는, LCD와 같은 형태의 전기적 공정을 기반으로 생산된다.

 

그러나 OLED 디스플레이는 LCD와 달리 빨강, 초록, 파란색의 빛을 발산하는 유기체 층을 가지고 있어 백라이트 또한 필요로 하지 않으며, 따라서 빛이 컬러 필터를 통과하는 과정을 거치지 않는다.  때문에 OLED 디스플레이는 더 밝고, 높은 에너지 효율을 나타낸다.

 

디스플레이 샌드위치

애리조나 주립대학의 FDC(Flexible Display Center, 굴절 디스플레이 센터)의 소장 니콜라스 콜라네리는 평면 디스플레이를 복잡한 물질 층이라고 설명한다. LCD를 예로 들면, 바닥은 주로 유리로 만들어진 기질로 구성되며, 그 위에 실리콘으로 만들어진 박막 TFT층이 올려진 형태이다. TFT층의 트렌지스터는 그 위에 놓인 액정 디스플레이 매체 층에 동력을 공급한다.

 

액정층을 활성화 시키는 TFT층에 대해 콜라네리는 ‘베니션 블라인드(venetian blind)처럼 작동한다'고 비유한다. 디스플레이 뒤에 위치한 백라이트에서 나온 빛은 액정을 통과하고, 또다시 컬러 필터를 통과하여 빨강, 초록, 파란색의 픽셀로 변한다. 이 픽셀이 최종적인 이미지를 구성하는 것이다.

 

AP04FD.JPG

 UDC의 인광 OLED 기술의 이 디스플레이 스택.

이 레이어들은 기본적으로 모든 종류의 OLED와 동일하다.

 

OLED를 제작함에 있어 제조업체들은 액정과 컬러 필터를 두 개의 맞닿은 금속 사이의 4개 내지 7개의 일련의 유기 필름으로 대체하였다. 이 필름들은 겨우 수 천 옹스트롬(angstrom) 두께밖에 되지 않는데, 이는 LCD의 액정 부분에 해당하는 정도의 두께이다.

 

TFT 층은 전압을 통해 OLED 층에 동력을 공급한다. 콜라네리는 “OLED 층에 전류가 가해지면, 이로부터 빛이 방출된다”고 설명한다. 때문에 OLED는 TFT 층을 필요로 하지만, 대신 이 디스플레이 샌드위치는 백라이트나 컬러 필터는 필요로 하지 않는다.

#######

삼성은 초기 OLED 기반 스마트폰, 특히 갤럭시 S나 기타 스마트폰에 적용된 슈퍼 아몰레드(Super AMOLED) 기술 관련 시장의 선두주자이다. 터치 센서를 OLED 패널 ‘샌드위치' 속에 삽입 함으로써 삼성은 보통 터치-패널 오버레이(touch-panel overlay)가 들어가게 되는 유리(혹은 플라스틱) 층을 없애 전체 디스플레이의 두께를 줄일 수 있었다.

 

삼성은 슈퍼 아몰레드 플러스 라고 이름 붙여진 자신들의 신개념 디스플레이는 서브픽셀(sub-pixel) 수를 증가시켜 더 맑고 선명하며 햇빛 아래에서도 보기 편한 이미지를 구현한다고 발표했다. 슈퍼 아몰레드 플러스 디스플레이는 곧 출시될 삼성 4G LTE, 갤럭시 S 2, 인퓨즈 4G(Infuse 4G)등의 휴대폰에 장착될 예정이다.

 

지금까지 OLED 스크린의 생산은 수 인치 크기의 제품에만 국한되어 있었다. 하지만 이제는 그 규모가 확대될 수 있을 전망이다. 거대한 시장이 기다리고 있다. OLED는 기존 LCD나 플라즈마(plasma) TV보다 빠른 반응 속도, 넓은 시야, 더 나은 색상과 대비 등을 구현한다.

 

인사이트 미디어(Insight Media)의 애널리스트 캔 워너에 따르면, OLED는 방사층에서 양전하와 음전하가 결합해 빛을 방출하는 초 고속 양공(electron-hole) 상호작용에 의해 작동되는 반면, LCD는 그보다 훨씬 느린 반응속도를 보이는 액정 분자 집합의 유도전기장 왜곡을 통해 작동된다.

