[OLED 디스플레이] 차세대 디스플레이 White OLED … 고효율, 디자인 유연성으로 주목 1 - WOLED 기술 동향

[OLED 디스플레이] 차세대 디스플레이 White OLED … 고효율, 디자인 유연성으로 주목 2 - WOLED 소자 기술

최근 White OLED(WOLED)를 이용한 AMOLED TV 및 조명 제품이 빠른 속도로 증가하고 있어 기술적으로도 큰 관심을 받고 있다. White OLED는 고효율, 친환경, 디자인 유연성 등 다른 조명에 비해 차별화된 장점을 갖고 있지만, 가격대가 높아 이제 시장에 진입하는 단계이다. 여기서는 디스플레이와 조명 관점에서 WOLED 기술에 대한 최신 동향을 상세히 소개한다.

White OLED 디스플레이 기술 동향

그림 1. RGB 독립 구동 방식 OLED와 White OLED＋C/F 방식의 디스플레이 비교

가장 유력한 차세대 디스플레이인 OLED TV는 색 재현 범위가 NTSC(National Television System Committee) 기준 100% 이상이며, 넓은 시야각과 빠른 응답속도를 가지고 있다.
현재 대부분의 중소형 AMOLED 디스플레이는 상향식 진공 열 증착장비를 이용하여 제작되고 RGB 화소 형성은 FMM(Fine Metal Mask)을 이용한다. 그러나 FMM 기술은 대면적이 될수록 중력에 의해 기판과 마스크가 처지는 현상이 일어나 화소 형성의 정밀도가 현저히 떨어지므로 고해상도 디스플레이 제작에 어려움이 따른다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 오픈 마스크를 이용하는 WOLED(White OLED) 소자 기술에 RGB 컬러 필터를 접목한 형태의 기술이 고해상도 OLED TV에 적합한 기술로 평가 받고 있다.
중소형 모바일용 OLED 디스플레이의 경우 삼성디스플레이가 FMM 기술로 시장을 거의 독점하고 있는 반면, LG디스플레이는 WOLED＋C/F(컬러 필터) 방식을 적용하여 발전시킨 WRGB 방식으로 대형 OLED TV 분야를 선도하고 있다(그림 1 참조).
시장조사업체인 유비산업리서치에 따르면, LG Display의 55인치 Full HD OLED 패널 가격은 900달러 정도이며, LCD 패널 수준인 90% 이상의 수율을 달성할 경우 500달러 정도로 공급이 가능할 것으로 예상했다.
2013년 초, 삼성을 포함한 일본, 중국의 많은 기업들이 여러 전시회에서 OLED TV를 선보였지만 현재 OLED TV를 의욕적으로 출시하고 있는 기업은 LG전자밖에 없다. LG전자는 올해 55인치 커브드(Curved) UHD OLED TV를 출시했고 이를 시작으로 65인치, 77인치 제품도 연달아 출시할 계획이다.

그림 2. LG전자의 55인치 커브드 UHD OLED TV 및 77인치 커브드 OLED UHD TV

그림 2는 올해 LG에서 출시한 55인치 OLED TV와 2014년 CES에서 선보인 77인치 OLED TV다. 현재 이 제품은 높은 해상도와 명암비, 넓은 시야각, 얇은 두께와 인체공학적인 곡면 디자인으로 시장에서 큰 호응을 얻고 있다. 반면, 경쟁사인 삼성디스플레이는 FMM 기술을 개선한 SMS(Small Mask Scanning) 기술로 55인치 제품을 시생산했지만 기술적으로 문제가 있어 아직 시장에 완제품을 내놓지 못하고 있으며, WOLED 기술을 적용한 대형 OLED TV 양산을 고려하고 있는 것으로 알려져 있다.

