디스플레이 이야기 4: 유기 발광 다이오드 상식 알아가기

새로운 기술의 등장, 스스로 빛을 내는 OLED
1897년 브라운관의 발명 이후 100여 년 동안 디스플레이의 대명사였던 CRT는 1999년에 마침내 넘볼 수 없는 40인치급 PDP TV의 공격을 받으며 타격을 받았고, 2004년부터는 40인치급 LCD TV의 협공을 받아 시장이 급격히 무너졌습니다. 이후 10년간 PDP와 LCD 간의 치열한 경쟁이 있었고, LCD 기술의 비약적인 발전과 가격 경쟁력 상승으로 인해 급기야 2014년 PDP의 생산이 중단되었습니다. 바야흐로 LCD는 모바일, 태블릿, 컴퓨터 모니터, TV까지 대부분의 영역을 점유하며 독주 체제를 갖추었습니다. 하지만 LCD는 스스로 빛을 내지 못하여 별도의 광원을 써야만 하는 치명적인 약점이 있습니다. 그런 반면 OLED는 스스로 빛을 내어 색이 더 선명하고 번짐이 없는 영상을 만들어낼 수 있습니다. 또한 딱딱한 유리 기판이 아닌 유연하고 휠 수 있는 플라스틱 기판 위에도 만들 수 있습니다. 소형에서 시작한 OLED의 도전은 이제 대형으로 향해 가고 있어 벌써 중소형 시장에서는 LCD가 한 발을 빼고 있는 실정입니다. 현재 TV 시장에서 LCD와 OLED의 격전이 흥미진진하게 펼쳐지고 있습니다.

지금은 OLED의 시대
OLED는 영상의 선명도, 완전한 블랙 그리고 휨과 두루마리처럼 말 수 있는 무기를 적극 활용하고 있습니다. 밝음과 어두움의 높은 비율(대조비)과 색깔의 표현 그리고 얇은 두께에 더해지는 휘거나 접을 수 있는 변형 능력으로 모바일이나 태블릿에서부터 TV까지 영토를 넓혀 가고 있습니다. 성능면에서 볼 때, 소재의 개발이 진행될수록 색 순도가 높아져서 다양한 색과 높은 색 재현율을 구현할 수 있으며, 화소 단위로 점멸되므로 완전한 블랙이 가능하고 빛이 번지는 무라 현상도 없어 명암비가 높습니다. 응답 속도도 빨라 동영상 구현에도 매우 유리합니다. 구조에 있어서도 BLU(Back Light Unit)와 컬러 필터가 필요하지 않으며 얇은 박막들로만 구성되므로 얇고 가볍습니다. 또한 공정 온도를 낮추어 플라스틱 기판 위에도 제작이 가능하므로 휘어지거나 접고 마는 디스플레이도 가능합니다. 이와 같은 이유로 비록 낮은 가격과 박리다매의 지존인 차이나의 힘으로 LCD가 버티고 있기는 하지만 이제 OLED의 시대를 막을 수는 없습니다.

네 번째 이야기인 '유기 발광 다이오드 상식 알아가기'
이 책은 네 번째 이야기로 '유기 발광 다이오드 상식 알아가기'입니다. 유기 발광 다이오드, 즉 OLED는 이제 대세가 되었습니다. 스스로 빛을 내는 자발광형 디스플레이가 갖는 고유의 장점에 얇고 휘고 접고 말 수 있도록 모양이 변형되는 특징이 더해졌습니다. 접는 휴대폰과 말 수 있는 TV 그리고 투명 디스플레이는 OLED로만 실현될 수 있습니다. 따라서 OLED의 특징과 장점 그리고 발전사와 함께 확대되어 가는 응용성을 서술하고 아직은 끝나지 않은 OLED 조명 이야기도 다루어 봅니다. OLED의 상식을 공고히 하기 위하여 구조와 동작 원리와 함께 OLED를 이루는 양극과 음극 그리고 각각의 유기층들에 대해 살펴봅니다. 빛을 만들어내는 동작 기구들을 설명하고, 이에 더해 OLED 소자의 전기광학적 평가와 성능, 효율, 수명 등에 관하여 알아봅니다. 뒷부분에서는 OLED 화소들을 구동하는 백플레인, 즉 박막 트랜지스터들의 종류와 각각의 장단점을 기술하고 기술 전개 방향을 예측합니다.

5권으로 출간하는 '디스플레이 이야기'
'디스플레이 이야기' 시리즈는 총 5권으로 출간합니다. 1권은 '디스플레이 알아가기'로 디스플레이의 기원, 변천과 역사, 분류를 다루고, 디스플레이 기술들을 알기 쉽게 핵심 위주로 설명합니다. 2권은 '디스플레이 상식과 지식 알아가기'로 모든 디스플레이들에 공통으로 적용되는 기초 이론과 용어들을 다룹니다. 3권은 '액정 디스플레이 알아가기'로 지금까지의 주류인 LCD를 상세히 기술합니다. 4권은 '유기 발광 다이오드 상식 알아가기'로 새로운 주류로 자리 잡아가는 OLED를 자세히 서술합니다. 5권은 '유기 발광 다이오드와 양자점 디스플레이 지식 알아가기'로 OLED를 좀 더 상세히 기술하고, 차세대 디스플레이인 QLED를 설명합니다.

시작하며…
알아가기
병상에서의 상념
OLED는?
OLED 발전사
OLED 특징과 장점
OLED 응용
유연 디스플레이
OLED 조명
OLED 조명의 장점과 단점
OLED 조명의 디자인과 (시)제품
OLED 조명의 전략과 전망
OLED의 구조
OLED의 동작 원리
캐리어들의 이동, 결합 그리고 발광
다층막 구조와 전극
OLED의 주입층
OLED의 수송층
OLED의 저지층
OLED의 발광층 그리고 발광에 관하여
OLED의 형광과 인광
OLED의 지연 형광
OLED의 특성 측정과 이해
OLED의 전기적 성능
OLED의 전기광학적 성능
OLED의 효율
OLED의 수명
OLED의 다른 특성들
백플레인
화소 회로
TFT
a-Si TFT
LTPS-TFT
산화물 TFT
유기 TFT

주병권 1962년 충북 제천 출생?
1995년 고려대학교 대학원 전자공학과 졸업(공학박사)?
1988년~2005년 KIST 미래기술연구본부 책임연구원?
2005년~현재 고려대학교 전기전자공학부 교수, 작가?
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전 산업통상자원부 미래디스플레이 핵심기술개발사업단 단장
현 삼성디스플레이-고려대 디스플레이 연구센터 센터장
현 산업통상자원부 첨단센서 2025 포럼 공동위원장
현 산업통상자원부 한국주도형 K-센서 기술개발사업 총괄책임자
현 한국문인협회 종로지부(종로문협) 회원, 미디어 국장, 이사
현 항금리문학출판사 및 강하서점 대표
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세계정보디스플레이학회 최우수논문상(2000년), 공로상(2009년), 산업통상자원부 장관상(2016년), 한국문인협회 종로지부 종로문학상(2019년), 삼성디스플레이 우수협력연구실상(2024년) 등
70여 회 수상?
국제학술지논문(SCI) 450여 편 게재
석·박사학위 제자 300여 명 배출, 지도 중?
공학, 문학 관련 저서 18권 출간?
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저자 블로그?https://blog.naver.com/jbkist