 

OLED 기술 공급 기업인 유니버셜 디스플레이(Universal Display Corp.)의 부사장이자 사업 본부장인 제니스 마온은 “OLED의 반응속도는 LCD보다 수 백, 아니 수 천 배 빠른 마이크로 세컨드(microseconds) 단위이다. 이는 반도체처럼 변환된다”라고 설명했다.

 

인사이트 미디어의 애널리스트 스티브 세크리스트는 LCD의 반응속도가 향상되어 2~30밀리 세컨드까지 떨어졌지만, OLED의 반응속도는 2 마이크로 세컨드에 불과하다며, “이는 속도의 규모와 관련된 문제이다. OLED는 그냥 빠른 것이 아니다. 놀랍도록 빠르다”라고 말했다.

 

성장하는 시장, 그리고 디스플레이

삼성이나 LG 디스플레이, AUO등의 제조업체들은 TV 시장이 요구를 충족 시키기 위하여 보다 큰 크기의 스크린 생산을 위한 제조 설비를 갖추어 나가는 데 박차를 가하고 있다.

 

대형 스크린을 개발하려는 시도는 재정비되어 시작되고 있다. 소니를 예로 들자면, 그들은 지난 2008년 11 인치 OLED TV인 XEL-1을 출시한 바 있다. 그러나 2,499 달러라는 가격표를 본 많은 소비자들은 발길을 돌렸고, 소니는 2010년 돌연 제품을 철수 시켰다.

 

당시 “우리는 현재 어떠한 상품 출시 계획도 가지고 있지 않다”라고 소니의 대변인은 밝혔다. 그러나 지난 4월 소니는 전문 비디오 제작자들을 타깃으로 한 7.4 인치 OLED 모니터 PVM-740을 출시하였다. 이 제품에는 3,549 달러라는 가격이 책정되었지만, 대중 TV 시장을 공략한 XEL-1에 비해 성공적인 제품이라는 평가를 받는다.

 

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소니의 11인치 XEL-1 OLED TV. 2008년에 출시됐으나 2010년 시장에서 철수됐다.

 

그러나 다른 기업들은 보다 공격적인 전략을 펼치고 있다. 삼성을 예로 들면, 트레이드 쇼를 통해 31 인치 OLED 디스플레이를 장착한 TV의 프로토타입을 공개했다.

 

디스플레이서치는 전반적인 시장이 로켓처럼 도약할 준비를 끝마쳤다고 말한다. 여러 조사기관들은 2010년 모든 종류와 사이즈의 OLED 제품 판매량이 전년 대비 20% 증가한 10억 달러에 달할 것이라고 예측하고, 또한 이 수치는 2017년 800억 달러에 이를 전망이라는 예측을 보였다.

#######

현재 OLED 시장은 스마트폰 등 소형기기용 디스플레이에서 강세를 보이는 삼성이 주도하고 있다. 시장 조사기관 아이서플라이(iSuppli)에 따르면, 삼성은 2010년 시장에 공급된 4,600만 개의 디스플레이 중 90%를 공급하였다. 애널리스트 비니타 잭칸월은 다른 제조업체들도 생산 설비를 갖추긴 했지만, ‘삼성만이 대량생산이 가능하다'고 보고있다.

 

잭칸월은 올 연말 20억 달러 규모의 새로운 공장의 가동이 시작되면 삼성의 생산량은 두 배로 증가할 것이라고 덧붙였다. 삼성 모바일 디스플레이 한국 지사의 대변인에 따르면 그들은 현재 350억 달러 규모인 제품 출하량을 2015에는 7,000억 달러까지 확대시킬 계획이다.

 

다음 세대의 디스플레이는 TV에 쓰일 정도로 크지는 않을 것이다. 대신 삼성은 올 연말까지 5~7인치 크기의 스크린 생산 비율을 줄이고, 대신 7인치 갤럭시 탭(현재는 LCD 스크린이 적용된)과 같은 태블릿 PC에 적합한 크기의 제품 생산에 힘을 쏟을 것이다.

 

해결되지 않은 문제점들

그러나 제조업체들이 대형 스크린의 대량 생산이라는 장애물을 극복하고 증가하는 수요를 충족 시킬 수 있을까? 스마트폰 사이즈의 스크린만 하더라도, OLED 기반 제품이 LCD 기반의 제품보다 20~50% 비싼 생산비가 든다. 디스플레이서치의 신형 디스플레이 테크놀로지 부서 부사장 제니퍼 콜그로브는 이 비용은 소비자가 부담하게 된다고 지적했다. 더욱이 10인치 이상의 제품에서는 OLED의 생산비가 5배 더 많다는 설명이다.

