[알아봅시다] 디스플레이 진화

[알아봅시다] 디스플레이 진화

OLED, 휘는 화면 구현 `일등공신`
스스로 빛내고 색 표현 가볍고 휴대성 뛰어나 꿈의 디스플레이 각광

TV와 스마트폰의 역사는 디스플레이의 진화를 고스란히 담고 있습니다. 국내 첫 TV는 금성사(현 LG전자)가 1966년에 출시한 흑백 TV이고, 국내 첫 컬러 TV는 8년 후인 1974년에 한국나쇼날에 의해 생산됐습니다. 2002년에는 LCD TV가 등장해 디지털 TV시대를 맞이하게 됐습니다. 그 후 2006년에 LED TV, 2009년에 3D TV, 2011년에 스마트 TV가 등장했습니다.

휴대폰 역시 초창기 흑백의 2줄 LCD가 현재 65000컬러에 13줄 LCD TFT의 고화질의 컬러 LCD로 발전했습니다. 최근 디스플레이 기술의 진보는 빠르고 과감해지고 있으며, 이에 따라 TV와 스마트폰은 혁신적으로 진화했습니다.

1세대 디스플레이 CRT(Cathode Ray Tube: 음극선관) 당시에는 아날로그 방식으로 전자빔을 통해 전기신호를 영상으로 변환하여 표시되는 방식이었습니다. CRT는 전자총, 형광면, 섀도우 마스크로 구성된 특수진공관으로, 전자총에서 발사된 3색의 전자빔이 섀도우 마스크에 의해 형광면에 도달하는 방식입니다. 진공상태의 패널 유리 내부의 형광면에는 적(R), 녹(G), 청(B) 3색 발광체가 규칙적으로 도포 돼 있어 전자빔이 도달하면 색깔을 내게 되는 것입니다.

이후 TV시대의 획기적인 한 획을 그은 LCD(Liquid Crystal Display: 액정표시장치)가 등장합니다. LCD는 유리 기판 사이에 액정이 들어있는 패널을 이용한 영상장치로 백라이트, 액정, 컬러필터 등 3단계 부품소재로 이뤄집니다. 백라이트는 LCD가 스스로 빛을 낼 수 없기에 필요한 별도의 광원 역할을 하는 부품으로, BLU(Back Light Unit: 백라이트유닛)라고도 합니다.

최근 차세대 디스플레이로 주목받는 OLED(Organic Light Emitting Diode)는 전류를 인가하면 스스로 빛을 냄과 동시에 색을 표현할 수 있는 이상적인 디스플레이로 우리가 현재 가장 많이 접하는 LCD 방식과 달리 백라이트 및 컬러필터 등의 부가적인 부품이 필요 없는 것이 장점입니다. 따라서 OLED는 가볍고 얇으면서도 높은 에너지 효율을 가진 꿈의 디스플레이로 불리고 있습니다.

하지만 사실 이 같은 디스플레이 발전은 빛과 색을 내는 방법, 즉 발광 소재의 기술 진화가 이뤄졌기에 가능했습니다. 예를 들어 스스로 발광할 수 있는 OLED의 경우, 유기물과 유기물을 구동할 수 있는 복층의 회로층으로 이뤄져 있습니다. 음극에서 전자를 내면 전하 수송층을 통해 전자가 운반되며, 반대편 기판의 양극에서는 정공층을 통해 홀을 주입하고 운반시키게 됩니다. 발광층에 있는 유기물질들은 양극으로부터 이동된 전자와 홀이 결합되며 자체적으로 아름다운 자연색을 구현하게 되는 것입니다.

OLED를 구성하는 각 층의 특수 소재에 의해 차별화 된 디스플레이가 개발됨에 따라 기업 경쟁력의 원천도 공정기술에서 소재기술로 전환되고 있습니다. 발광 소재는 차별화 되고 경쟁력 있는 디스플레이를 구성하는 핵심소재로 꼽히고 있으며, 그 중요성이 점차 커지고 있습니다. 이에 따라, 기업들도 발광층, 정공층, 수송층의 각 층에 들어가는 각종 소재 기술의 연구, 개발에 아낌없는 투자를 하고 있는 상황입니다.

다우케미칼의 경우 LED의 가장 중요한 소재인 빨강, 파랑, 초록색의 발광유기물질을 공급하는 발광층 형광소재 글로벌 선두 기업으로, 모바일기기와 일부 소형 디스플레이의 OLED 기술에서 디스플레이의 수명을 늘려주고 전력 소모를 크게 낮춘 RGB 발광 소재에 경쟁력을 갖추고 있습니다. 특히 이들은 외국 기업임에도 한국에 R&D와 개발, 생산 공장을 모두 갖추고 있습니다. 한국 시장의 성장 잠재력을 높이 평가했기 때문입니다.

국내 기업 가운데는 제일모직이 전자를 발광층으로 이동시켜주는 수송층 재료 분야를 회사의 주력사업으로 내세우면서 최근 발 빠른 연구개발을 진행 중입니다. 작년 경북 구미에 위치한 전자재료사업장에 OLED소재 생산라인을 구축하기 위해 총 200억원을 투자했으며, 수송층 분야에도 108억원을 투자했습니다.

제일모직은 아울러 작년 하반기부터 중소형 AMOLED용 재료를 삼성SMD에 공급하고 있으며, 올해 초에는 AMOLED용 재료(ETL) 소재개발에도 성과를 거뒀습니다. 또한, 이방성도전필름(액정 디스플레이 유리에 드라이버IC를 전기ㆍ물리적으로 연결하기 위해 사용)과 편광필름 등 OLED 소재 생산 라인업을 강화하고 관련 연구개발(R&D)에도 힘쓰고 있습니다.

한편 미래 디스플레이의 진화는 영화에서만 볼 수 있었던 투명하고 접히는 일명 플렉서블로 향하고 있습니다. 평판 디스플레이를 잇는 3세대 디스플레이로 OLED를 활용해 생산이 가능합니다. 기존의 유리 기판이 없기 때문에 무게가 절대적으로 가벼워지며, 접을 수 있어 휴대성도 뛰어납니다.

삼성디스플레이는 이미 플렉서블 디스플레이 생산을 위한 준비에 박차를 가하고 있습니다. 삼성전자는 이미 지난 1월 미국 라스베이거스에서 열린 소비자 가전쇼(CES)에서 플렉서블 디스플레이를 적용해 화면이 휘거나 접히는 스마트폰을 내놓아 세계를 놀라게 하기도 했습니다.

플렉서블 디스플레이가 상용화되면 접어놨던 디스플레이를 주머니 속에서 꺼내 마치 신문을 보듯 편하게 볼 수 있게 되며, 또 굳이 가지고 다니지 않아도 건물 유리창이나 버스 창문에서도 영상을 볼 수 있는 세상이 열립니다. 진정한 `스마트 디스플레이' 시대가 열리는 것입니다.