Q) OLED, 유기 발광 다이오드, 그 시작은 언제, 어디일까요?
A) 유기 물질에서 전기와 빛에 관한 연구는 지금까지 알려진 바로 1906년, 이탈리아의 과학자 포체티노가 유기 화합물인 안트라센의 결정에서 발견한 광전도 현상, 즉, 빛을 비추면 전기가 더 잘 흐른다는 점을 알아낸 것을 시초로 보고 있습니다. 이후, 1960년대, 뉴욕대학교의 포프 교수와 연구진이 얇은 안트라센 결정에 전압을 인가하여 빛이 나오는 현상을 관찰하였죠. 그리고 1970년대에 들어서면서 얇은 막 구조를 갖는 유기 발광 소자를 만들고자 노력하였으나, 효율이 매우 낮고, 또 너무 큰 전압을 필요로 하여 거의 포기 상태에 이르렀습니다.
Q) 아, 긴 역사를 가지고 있지만, 초기에는 어려움이 적지 않았군요
A) 위대한 성과는 언제나 역경을 넘어 이루어지죠. 그러다가, 1980년대 초, 이스트만 코닥사의 탕 박사 그룹이 얇은 유기 반도체막을 사용, 비교적 안정적이고 의미가 있는 수준의 광 효율을 얻어서, 1987년, 미국 물리학회에 발표를 합니다. 이 논문은 유기막을 이용하여 디스플레이를 개발할 수 있다는 가능성으로 주목을 받게 되었고, OLED의 본격적인 개발이 시작된 발화점이라 할 수 있습니다.
Q) 그러니까 OLED의 본격적인 개발은 1980년대 후반부터 시작이 된 거네요.
A) 그렇죠. 그 후로 OLED의 개발은 꾸준하면서도 활발하게 이루어져 왔는데, 연대순으로 살펴볼께요. 1987년 코닥에서의 저분자 OLED가 소개되고나서 1990년에 영국의 캠브리지대에서 저분자가 아닌 고분자 OLED 소자를 발표하여OLED 개발의 또 다른 방향을 제시하였습니다. 1997년에는 일본의 파이오니어사가 자동차의 오디오 기기용 OLED 제품을 개발, 실제 상용화까지 도달하였죠. 1998년에는 미국의 프린스턴대학교에서 종래의 형광보다 효율이 높은 인광 물질을 적용한 OLED를 발표합니다. 2000년대에 들어서 일본의 소니가 13인치, SVGA급, 박막 트랜지스터가 설치된 능동구동형 OLED 시제품을 발표하였고, 2007년에는 11인치급 OLED TV를 소개합니다.
Q) 역시 원리나 이론을 통한 발명은 유럽이나 미국, 이를 이용한 제품화는 일본으로 진행되는군요. 우리나라는 어땠을까요?
A) 반도체도 그렇고. 한국은 역전의 명수이죠. 2007년에는 우리나라 디스플레이 산업에 한 획이 그어지죠. 즉, 삼성디스플레이에서 세계 최초로 능동구동형 OLED의 대량 생산에 성공하면서 휴대폰 디스플레이의 새로운 모델을 제시하였고, 갤럭시 폰에서는 현재까지 메인 디스플레이로 OLED를 채택하고 있습니다. 또한 2017년 하반기에 삼성의 OLED가 애플의 아이폰 X에 탑재되면서 스마트폰에서는 OLED가 대세가 되는 계기를 마련하였죠. 그리고, 2013년, LG 디스플레이는 55인치급 OLED TV를 소개하면서 TV의 새로운 영역을 제시합니다. 이후로 2020년 현재에 이르기까지 소형은 삼성 디스플레이, 대형은 LG 디스플레이의 양강 구도가 형성, 모바일 기기와 TV 용 OLED에서 각각 세계 디스플레이 산업의 선두를 질주하고 있습니다.
Q) 대단하네요. 한국의 저력이
A) 물론 한국의 질주가 시작되고 이어져온 10여년 동안 외국에서도 다양한 결과물들이 만들어졌죠. 예를 들면, 2009년에는 코닥이 TV의 일반화된 지표인 NTSC 규격을 100% 만족시키는 백색, 컬러 필터 방식을 적용한 저전력 OLED를 소개하였고, 일본의 코니카 미놀타와 네덜란드의 필립스가 OLED 조명 사업을 본격적으로 시작하였죠. 2010년에 일본의 큐슈대학교에서는 보다 향상된 OLED 발광 원리인 열활성 지연 형광(TADF) 동작 기구를 제안하였으며, 미국의 UDC사는 백색 OLED의 효율로 100 lm/W를 넘기는, 당시로서는 기록을 이루어 냅니다.
Q) OLED 기술과 기업들간의 경쟁, 앞으로는 어떻게 전개될까요?
2020년 현재, OLED의 주역은 삼성 디스플레이와 LG 디스플레이입니다. 물론 중국은 한국의 기술을 획득, 선두 진입을 위하여 혼신의 힘을 기울이고 있으며, 일본은 용액 공정과 새로운 소재, 장비 기술의 활용을 통하여 역전을 노리고 있죠. 한국은 이러한 견제와 추격을 의식, 유리 기판에서 플라스틱 기판으로, 성능 개선과 함께 새로운 응용도 확보를 통하여 기술, 시장 격차를 기술 격차를 더 벌리기 위해 최선을 다하고 있습니다.
# 다양한 참고자료들을 사용하였기에 일일이 인용을 명시하지 못하였음을 양해바랍니다.
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