 

그러나, OLED 디스플레이의 구조가 LCD보다 만들기 쉽기 때문에 장기적인 관점에서는 이 기술에 충분한 가격 경쟁력이 있다고 덧붙였다.

 

OLED의 또 다른 문제점은, 빨강, 초록, 파란색을 표현하는 유기체의 수명이 다른, 이른바 디퍼런셜 에이징(differential aging) 문제이다. 청색의 OLED가 문제의 주요 원인이다.

 

예를 들어, 많은 제조업체들이 OLED 디스플레이 설계에 사용하는 UDC의 인광성 OLED의 경우, 녹색과 적색은 ‘수백, 수천 시간’ 사용이 가능하지만, 아직 안정적인 청색 OLED를 생산하지는 못한다. 때문에 청색의 경우 디스플레이 제조사들은 5만 시간밖에 사용할 수 없는 형광 OLED 기술을 사용할 수 밖에 없다.

 

강렬한 색을 사용하는 프로그램은 색의 수명을 단축시키고, 청색의 배경이 사용된 경우에는 디퍼런셜 에이징의 문제를 악화시킨다. 또한 흰색을 표현하기 위해서는 모든 색의 OLED가 동시에 켜져야 하기 때문에, 흰 배경의 프로그램 또한 디스플레이의 수명을 단축시키고 더 많은 에너지를 소비한다.

 

UDC의 마온은 현재의 OLED 디스플레이가 모바일 애플리케이션이 요구하는 수준을 초과하며, TV에 적용되기에도 ‘충분하다'고 말한다. 그러나 삼성과 기타 디스플레이 생산업체들은 UDC 등의 OLED 생산업체들이 TV와 같은 수요에 맞춘 더 오래 지속되는 청색 OLED를 생산하도록 압박하고 있다. 이에 대해 마온은 UDC가 현재 노력 중이지만, 아직까지 5만 시간 넘게 지속되는 청색 OLED를 생산하는 것은 불가능 하다고 말한다.

 

견고하고 유연하게

이러한 문제점이 해결되고 대형 OLED 디스플레이의 대량생산 또한 가능해 진다면, 제조업체들의 다음 과제는 TFT 백판의 재료를 유리가 아닌 이보다 훨씬 얇고, 가볍고, 튼튼한 플라스틱이나 금속 판으로 바꾸는 것이 될 것이다.

 

몇몇 연구자들은 플렉서블 OLED(flexible OLED)가 LCD보다 생산비용을 줄일 수 있는 잠재 가능성이 있다고 말하며 그 근거로 기판에 트랜지스터 배열을 삽입하는 방식의 차이를 든다. 전통적인 방식에서 이는 마스크 정렬(mask alignment)이라 불리는 분리된 작업으로 진행되었으나, OLED의 경우 이는 ‘롤-투-롤(roll-to-roll)’ 프로세스라는, 기판 위에 배열을 그려 넣은 방식을 사용한다.

 

삼성, 소니 등은 이미 플렉서블 OLED 디스플레이 제품을 선보였고, UDC는 LG 디스플레이와의 협력을 통해 플렉서블 백판의 내구성에 큰 관심을 보여왔던 미 육군과 해군에 프로토타입 제품을 공급하였다.

 

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삼성은 지난 해 가을 단단한 프레임에 장착된 플렉서블 OLED를 시연했다.

 

군용 프로토타입 제품은 일반 OLED보다 조금 더 얇으며 약간 굴곡진 형태를 띈다. 그러나 UDC의 마온은 “아직 단단한 프레임 속에서 벗어나지 못했지만, 기술은 점점 발전하고, 우린 이를 작은 원통 안에 집어넣어 10만 번 이상 말았다 펼 수 있게 만들 것이다”라고 말했다.

