능동형(AM) 유기발광다이오드(OLED)는 이론적으로 LCD에 비해 전력 효율이 좋아야 한다. 별도의 광원이 필요한 LCD와 달리 OLED는 색상을 내는 유기물질이 직접 발광하기 때문이다. 하지만 OLED가 상용화된지 몇 년이 흐른 지금도 OLED는 LCD의 전력 효율을 따라잡지 못하고 있다.

지난 29일 서울 한국과학기술회관에서 열린 '디스플레이 산업전망 심포지엄'에서 윤종근 LG디스플레이 연구위원은 "OLED 패널의 가장 큰 문제는 전력"이라며 "이 쪽에서 큰 브레이크쓰루(돌파구)가 있어줘야 하는데 쉽게 해결되지 않고 있다"고 말했다. 

OLED가 자체발광의 장점을 발휘하려면 전력 효율이 2배는 개선돼야 한다. LCD는 광원을 형광등처럼 생긴 냉음극관(CCFL)에서 발광다이오드(LED)로 바꾸면서 전력 소모량을 획기적으로 낮췄다. 1개 LED 휘도는 점점 높아지고 있어, LCD 패널 전력 효율은 점점 좋아지고 있다. 

윤 연구위원은 "청색(블루) 인광체가 개발돼야 하고, 편광판(Polarizer)을 없애는 등 개선할 부분이 많다"고 말했다. 편광판은 OLED가 내는 빛의 약 55%를 흡수해 효율을 낮추는 주범이다.

여러 과제에도 불구하고 OLED는 투명 패널, 플렉서블 패널 등을 구현하기 LCD에 비해 용이하다. 일례로 LCD TV는 곡률반경(Radius of Curvature)이 5000R 수준이지만 OLED는 접히는(폴더블) 수준인 3R 이하로도 구현 가능하다. 

강연에서는 플렉서블 OLED를 꽃피우기 위한 현재의 소재ㆍ장비 기술과 문제점도 짚었다. 

박막전극(TFT)의 기판 역할을 하는 폴리이미드(PI)는 고온 공정에서 수축이나 이완 없이 견딜 수 있어야 한다. PI가 유기물이라 수분이 침투할 가능성이 커 어떻게 봉지(인캡)를 할 것인지, 배리어 부분과 어떻게 접착할 때 무슨 물질을 쓸 것인지 등은 아직 결정되지 않았고, 연구가 필요하다.

커버 필름, 봉지재 역시 굽히려면 좀 더 두께가 얇아져야 한다. 실제로 패널을 휠 때 인장ㆍ압축 응력을 계산해 스트레스가 가해지지 않는 부분(중립면, Neutral Plane)의 위치를 조절하는 것도 필요하다. 그는 "중립면이 봉지, 후면필름 부분에 형성되는데, 이 부분은 압력 때문에 깨지기 쉽다"며 "중립면을 OLED 유기재료층이나 TFT 부분으로 이동시켜야 한다"고 설명했다.

OLED 수율에 결정적인 영향을 미치는 봉지 증착 방식은 "결국 원자층증착(ALD)이 답인 것 같다"는 답을 내놨다. 기존 화학기상증착(CVD)를 쓰면 수분투습도(WVTR)가 10^-4 이하여야 한다. CVD나 스퍼터는 이 수준에 미치지 못하기 때문이다.

윤 연구위원은 "현재 플렉서블 OLED는 TV에 비해 생각보다 많은 결함이 발생하고 있다"며 "이를 어떻게 해결하느냐에 따라 양산 시점이 달라질 것"이라고 설명했다. 하나하나의 기술 요소도 중요하지만 양산 신뢰성 문제를 해결하는 게 패널 업체의 역할이라고 봤다. 그는 "10인치대 OLED는 상용화가 가까워진 것 같고, 플렉서블 TV는 출시까지 3~4년 이상 걸릴 것"으로 예상했다.