디스플레이는 반도체보다 예측이 어렵다. 반도체는 집적도가 높아지고 기억 용량이 커지면 다음 단계로 넘어가지만, 디스플레이는 성능은 물론 활용성, 즉 모양의 변형이나 크기, 가격 경쟁력 등에서 치열한 경쟁 과정을 거쳐야 한다. 이전 기술의 약점을 파고드는 전쟁에 가까운 과정을 거쳐 시장을 주도하는 기술이 드러났다.

  지금은 OLED의 시대이다. 밝음과 어두움의 높은 비율과 색깔의 표현, 그리고 얇은 두께와 함께 휘거나 접을 수 있는 변형성으로 모바일부터 TV까지 영토를 점하였다. 왕년의 챔피언인 LCD는 아직은 낮은 가격과 박리다매의 지존인 차이나의 힘을 토대로 맷집이 굳건하다. OLED 우세는 확실하지만 그렇다고 LCD의 존재가 영영 사라지지도 않을 듯하다. LCD는 성숙하였고 더 이상 히든카드는 없을지라도 갈고 닦은 구력이 있고, 폼팩터 변형을 제외하고는 OLED의 큰 한 방은 터지지 않을 듯하니.

  그러면 OLED는 어떨까? 특히 TV용 대형 OLED는 ‘백색 OLED + RGB 컬러 필터’ 구조로 미소 화소 패터닝의 어려움을 피한 ‘철조망 우회 통과’ 방식으로 제조된다. 완전한 3원색을 위해서는 RGB 부화소들의 모양 정의와 배열이 필요하고 이를 위해서는 반도체에서 쓰이는 사진 식각이 필요한데, 이 과정에서 유기물이 물과 습기를 견딜 수 없다는 점이 난점이다. 즉, 물을 사용하는 기존 패터닝 기술의 적용이 어려워 궁여지책으로 얇은 금속판에 무수히 뚫어진 작은 구멍들을 통하여 RGB 발광 물질을 순차적으로 증착해 가는 쉐도우 마스크 기법을 쓰고 있다. 하지만 패턴의 모양과 정렬에서의 오차 발생 우려가 크고 특히 패널이 커질수록 불량에 대한 손실은 혹독하다. 이런 연유로 대형 OLED에서는 패터닝 공정을 피해 흰색 OLED를 전면에 만들고 이 위에 RGB 컬러 필터를 덧대는 ‘백색 OLED + RGB 컬러 필터’ 방식을 쓰고 있는데 이는 생성된 빛의 3분지 1만 활용하기에 밝기와 수명에서 자유롭지 못하다.

  최근에 등장한 ‘블루 OLED + RGB 색변환층’ 방식은 진화된 기술로 파랑 OLED를 넓게 깔고 이 위에 필터가 아닌 색변환 물질을 올리는데, 에너지 효율과 색변환 능력이 우수한 양자점을 도입하여 파랑을 빨강과 초록으로 변환함으로써 밝기와 수명, 내구성을 한층 개선하였다. 이는 진일보된 OLED 기술이며 이다음 단계로는 OLED 부분을 제거하고 양자점에 전기를 흘려 RGB를 직접 발광시키는 양자점 LED가 대기 중이다. 즉, 기존의 OLED 기술에 양자점을 도입한 개선으로 이어지는 ‘OLED의 진화’, 그리고 양자점 기술이 더욱 발전하여 OLED 광원을 완전히 배제하는 ‘양자점 기반 디스플레이’가 다음 세대의 중추적인 기술로 전망된다.

  또 한 가지는 ‘마이크로 LED’ 기술이다. LED(발광 다이오드)의 역사는 반세기를 넘는데 지금까지는 유리 기판이 아닌 반도체 웨이퍼에 만들고 개별 칩 형태로 자른 뒤 패키징하여 사용되었다. RGB LED 각각을 디스플레이의 화소로 보기에는 사이즈가 커서 평면으로 넓게 배열한 패널을 빌딩의 옥상에 설치하여 멀리서 보는 디스플레이로 사용되어 왔다. 월드컵 경기의 야외 중계, 퇴근길에 만나는 뉴스 전광판으로 익숙하다. 기존 LED 칩을 100분지 1로 줄여 각각을 디스플레이 부화소들로 유리 기판 위에 이송 배열한다면 진일보한 디스플레이가 될 수 있다. 꼭 유리 기판이어야 할 이유도 없으며, 휨을 위한 플라스틱과 웨어러블용 옷감도 생각해볼 수 있다. 초대형 무정형 TV를 향해 도전의 발걸음을 딛고 있는 ‘마이크로 LED’ 기술이다.

  ‘OLED의 진화,’ ‘양자점 LED,’ 그리고 ‘마이크로 LED’로 구분되는 세종류의 기술이 현재에서 미래를 향하는 직시형 디스플레이의 3대 축이 될 것이다. 적어도 5년이 채 남지 않은 나의 정년까지는. 그 이후의 디스플레이는 희망과 꿈이다. 상상을 뛰어넘는 꿈이 있기에 기술이 발전하듯이 기술은 꿈을 현실화한다. 더 미래를 향한 디스플레이 기술은 조금 더 미래에 생각해보자. 우리가 어떤 기술, 어떤 디스플레이 제품을 원하고 있는지, 어떻게 이루어 갈 수 있을지를.

주병권 공과대 교수·전기전자공학부