#######

하지만 정말 유연하고 곡선화된 디스플레이 제품을 대량 생산하는 데에는 아직 몇 년이 더 걸릴 것이다. 라고 디스플레이서치의 콜그로브는 “이것이 상업화 되려면 3~4년은 있어야 한다”라면서, “2013년이나 되어야 첫 제품이 시장에 출시될 전망이다. 또한 UDC의 프로토타입처럼, 이 디스플레이들 또한 고정된 틀 안에 들어갈 것이다. 휘어지는 성질보다는 내구성이나 두께, 가벼운 무게에 초점이 맞춰진 채로 말이다”라고 말했다.

 

단기적으로는, 곡선 디스플레이 생산능력은 매끄러운 디자인의 OLED 스마트폰 생산에 이용될 것이다. 약간이지만 곡선 형태의 유리 스크린을 지닌 구글이 최근 출시한 넥서스 S(Nexus S)가 그 예이다.

 

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UDC는 미군을 위해 플렉서블 OLED 프로토타입을 개발했다.

 

기술적 문제는 제쳐 두고, 제조 업체들은 어떤 종류의 디스플레이를 대량 생산하건 그 전에 일정 수준 이상의 시장수요가 존재하는지 파악해야 한다. 평면 OLED 디스플레이의 시장은 휴대폰과 텔레비전이다. 플렉서블 OLED에 있어서는, 아직 연구가 필요하다.

 

또한 현재 매력적인 시장 수요가 존재하더라도, OLED 제조업체들은 아직 생산을 시작할 준비가 되지 않은 상태이다. 인사이트 미디어의 워너는 2011년, 삼성 등 OLED 제조업체들은 유리 기판을 사용하는 ‘5.5 세대’ 제조 시설을 완성하는데 전력을 기울일 것으로 예상하면서, “난 2012년 하반기 이전에 플렉서블 AM OLED를 만나볼 수 있을 것이라 기대하지 않는다. 그때가 되어서도 마찬가지일 것이다”라고 말했다.

 

앞으로의 밝은 전망

플렉서블 디스플레이 개발에 1~2년이 더 소요되겠지만, OLED는 이미 우리 곁에 존재한다. 지금까지의 시장은 수 많은 휴대폰들 간의 과도한 기술 경쟁이 이루어지는 공급자 주도적인 시장이었다. 세크리스트는 “삼성은 아직 고객들에게 충분한 OLED를 공급할 능력이 없다”라고 말한다.

 

그러나 삼성과 LG 디스플레이는 올 연말 소형 태블릿 사이즈의 디스플레이 생산 공장의 가동을 시작할 계획이다. AUO등 태국기업들의 투자 또한 빼먹을 수 없다. 올 연말을 기점으로 이 기술은 카메라나 스마트폰에 사용되며 폭발적인 성장을 할 전망이다. 또한 디스플레이서치는 최초의 OLED 태블릿 기기가 올 해안에 시장에 출시될 것이라고 예측한다.

 

이어 “애플마저 이 기술에 눈길을 돌리고 있다. OLED는 소형 기기들의 미래이다. 우리는 이미 프로토타입 노트북까지 목격했다”라고 말한다. rmitchell@computerworld.com



2011.04.04

주목 받는 디스플레이 기술 ④ : OLED

Robert L. Mitchell | Computerworld

최근에 구입한 멋진 스마트폰의 화면이 매우 밝고 선명하다면, 그것은 LCD가 아닐 수도 있다. 삼성 갤럭시 S나 구글의 넥서스 S, 그리고 HTC 드로이드 인크레더블 등은 OLED(Organic Light-Emitting Diodes, 능동형 유기발광 다이오드)를 채택한 제품들이다. 이는 기존 백라이트에 일반적으로 사용되어 오던 AM LCD(active-matrix LCD, 능동형 LCD)보다 빠른 반응 속도를 지녔으며, 더 얇고 가볍지만 색상 표현력이나 대비에 있어서는 더욱 우수한 성능을 보인다. 게다가 전력 소모율은 기존 제품의 1/4에 불과하다.

 

OLED가 개발된 지는 10년이 넘었지만 상용화 된 것은 불과 몇 년 전 일이다. 게다가 그 활용범위는 작은 크기의 스크린에 국한되어 있었다. 그러나 마켓 리서치 기관 디스플레이 서치(DisplaySearch)는 2010년에는 AM(능동형) OLED를 채택한 휴대폰이 400만 대나 출하 되었고, 올해 그 수치는 더욱 상승할 것이라고 전망했다.

