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OLED(유기발광 다이오드)란 빛을 내는 층이 단백질 등의 유기화합물로 돼 있는 박막 발광 다이오드를 말한다. 2002년 일본 NEC가 개발했는데 놀라운 성능을 갖고 있다.
밝은 빛에서도 최도 160도까지 넓은 가시 각도를 가지고 있으며, 기존 LCD와 비교해 약 1천 배 빠른 반응속도를 지니고 있고, 유기화합물을 활용해 훨씬 더 얇고 가볍게 만들 수 있어 다양한 제품에 적용이 가능하다. TV, 노트북, PDA, DVD 플레이어, 디지털 카메라, 휴대전화 등 제품 개발에 따라 그 활용 폭이 무궁무진하다고 할 수 있다.
다만 제작비용이 비싸다는 것이 흠이다. 때문에 스마트폰이나 MP3 디스플레이 같은 소형 디스플레이 시장에서 주로 활용되고 있는데, 지금 생산비를 줄이기 위한 연구가 활발하게 이뤄지고 있어 향후 세계를 지배할 ‘꿈의 디스플레이’란 평가를 받고 있다.
소형 모바일 디스플레이 수요 급증
OLED는 크게 PM OLED(수동형 유기발광 다이오드)와 AM OLED(능동형 발광 다이오드)로 분류된다. 특히 AM OLED 분야에서는 한국산 제품이 두각을 나타내고 있다. 이 기술은 최근 한국공학한원이 선정한 ‘한국의 60년을 이끈 100대 기술’에 포함됐다.
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| ▲ AM OLED 의 발광원리 및 소자구조 |
충남 천안에 있는 삼성모바일디스플레이(SMD) 공장에서는 세계 AM OLED 수요의 98% 이상을 공급하고 있다. 더구나 최근 스마트 선풍에 따라 소형 모바일 디스플레이 수요가 급증하고 있어 미래 시장전망도 매우 밝은 편이다.
일본, 대만 등 경쟁국에서 이 시장에 투자를 확대하며 생산라인을 증설하고 있지만, 한국산 제품의 강세를 극복하기에는 많은 시일이 걸릴 것으로 보인다.
삼성경제연구소 박성배 수석연구원은 “AM OLED은 라인에 경험과 노하우로 미세 조정을 반복해야 하는 공정이 포함돼 있어 후발기업이 시장에 진입하기가 매우 어려운 사업”이라고 말했다. 1 제곱인치 당 수백 개의 발광화소가 균일하게 형성되지 않으면 화면의 일부분이 밝거나 어두워지고, 패널 수명이 급속히 단축된다는 것.
AM OLED는 음극과 양극에서 나온 전자와 정공(hole)이 만날 때 빛이 발생하는 원리를 이용하고 있는데, 발광화소는 음극, 양극, 전자·정공 주임층, 전자·정공 수송층, 발광층 등 여러 개의 서로 다른 물질들이 복층 구조를 형성하고 있다.
재료비가 낮고 감가상각비가 높은 AM OLED 산업의 특징 역시 선·후발 업체 간의 격차를 높이는 요인이다. 재료비 비중이 낮은 장치산업의 경우 투자 시점이 늦은 후발업체는 선발업체와의 감가상각비 및 수율격차로 비용 부담이 증가한다. DRAM의 경우가 대표적인 사례다.
우리 나라는 장비 부문에서도 단연 강세를 보이고 있다. 결정화, 검사, 물류, 봉지(Encapsulation) 등 대부분의 장치를 한국의 업체들이 공급하고 있다. 증착 장비는 그동안 일본 토키(Tokki)사가 공급해왔으나 현재 한국 장비업체인 SFA와 SNU가 삼성모바일디스플레이와 공동으로 5.5세대 장비를 개발 중에 있다.
현재 삼성모바일디스플레이 AM OLED제품의 국산화율은 60%이며 오는 2013년까지 이를 80%까지 끌어올린다는 계획이다.
플렉시블, 투명 디스플레이 제작 가능
올 들어서는 LG전자도 장비개발에 가세했다. 지난해 말 미국 광학기기 전문업체인 이스트만코닥의 OLED 사업부문을 인수한 LG전자는 LG디스플레이를 통해 올해 OLED TV를 출시했으며, 주성엔지니어링과 함께 AM OLED 증착부문 5.5세대 장비를 개발 중에 있다.
박성배 수석연구원은 현재 경쟁이 가장 치열한 분야로 플렉시블 기판을 꼽았다. 박 수석연구원은 “2008년까지 일본이 44개, 한국이 35개, 미국이 17개 특허를 출원했는데, 최근 플라스틱 기판에 유기소재를 프린트하기 위한 장비도 속속 개발 중에 있다”고 말했다.
소재 분야에서도 치열한 경쟁이 벌어지고 있다. 특히 수익성이 좋은 발광체 시장에서 제일모직, LG화학, 두산전자, 덕산하이메탈, 대주전자재료, SFC 등 한국 업체들이 다우케미컬, 듀폰, 이데미추 코산, UDC 등 글로벌 기업과 경합을 벌이고 있다.
AM OLED 기술은 IT산업 발전에 따라 갈수록 그 응용 폭이 넓어지는 강점을 지니고 있다. 예를 들어 AM OLED 발광소자를 딱딱한 유리기판이 아닌 플라스틱과 같은 유연한 기판에 도포할 경우 플렉시블(Flexible) 디스플레이로의 진화가 가능하다.
AM OLED 기반의 플렉스블 디스플레이는 색상 구현이나 영상 재생 등의 제약이 없이 생생한 정보를 전달할 수 있는 장점이 있다. 또 필름이나 필터가 필요 없어 빛 투과율이 매우 높고 색감이 좋은 투명 디스플레이 패널 제작에도 활용된다. 창문, 쇼윈도, 거울 등에 적용, 공간적 한계를 극복할 수 있다.
한편 문제도 제기되고 있다. 현재 규리기판 위 박막트랜지스터에서 전자의 이동속도를 높이기 위해 레이저빔으로 기판을 결정화하는 기술을 개발해 놓고 있는데, 반복 스캔으로 인해 장시간이 소요돼 생산성 저하 문제를 안고 있다.
또한 발광소자의 균일한 형성을 위해 금속 마스크를 통해 증착하는 기술을 개발해 놓았지만 마스크가 커짐에 따라 중간 부분이 휘어져 불량률이 높아지고 있다.
그러나 더 우려되는 것은 기술력을 과신, 과거 소니의 사례처럼 기술력을 과신해 2007년 세계 최초의 OLED TV인 소니 ‘XEL-1’을 내놓고도, 대당 2천500달러라는 비싼 가격으로 인해 시장에서 큰 호응을 받지 못하는 것이다.
박 수석연구원은 “규모가 급증하고 있는 중국 등 신흥시장을 공략하기 위해 국산제품이 가격경쟁력을 확보할 필요가 있다”며, “이를 위해 협력업체와의 정보 공유를 통해 AM OLED 시장의 경쟁력을 더 확충해나가야 한다”고 말했다. | 
저작권자 2010.12.20 ⓒ ScienceTimes
