해피레포트 - [테마특강]차세대 디스플레이(OLED)

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[테마특강]차세대 디스플레이(OLED)

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필자 이충훈 경희대학교 화학과 졸업 동경대학교 공학부 응용화학과 박사 한국과학기술연구원 연구원 삼성SDI 수석연구원 현재 (주)모디스텍 대표이사 경희대학교 정보디스플레이학과 겸임교수 디스플레이는 내부에 어떤 내용물을 저장 할 수도 없고 사람들의 호기심을 자극하는 화려한 디자인도 없지만 IT 및 가전 산업의 꽃으로 자리매김하고 있다. 현 시대가 반도체의 발달에 의해 컴퓨터가 발달하고 다양한 정보를 저장 할 수 있게 돼 대용량의 정보를 표시하는 디스플레이의 발달은 필연적인 결과이기 때문이다. 디스플레이를 분류하는 방식은 여러가지가 있으나 그중에서 TV와 모니터의 2가지로도 나눌 수 있다. 아날로그 방식을 사용하는 기존의 TV는 방송국에서 일방적으로 송신하는 뉴스나 드라마 등을 수신해 그 내용을 보여주는 매체로서 사용된다. 이에 반해 모니터는 컴퓨터와 연결되어 문서작업과 그래픽작업, 정보 검색 등 기기와 인간이 쌍방향 자료 교환을 할 수 있게 해준다. 그러나 디지털 방송은 양방향 TV 시대를 염두에 두고 규격 제정이 이뤄져 이제 TV로도 시청자와 방송 제작자 등이 서로 대화할 수 있는 시대도 열릴 전망이다. ◇콘텐츠와 디스플레이 TV로서만 사용되던 브라운관은 1980년 초부터 개인용 컴퓨터의 발달과 함께 책상위의 모니터로서 사용되기 시작했으며, 얇고 가벼운 액정디스플레이(LCD)를 사용하는 노트북 PC는 1990년대 초부터 휴대성을 장점으로 보급이 시작됐다. 1990년대 중반에서부터는 마이크로소프트사 윈도(Windows) 기반 오피스(Office)를 이용한 문서/그래픽 작업과 인터넷에 의한 막대한 정보 수집이 용이해지면서 더욱 크고 해상도가 뛰어난 모니터를 요구하게 되었다. 모니터의 크기 확대는 책상위의 사무 공간 축소와 전자파라는 복병에 의해 브라운관의 시장 점유율을 감소시키는 계기가 됐다. TFT-LCD는 대용량 정보 및 콘텐츠의 표시 용이성, 휴대성에 의해 브라운관에 비해 화질과 색상 등 모든 특성이 열악하고 가격이 몇 배나 비쌌음에도 시장에 점차 널리 보급되고 있다. ◇모바일 라이프와 디스플레이 시대가 요구하는 디스플레이는 그 시대에 발달되는 콘텐츠를 적절히 나타낼 수 있는 특성에 의해 좌우 된다. 최근 와이어리스 기술의 향상은 기존의 유선랜에 의한 정보교환 방식을 무선랜을 통한 이동형으로 진화 시키고 있다. 유선 전화기가 무선 방식의 휴대폰으로 바뀌었으며, 노트북과 PC로만 수신되던 인터넷 정보가 PDA와 휴대폰에서도 수신이 가능해지고 있다. 휴대폰의 로밍 서비스는 자국에서 사용하던 개인 휴대폰을 극한 지역이나 사막과 같은 고온지역에서도 사용할 수 있게 해주고 있다. 뿐만 아니라 무선인터넷을 통한 동영상 서비스는 휴대폰으로 영화를 즐길 수 있게 해 주고 있다. ◇차세대 디스플레이 OLED 지구 어느 곳에서든 지역의 이동에 관계없이 통화하며, 위성DMB를 통해 동영상을 무리 없이 볼 수 있는 최적의 디스플레이는 밝은 환경에서도 화질 특성의 저하가 일어나지 않는 디스플레이어야 하며, 이는 스스로 빛을 내는 디스플레이가 최적의 기술이다. 자체 발광 특성을 보이며 휴대폰과 같은 모바일기기에 탑재 가능한 것은 LCD가 아닌 유기발광다이오드(OLED:Orgnic Light-Emitting Diode)뿐이다. OLED는 백라이트 등 별도의 광원을 필요치 않는 자체 발광, 15V 이하의 저전압 구동, 높은 휘도와 효율, 10 ㎲ 이하의 빠른 응답속도, 170° 이상의 광시야각 등의 많은 장점을 가지고 있어서 LCD와 플라즈마디스플레이(PDP)의 단점을 극복할 수 있는 차세대 평판 디스플레이로 LCD, PDP에 이은 FPD의 또 하나의 기대주로 부각되고 있다. OLED는 그 기본구조가 간단해 제작이 용이하고 궁극적으로 두께 1 mm 이하의 초박형으로 제조가 가능하다. 또한 곡면의 영상표시 및 두루마리식 보관이 가능하며 생산가가 저렴한 플렉서블(Flexible) 디스플레이에 적합하기 때문에 관련 연구가 전 세계적으로 활발히 진행 중이다. 특히 OLED는 기존의 디스플레이가 한쪽 면에만 화면 구성이 가능한 것에 비해 양쪽 면에서 모두 화면을 볼 수 있는 양면 디스플레이와 디스플레이 뒷면을 투과해서 볼 수 있는 투명 디스플레이의 제조가 가능하다. 자동차 앞 유리에 계기판과 네비게이터를 만들고 수족관을 디스플레이로 바꿀 수 있는 유일한 꿈의 디스플레이이다. ◇ OLED 시장 전망 미국의 디스플레이 시장 조사 기관인 SRI와 디스플레이서치는 대략 2003년도 OLED 세계 시장을 약 3,000억원, 2010년도는 약 4조원 정도로 추정하고 있다. 