 

또한 지금까지 LCD에 비해 월등히 높았던 OLED의 생산 비용 절감이 가능해짐에 따라 제조업체들은 이제 휴대폰뿐 아니라 태블릿이나 TV 등에도 이 기술을 활용할 수 있을 것으로 보인다.

 

AP41CA.JPGOLED의 또 다른 장점은, 단단하고 부서지기 쉬운 유리를 뒤 판으로 사용하는 LCD와 달리, 플라스틱이나 금속 막과 같은 유연한 기질 위에 디스플레이 매체(display media)를 설치할 수 있다는 점이다.

 

이로써 우리는 몇 년 내에 훨씬 가볍고 견고한 디스플레이를 만나볼 수 있을 것이며, 또 앞으로는 휘어지거나 심지어 둥그렇게 말아지는 디스플레이도 기대할 수 있을 것이다.

 

참고 : 가독성을 위해 필자는 이 글에서 AMOLED를 OLED로 줄여 표기하였다. PM OLED(Passive-matrix OLED, 수동형 OLED) 디스플레이는 오늘날 스마트 컴퓨팅 기기나 고성능 스크린에 활용되지 않는다.

 

밝고 빠르고 높은 에너지 효율을 향해

오늘날 상용화된 AMOLED는 유리 위에 디스플레이 미디어를 운반하는 AMTFT(active-matrix thin film transistor, 능동형 박막 트렌지스터)를 이용하는, LCD와 같은 형태의 전기적 공정을 기반으로 생산된다.

 

그러나 OLED 디스플레이는 LCD와 달리 빨강, 초록, 파란색의 빛을 발산하는 유기체 층을 가지고 있어 백라이트 또한 필요로 하지 않으며, 따라서 빛이 컬러 필터를 통과하는 과정을 거치지 않는다.  때문에 OLED 디스플레이는 더 밝고, 높은 에너지 효율을 나타낸다.

 

디스플레이 샌드위치

애리조나 주립대학의 FDC(Flexible Display Center, 굴절 디스플레이 센터)의 소장 니콜라스 콜라네리는 평면 디스플레이를 복잡한 물질 층이라고 설명한다. LCD를 예로 들면, 바닥은 주로 유리로 만들어진 기질로 구성되며, 그 위에 실리콘으로 만들어진 박막 TFT층이 올려진 형태이다. TFT층의 트렌지스터는 그 위에 놓인 액정 디스플레이 매체 층에 동력을 공급한다.

 

액정층을 활성화 시키는 TFT층에 대해 콜라네리는 ‘베니션 블라인드(venetian blind)처럼 작동한다'고 비유한다. 디스플레이 뒤에 위치한 백라이트에서 나온 빛은 액정을 통과하고, 또다시 컬러 필터를 통과하여 빨강, 초록, 파란색의 픽셀로 변한다. 이 픽셀이 최종적인 이미지를 구성하는 것이다.

 

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 UDC의 인광 OLED 기술의 이 디스플레이 스택.

이 레이어들은 기본적으로 모든 종류의 OLED와 동일하다.

 

OLED를 제작함에 있어 제조업체들은 액정과 컬러 필터를 두 개의 맞닿은 금속 사이의 4개 내지 7개의 일련의 유기 필름으로 대체하였다. 이 필름들은 겨우 수 천 옹스트롬(angstrom) 두께밖에 되지 않는데, 이는 LCD의 액정 부분에 해당하는 정도의 두께이다.

 

TFT 층은 전압을 통해 OLED 층에 동력을 공급한다. 콜라네리는 “OLED 층에 전류가 가해지면, 이로부터 빛이 방출된다”고 설명한다. 때문에 OLED는 TFT 층을 필요로 하지만, 대신 이 디스플레이 샌드위치는 백라이트나 컬러 필터는 필요로 하지 않는다.

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삼성은 초기 OLED 기반 스마트폰, 특히 갤럭시 S나 기타 스마트폰에 적용된 슈퍼 아몰레드(Super AMOLED) 기술 관련 시장의 선두주자이다. 터치 센서를 OLED 패널 ‘샌드위치' 속에 삽입 함으로써 삼성은 보통 터치-패널 오버레이(touch-panel overlay)가 들어가게 되는 유리(혹은 플라스틱) 층을 없애 전체 디스플레이의 두께를 줄일 수 있었다.

