OLED 핵심 자체발광 소자 1980년대 등장
발광 유기화합물로 영상신호 처리… 능동ㆍ수동형 구분
미국 코닥사 첫 특허… 2000년대부터 한국이 시장주도

최근 국내 삼성전자와 LG전자를 비롯해 일본 소니 등 가전 업체들이 차세대 TV로 유기발광다이오드(OLED) TV에 주목하고 있습니다. 또 모바일폰 제조사들은 프리미엄 휴대전화에 OLED 디스플레이를 적용한 제품을 잇따라 내놓고 있고, 소비자들로부터 큰 관심을 받고 있습니다.

삼성전자는 최근 독일 베를린에서 열린 유럽 최대 가전전시회 `IFA 2009에서 31인치와 14.1인치 OLED TV 시제품을 선보였고, LG전자는 연말에 출시할 15인치 OLED TV를 미리 선보였습니다.

디스플레이 개발역사를 보면 과거 브라운관(CRT)에서 이제 LCD가 왕좌를 차지했고, 다음 왕좌에 오를 후보 1순위로 OLED가 꼽히고 있습니다. 최근 각광받고 있는 OLED 디스플레이는 무엇이고, 어떻게 개발됐는지 OLED의 개발 역사에 대해 알아보겠습니다.

◇OLED 디스플레이란=LCD가 백라이트를 통해 받은 빛을 액정이라는 매개체를 통해 영상신호를 처리하는데 비해 OLED(Organic Light Emitting Diode)는 전기를 흘려주면 자체적으로 발광하는 특성을 지닌 형광 또는 인광 유기화합물을 얇게 펴발라 영상신호를 처리하는 디스플레이 기술입니다.

OLED는 다시 수동형(Passive Matrix)인 PM OLED와 능동형인(Active Matrix) AM OLED로 나뉩니다. PM OLED는 한 라인 전체가 한꺼번에 발광해 구동하는 라인 구동방식이며, AM OLED는 각 발광소자가 개별적으로 구동하는 개별 구동방식으로 최근 OLED 디스플레이 주를 이루고 있습니다.

◇OLED 디스플레이 개발 역사=1879년 에디슨이 최초로 전기를 빛으로 바꿔주는 필라멘트 방식의 전구를 개발하고, 1897년 칼 페르디난드 브라운 박사가 대형 진공관을 이용해 전기를 빛 영상신호로 변환해주는 브라운관(CRT)을 개발한 이래 전기를 빛으로 바꿔 디스플레이로 사용하는 기술은 끊임없이 연구 개발돼 왔습니다.

1950년대 과학계에서 특수한 유기물질에 전기성질이 있다는 사실이 발견됐고, 1973년엔 그 유기물질이 처음으로 개발됐다고 합니다. 유기화합물반도체, 유기 전자공학은 이 때부터 활발히 연구되기 시작했죠.

그러던 중 1982년 현재 미국 레체스터대학 교수로 있는 코닥의 칭 탕(C.W Tang) 박사가 태양광을 받아 전기를 생성하는 유기태양전지 개발에 몰두하던 중 2층 구조로 된 유기박막 OLED 소자를 개발해 세계 처음 특허를 출원했습니다. 그러나 당시 개발된 OLED소자는 전기를 빛으로 바꾸주는 효율이 너무 낮았습니다.

1987년 칭 탕 박사는 와트당 1루멘의 빛을 내는 OLED소자를 개발했고, 이 때부터 본격적인 OLED소자 연구가 시작됐고, 이듬해 코닥은 형광색소를 도핑해 다양한 색깔을 낼 수 있는 OLED소자를 개발합니다.

1990년엔 영국 캠브리지대의 리처드 프렌드 교수가 고분자(Polymer) LED에서도 전기를 가하면 빛이 나온다는 사실을 발견하고 PLED를 개발합니다. 1990년대 초반부터 일본 파이오니어가 칭 탕 박사와 라이선스 계약을 맺고 본격적으로 OLED 상용화 기술개발에 나서는 등 일본 전자 기업들이 잇따라 OLED 상용화에 매진하기 시작합니다.

우리나라에선 1995년 LG화학이 OLED 개발 프로젝트를 처음 진행했습니다. 그러나 대부분 사업화에 실패했습니다. 이 와중에 1998년 프린스턴 대학에서 기존 형광유기재료보다 효율이 3∼4배 더 높은 인광물질로 OLED를 개발하는데 성공했고, 이후 2000년 산요와 코닥이 공동 개발한 5.5인치 QVGA급 AM OLED 디스플레이 시제품을 발표하면서 OLED 디스플레이 상용화에 본격적인 서광이 비추기 시작합니다.

2000년대 들어서부터 세계 OLED 기술개발의 중심지가 한국으로 이동했습니다. 2002년 삼성SDI가 2.2인치 양면 발광 AM OLED를 개발했고, 2005년엔 삼성전자가 40인치 AM OLED TV 시제품을 내놨고, 같은해 LG전자와 LG디스플레이는 20.1인치 AM OLED 패널을 개발하기도 했습니다. 2007년엔 삼성SDI(현재 삼성모바일디스플레이)가 AM OLED 대량 양산에 들어가고, LG디스플레이도 대량 양산체제를 갖추기 시작하는 등 현재 세계 OLED 디스플레이 시장을 한국이 주도해나가고 있습니다.

김승룡기자 srkim