그러나 한국을 대표하는 삼성OLED(구 삼성SNMD)가 2003년도 수동형(PM:Passive Matrix)-OLED 매출을 약 2,500억원 정도를 달성했으며 세계 시장 점유율이 약 30%인 점을 고려하면 2003년도 PM-OLED 세계 시장은 약 7000억원 정도로 예상된다. 실적이 시장 조사기관의 전망을 크게 앞지르고 있는 셈이다. 2004년도 1/4분기에 삼성OLED가 370x400mm 기판 사이즈 증착기 한대로 약 1,000억원의 매출 실적을 달성했으며 2호기가 본격적으로 가동되면 단일 회사에서 6,000억원 정도의 매출이 이루어져 전 세계 톱 메이커로서 자리 잡을 것으로 판단된다. 또한 LG전자, 오리온전기등이 본격적인 생산을 시작했으며 후발업체인 코오롱에서 생산이 시작되면 2004년 한국내 총 PM-OLED 생산량은 1조원의 매출까지도 기대되고 있다. 현재 국내 휴대폰에 탑재되는 PM-OLED가 물량 부족인 것을 감안하면, 생산된 PM-OLED의 대부분은 국내에서 사용될 것으로 예상된다. 현재 휴대폰 외부 창에 사용되는 PM-OLED는 약 1인치이며, 일반적으로 PM-OLED가 그래픽 화면을 나타내는 디스플레이로서 제조 가능한 화면 크기는 약 2인치 정도로 보고 되고 있다. 이의 실현을 위해 휴대폰용 2인치급 PM-OLED가 개발중에 있으며, 하반기부터 판매될 예정이다. 현재 휴대폰에는 LCD가 사용되고 있으나, PM-OLED가 해상도를 제외한 대부분에서는 TFT-LCD를 능가하는 화질을 보유하고 있는 점을 감안하면 2005년도 예상 약 5억대의 휴대폰 시장에서 PM-OLED는 연간 시장 팽창률을 연 100% 이상으로 신장할 수 있을 것이다. 이러한 폭발적인 신장에 덧붙여 해상도 개선이 더욱 용이한 능동형(AM:Active Matrix) OLED의 생산이 본격적으로 시작될 2005년 이후에는 시장 증가가 어느 정도가 될지 예축이 불가능한 상태이다. ◇ OLED 업체 동향 PM-OLED에서는 사이즈 한계가 거의 결정되어져 있어 재료 수명 향상에 의한 디스플레이의 자체 수명 개선과, 수율을 증대시키기 위한 공정 시간 단축과 불량 원인 규명/해결책 확보에 대부분의 회사가 힘을 쏟고 있다. AM-OLED는 아몰퍼스실리콘을 이용한 방식과 폴리실리콘을 이용한 방식 모두 활발히 개발중에 있다. 국내에서는 초기에 삼성SDI와 LG필립스LCD의 주도로 폴리실리콘을 이용한 AM-OLED가 개발되었으나 현재는 삼성전자가 아몰퍼스실리콘 방식의 AM-OLED 진영에 가세하여 디스플레이 개발에 박차를 가하고 있다. 최근에는 삼성SDI가 17인치 AM-OLED 개발에 성공하여 2004년도 SID에서 발표를 하였고, 삼성전자는 14인치 AM-OLED를 개발 완료했다. 엘지그룹은 외부 발표를 최대한 억제하고 있어 개발 수준은 파악되고 있지 않으나 국내 최초로 4세대급 폴리실리콘 TFT를 양산할 수 있는 장비를 구미에 구축중에 있다. 일본에서는 소니와 엘디스를 비롯해, 산요, 마쯔시타, 세이코엡슨 등 대기업들이 모두 가세해 있다. 한국과 일본의 대기업 모두 TFT-LCD를 이은 차세대 디스플레이로 인정하고 대규모 개발과 투자를 진행중에 있다. 한국디스플레이조합 OLED분과(위원장 정호균전무 삼성SDI 기흥연구소)가 2003년도 발간한 발전전략 보고서에 의하면 OLED는 30인치 규모의 TV 시장에서 최고의 경쟁력을 보유한 것으로 나타났다. 아직 발광재료의 수명(white 기준)은 약 1만 시간 정도이나 일반 영상중에서 적·녹·청 각 픽셀의 휘도는 최대밝기 대비 30-50%인 점을 감안하면 TV에서 실제 수명은 20,000시간을 넘을 것으로 추정되며, PDP와 버금가는 발광휘도와 응답속도, 그리고 LCD 보다 낮은 소비전력을 고려하면 대형 TV시장에서 경쟁력을 충분히 확보하고 있는 것으로 보고하고 있다. ◇차세대 성장 동력 천연자원이 부족한 한국 실정에서 반도체와 디스플레이, 소프트웨어, 무선기기등의 고부가가치 산업은 한국의 미래를 보장하는 주요한 성장 동력 산업이다. 이들 산업을 하나의 단어로 축약하면 정보산업이다. 지금까지 한국에서의 정보산업은 미국과 일본의 기술을 도입하거나 개량하여 생산했으나 OLED는 그 기술 수준이 선진국과 대등한 관계에 있다. OLED 세계 1위를 발판으로 한국이 동북아의 IT 허브로서 확고한 자리를 구축하기 위해서는 산,학연의 긴밀한 협조와 정부의 강력한 정책적 지원이 필요하다.. mdtyi@modistech.com

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