 

삼성은 슈퍼 아몰레드 플러스 라고 이름 붙여진 자신들의 신개념 디스플레이는 서브픽셀(sub-pixel) 수를 증가시켜 더 맑고 선명하며 햇빛 아래에서도 보기 편한 이미지를 구현한다고 발표했다. 슈퍼 아몰레드 플러스 디스플레이는 곧 출시될 삼성 4G LTE, 갤럭시 S 2, 인퓨즈 4G(Infuse 4G)등의 휴대폰에 장착될 예정이다.

 

지금까지 OLED 스크린의 생산은 수 인치 크기의 제품에만 국한되어 있었다. 하지만 이제는 그 규모가 확대될 수 있을 전망이다. 거대한 시장이 기다리고 있다. OLED는 기존 LCD나 플라즈마(plasma) TV보다 빠른 반응 속도, 넓은 시야, 더 나은 색상과 대비 등을 구현한다.

 

인사이트 미디어(Insight Media)의 애널리스트 캔 워너에 따르면, OLED는 방사층에서 양전하와 음전하가 결합해 빛을 방출하는 초 고속 양공(electron-hole) 상호작용에 의해 작동되는 반면, LCD는 그보다 훨씬 느린 반응속도를 보이는 액정 분자 집합의 유도전기장 왜곡을 통해 작동된다.

 

OLED 기술 공급 기업인 유니버셜 디스플레이(Universal Display Corp.)의 부사장이자 사업 본부장인 제니스 마온은 “OLED의 반응속도는 LCD보다 수 백, 아니 수 천 배 빠른 마이크로 세컨드(microseconds) 단위이다. 이는 반도체처럼 변환된다”라고 설명했다.

 

인사이트 미디어의 애널리스트 스티브 세크리스트는 LCD의 반응속도가 향상되어 2~30밀리 세컨드까지 떨어졌지만, OLED의 반응속도는 2 마이크로 세컨드에 불과하다며, “이는 속도의 규모와 관련된 문제이다. OLED는 그냥 빠른 것이 아니다. 놀랍도록 빠르다”라고 말했다.

 

성장하는 시장, 그리고 디스플레이

삼성이나 LG 디스플레이, AUO등의 제조업체들은 TV 시장이 요구를 충족 시키기 위하여 보다 큰 크기의 스크린 생산을 위한 제조 설비를 갖추어 나가는 데 박차를 가하고 있다.

 

대형 스크린을 개발하려는 시도는 재정비되어 시작되고 있다. 소니를 예로 들자면, 그들은 지난 2008년 11 인치 OLED TV인 XEL-1을 출시한 바 있다. 그러나 2,499 달러라는 가격표를 본 많은 소비자들은 발길을 돌렸고, 소니는 2010년 돌연 제품을 철수 시켰다.

 

당시 “우리는 현재 어떠한 상품 출시 계획도 가지고 있지 않다”라고 소니의 대변인은 밝혔다. 그러나 지난 4월 소니는 전문 비디오 제작자들을 타깃으로 한 7.4 인치 OLED 모니터 PVM-740을 출시하였다. 이 제품에는 3,549 달러라는 가격이 책정되었지만, 대중 TV 시장을 공략한 XEL-1에 비해 성공적인 제품이라는 평가를 받는다.

 

AP6CE4.JPG

소니의 11인치 XEL-1 OLED TV. 2008년에 출시됐으나 2010년 시장에서 철수됐다.

 

그러나 다른 기업들은 보다 공격적인 전략을 펼치고 있다. 삼성을 예로 들면, 트레이드 쇼를 통해 31 인치 OLED 디스플레이를 장착한 TV의 프로토타입을 공개했다.

 

디스플레이서치는 전반적인 시장이 로켓처럼 도약할 준비를 끝마쳤다고 말한다. 여러 조사기관들은 2010년 모든 종류와 사이즈의 OLED 제품 판매량이 전년 대비 20% 증가한 10억 달러에 달할 것이라고 예측하고, 또한 이 수치는 2017년 800억 달러에 이를 전망이라는 예측을 보였다.