WOLED 조명 제품 기술 동향

그림 3. 다양한 크기의 LG화학 100lm/W OLED 조명 패널 및 이를 적용한 스탠드 제품

OLED 조명은 기존 조명과 비교했을 때, 가장 자연광에 가까운 스펙트럼을 구현할 수 있는 면광원 형태의 조명이다. 점광원 형태인 LED와 달리 눈부심과 발열이 적다. 또한 얇고 가벼워 디자인 혁신이 용이하다는 점에서 미래 조명시장을 선도할 광원으로 각광받고 있다.
또한 LED 조명의 효율과 같거나 그 이상의 효율을 구현함으로써 에너지 절감, 친환경이라는 특성으로 시장을 확대해 갈 것으로 예상되고 있다. 현재 LED 조명은 시장 규모가 확대되고 있지만 과도한 가격 경쟁과 중국산 LED 조명 유입으로 국내 시장을 잃을 가능성이 커지고 있다. 반면에 OLED 조명은 새로운 독자적인 시장을 개척하는 것이 가능할 것으로 전망되고 있다.
LG화학은 2008년 OLED 조명 사업에 뛰어든 이후, 꾸준히 로드맵을 발표 및 달성하며 시장을 주도하고 있다. 현재 양산 중인 패널 라인업에 개발 완료된 100lm/W 효율의 패널(그림 3)을 추가하여 양산할 계획이며, 3000cd/m2 기준으로 수명(L70) 4만 시간 이상을 달성하여 형광등 이상의 수명도 확보했다. 2017년까지 140lm/W, 6만 시간 이상의 수명(L70, 3000cd/m2 기준)이라는 목표를 설정하여 지속적으로 OLED 조명 시장을 주도할 계획이다. 60lm/W, 색 온도 3,000K, CRI 85 이상의 플렉서블 OLED 조명도 양산화 준비를 마쳤으며, 오는 7월부터 양산에 들어갈 예정이다.
코니카미놀타(Konica Minolta)는 2011년 초, 필립스를 통해 45lm/W의 OLED 조명 패널을 생산했고, 같은 해 11월 심포스(Symfos)라는 새로운 브랜드로 OLED 조명 사업을 시작했다. 현재 139lm/W(1000cd/m2 기준) 효율의 OLED 조명 패널을 개발 완료했으며 5만5,000시간(L50, 1000cd/m2  기준) 이상의 수명도 확보했다.
코니카미놀타는 플렉서블 OLED 조명에 가장 공격적으로 투자하는 기업답게 1000억원을 투자하여 롤투롤(roll-to-roll) 방식의 공장을 건립, 매달 100만 장 이상의 WOLED, 컬러 튜너블(Color Tunable) 플렉서블 패널을 생산할 계획이다.
루미오텍(Lumiotec)은 미쓰비시(Mitsubishi), 로옴 세미컨덕터(ROHM), 돗판(Toppan), 미쓰이(Mitsui), 야마가타(Yamagata) 대학의 키도 준지(Kido Junji) 교수에 의해 설립됐으며, OLED 조명 패널과 조명기구를 생산하고 있다. 기존의 P05∼08 시리즈에 이어 작년에는 145×145mm 크기의 45lm/W(3000cd/m2 기준) 효율과 4만 시간 이상의 수명(L70, 3000cd/m2 기준), 4000K의 색 온도, CRI 90의 P09 OLED 패널을 양산하기 시작했다. 미쓰비시, 오카무라(Okamura), 다이세이(Taisei)와 손잡고 요코하마에 건설 중인 ‘Net-Zero Energy Building’에 조명용 OLED 패널을 공급할 예정이며, 천장용 조명뿐만 아니라 책상용 조명도 공급할 계획이다.
또한 오스람(Osram)은 2008년 최초로 OLED 조명기구를 출시한 이후 꾸준한 투자를 이어오고 있으며, 오르비오스(Orbeos)라는 브랜드를 출시하여 현재 70lm/W(3000cd/m2 기준) 효율까지 개발, 양산을 준비하고 있다. 오스람은 OLED 조명 단독으로 사용하는 것보다 하이브리드 조명(LED와 OLED 조합)이 더 효율적이라는 점을 밝히고 LED, OLED 조명 모두 기술 개발에 힘쓰고 있다. 또한 오스람은 차량용 램프에도 하이브리드 조명을 적용시켜 개발하고 있으며 OLED 램프 부분은 플렉서블을 적용시키기 위해 증착공정뿐만 아니라 용액공정 기술도 개발하고 있다.
그리고 필립스는 루미블레이드(Lumiblade)라는 이름으로 다양한 형태의 OLED 조명기구를 판매하고 있으며, 필립스도 오스람과 마찬가지로 LED와 OLED를 동시에 조명에 적용시키는 것을 선호하고 있다. 최근에는 Living Shapes Interactive Wall, Living Sculpture 3D Module System 등과 같이 IT 기술과 접목된 OLED 조명들을 출시해 주목 받고 있다.
WOLED 조명은 고효율, 친환경, 디자인 유연성, 눈에 편안한 조명 등으로 다른 조명과 차별화된 특징을 갖고 있다. 그러나 OLED 조명은 현재 시장 진입 단계에 있으며 다른 조명에 비해 가격이 비싸다.
앞으로는 플렉서블이 가능하다는 점을 이용해 다양하게 디자인할 수 있다는 가장 차별화된 특징으로 시장을 공략할 필요가 있다. 그리고 가격경쟁을 위해 공정을 개발하고 수명 및 효율을 개선하며, 실외나 극한의 환경 등 범용성을 확보하기 위한 패널 업체의 추가적인 투자도 요구된다.

권장혁 교수, 손영훈 연구원, 강병엽 연구원 / 경희대학교 정보디스플레이학과