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현재 OLED 시장은 스마트폰 등 소형기기용 디스플레이에서 강세를 보이는 삼성이 주도하고 있다. 시장 조사기관 아이서플라이(iSuppli)에 따르면, 삼성은 2010년 시장에 공급된 4,600만 개의 디스플레이 중 90%를 공급하였다. 애널리스트 비니타 잭칸월은 다른 제조업체들도 생산 설비를 갖추긴 했지만, ‘삼성만이 대량생산이 가능하다'고 보고있다.

 

잭칸월은 올 연말 20억 달러 규모의 새로운 공장의 가동이 시작되면 삼성의 생산량은 두 배로 증가할 것이라고 덧붙였다. 삼성 모바일 디스플레이 한국 지사의 대변인에 따르면 그들은 현재 350억 달러 규모인 제품 출하량을 2015에는 7,000억 달러까지 확대시킬 계획이다.

 

다음 세대의 디스플레이는 TV에 쓰일 정도로 크지는 않을 것이다. 대신 삼성은 올 연말까지 5~7인치 크기의 스크린 생산 비율을 줄이고, 대신 7인치 갤럭시 탭(현재는 LCD 스크린이 적용된)과 같은 태블릿 PC에 적합한 크기의 제품 생산에 힘을 쏟을 것이다.

 

해결되지 않은 문제점들

그러나 제조업체들이 대형 스크린의 대량 생산이라는 장애물을 극복하고 증가하는 수요를 충족 시킬 수 있을까? 스마트폰 사이즈의 스크린만 하더라도, OLED 기반 제품이 LCD 기반의 제품보다 20~50% 비싼 생산비가 든다. 디스플레이서치의 신형 디스플레이 테크놀로지 부서 부사장 제니퍼 콜그로브는 이 비용은 소비자가 부담하게 된다고 지적했다. 더욱이 10인치 이상의 제품에서는 OLED의 생산비가 5배 더 많다는 설명이다.

 

그러나, OLED 디스플레이의 구조가 LCD보다 만들기 쉽기 때문에 장기적인 관점에서는 이 기술에 충분한 가격 경쟁력이 있다고 덧붙였다.

 

OLED의 또 다른 문제점은, 빨강, 초록, 파란색을 표현하는 유기체의 수명이 다른, 이른바 디퍼런셜 에이징(differential aging) 문제이다. 청색의 OLED가 문제의 주요 원인이다.

 

예를 들어, 많은 제조업체들이 OLED 디스플레이 설계에 사용하는 UDC의 인광성 OLED의 경우, 녹색과 적색은 ‘수백, 수천 시간’ 사용이 가능하지만, 아직 안정적인 청색 OLED를 생산하지는 못한다. 때문에 청색의 경우 디스플레이 제조사들은 5만 시간밖에 사용할 수 없는 형광 OLED 기술을 사용할 수 밖에 없다.

 

강렬한 색을 사용하는 프로그램은 색의 수명을 단축시키고, 청색의 배경이 사용된 경우에는 디퍼런셜 에이징의 문제를 악화시킨다. 또한 흰색을 표현하기 위해서는 모든 색의 OLED가 동시에 켜져야 하기 때문에, 흰 배경의 프로그램 또한 디스플레이의 수명을 단축시키고 더 많은 에너지를 소비한다.

 

UDC의 마온은 현재의 OLED 디스플레이가 모바일 애플리케이션이 요구하는 수준을 초과하며, TV에 적용되기에도 ‘충분하다'고 말한다. 그러나 삼성과 기타 디스플레이 생산업체들은 UDC 등의 OLED 생산업체들이 TV와 같은 수요에 맞춘 더 오래 지속되는 청색 OLED를 생산하도록 압박하고 있다. 이에 대해 마온은 UDC가 현재 노력 중이지만, 아직까지 5만 시간 넘게 지속되는 청색 OLED를 생산하는 것은 불가능 하다고 말한다.

 

견고하고 유연하게

이러한 문제점이 해결되고 대형 OLED 디스플레이의 대량생산 또한 가능해 진다면, 제조업체들의 다음 과제는 TFT 백판의 재료를 유리가 아닌 이보다 훨씬 얇고, 가볍고, 튼튼한 플라스틱이나 금속 판으로 바꾸는 것이 될 것이다.

 

몇몇 연구자들은 플렉서블 OLED(flexible OLED)가 LCD보다 생산비용을 줄일 수 있는 잠재 가능성이 있다고 말하며 그 근거로 기판에 트랜지스터 배열을 삽입하는 방식의 차이를 든다. 전통적인 방식에서 이는 마스크 정렬(mask alignment)이라 불리는 분리된 작업으로 진행되었으나, OLED의 경우 이는 ‘롤-투-롤(roll-to-roll)’ 프로세스라는, 기판 위에 배열을 그려 넣은 방식을 사용한다.

 

삼성, 소니 등은 이미 플렉서블 OLED 디스플레이 제품을 선보였고, UDC는 LG 디스플레이와의 협력을 통해 플렉서블 백판의 내구성에 큰 관심을 보여왔던 미 육군과 해군에 프로토타입 제품을 공급하였다.

 

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삼성은 지난 해 가을 단단한 프레임에 장착된 플렉서블 OLED를 시연했다.

 

군용 프로토타입 제품은 일반 OLED보다 조금 더 얇으며 약간 굴곡진 형태를 띈다. 그러나 UDC의 마온은 “아직 단단한 프레임 속에서 벗어나지 못했지만, 기술은 점점 발전하고, 우린 이를 작은 원통 안에 집어넣어 10만 번 이상 말았다 펼 수 있게 만들 것이다”라고 말했다.

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하지만 정말 유연하고 곡선화된 디스플레이 제품을 대량 생산하는 데에는 아직 몇 년이 더 걸릴 것이다. 라고 디스플레이서치의 콜그로브는 “이것이 상업화 되려면 3~4년은 있어야 한다”라면서, “2013년이나 되어야 첫 제품이 시장에 출시될 전망이다. 또한 UDC의 프로토타입처럼, 이 디스플레이들 또한 고정된 틀 안에 들어갈 것이다. 휘어지는 성질보다는 내구성이나 두께, 가벼운 무게에 초점이 맞춰진 채로 말이다”라고 말했다.

 

단기적으로는, 곡선 디스플레이 생산능력은 매끄러운 디자인의 OLED 스마트폰 생산에 이용될 것이다. 약간이지만 곡선 형태의 유리 스크린을 지닌 구글이 최근 출시한 넥서스 S(Nexus S)가 그 예이다.

 

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UDC는 미군을 위해 플렉서블 OLED 프로토타입을 개발했다.

 

기술적 문제는 제쳐 두고, 제조 업체들은 어떤 종류의 디스플레이를 대량 생산하건 그 전에 일정 수준 이상의 시장수요가 존재하는지 파악해야 한다. 평면 OLED 디스플레이의 시장은 휴대폰과 텔레비전이다. 플렉서블 OLED에 있어서는, 아직 연구가 필요하다.

 

또한 현재 매력적인 시장 수요가 존재하더라도, OLED 제조업체들은 아직 생산을 시작할 준비가 되지 않은 상태이다. 인사이트 미디어의 워너는 2011년, 삼성 등 OLED 제조업체들은 유리 기판을 사용하는 ‘5.5 세대’ 제조 시설을 완성하는데 전력을 기울일 것으로 예상하면서, “난 2012년 하반기 이전에 플렉서블 AM OLED를 만나볼 수 있을 것이라 기대하지 않는다. 그때가 되어서도 마찬가지일 것이다”라고 말했다.

 

앞으로의 밝은 전망

플렉서블 디스플레이 개발에 1~2년이 더 소요되겠지만, OLED는 이미 우리 곁에 존재한다. 지금까지의 시장은 수 많은 휴대폰들 간의 과도한 기술 경쟁이 이루어지는 공급자 주도적인 시장이었다. 세크리스트는 “삼성은 아직 고객들에게 충분한 OLED를 공급할 능력이 없다”라고 말한다.

 

그러나 삼성과 LG 디스플레이는 올 연말 소형 태블릿 사이즈의 디스플레이 생산 공장의 가동을 시작할 계획이다. AUO등 태국기업들의 투자 또한 빼먹을 수 없다. 올 연말을 기점으로 이 기술은 카메라나 스마트폰에 사용되며 폭발적인 성장을 할 전망이다. 또한 디스플레이서치는 최초의 OLED 태블릿 기기가 올 해안에 시장에 출시될 것이라고 예측한다.

 

이어 “애플마저 이 기술에 눈길을 돌리고 있다. OLED는 소형 기기들의 미래이다. 우리는 이미 프로토타입 노트북까지 목격했다”라고 말한다. rmitchell@computerworld.com



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