▲차량용 센터 디스플레이. /LG디스플레이 블로그 제공

[The Korea Industry Post(kipost.net)] 국내 디스플레이 업체들이 자동차에 사용될 유기발광다이오드(OLED) 구조 및 유기재료 개발에 잰걸음이다. 자동차는 스마트폰⋅TV와 비교하면 온⋅습도 환경이 가혹하고, 외부 진동도 크다. 따라서 디스플레이의 일반 특성을 개선하는 대신 수명⋅내구성을 강조하는 데 개발 초점이 맞춰지고 있다. 

17일 업계에 따르면 LG디스플레이와 삼성디스플레이는 각각 차량용 OLED 디스플레이 구조를 확정한 것으로 알려졌다.

차량용 OLED는 기존 스마트폰⋅TV용 OLED보다 내구성이 높아야 한다. IT기기보다 높은 전압을 견디며 섭씨 영하 40도의 혹한, 영상 95도의 극단적인 온도에도 성능 변화가 없어야 한다. 영상 40도 기준 습도 95% 조건에서 2000시간 이상을 견디는 내구성이 요구된다. 휘도 기준도 높다. 태양광에서도 잘 보여야 하기 때문에 일반적으로 450~500cd/㎡, 경우에 따라 600~1000cd/㎡이상이 요구된다. 

현재 두 업체는 OLED 유기재료 내구성에 대한 연구를 진행하며 차량용 OLED 유기재료 적층 구조를 확정한 것으로 알려졌다.

LG디스플레이는 기존 중소형 OLED에 사용하는 적⋅녹⋅청(RGB) 방식을 이층구조로 만드는 2유닛 스택구조를 개발했다. RGB 방식을 사용하되, 발광층(EML)을 2층으로 쌓는 구조다. 적색 유기재료 위에 적색, 녹색 유기재료 위에 녹색, 청색 위에 청색을 한번 더 쌓는다. 이처럼 EML을 2층으로 쌓으면 수명과 효율을 두배로 늘릴 수 있다. 

단 1⋅2층의 EML 사이에는 전하생성층(Charge Generation layer, CGL)을 따로 넣는다. CGL은 전압을 나눠 위아래 층 소자 발광 부담을 나누는 역할이다. 리튬에 전자수송층(ETL)을 도핑한 N타입 CGL과 전하수송층(HTL)에 P도판트를 도핑한 P타입 CGL로 나뉜다. 둘은 각각 ETL에 전자가, HTL에 홀이 쉽게 들어가도록 만드는 역할을 한다. N타입 CGL 밑으로는 기존 속도보다 빠르게 전자를 보내주는 ETL이 들어간다.

이중접합 구조는 CGL층에 의해 전자와 홀의 광자 배출이 높아진다. 위아래 소자가 빛을 나눠 내기 때문이다. 이렇게 할 경우 OLED 유기소자 수명과 전류효율이 두배가 된다. 또한 두개 층이 같이 빛을 내기 때문에 휘도 등 화질에 있어 부족한 부분을 보완할 수 있다. 이중접합 방식과 CGL은 LG디스플레이가 특허를 가지고 있다.

이에 비해 삼성디스플레이는 기존 스마트폰에 사용하던 중소형 OLED와 동일한 구조(단층 RGB)로 자동차용 디스플레이를 개발 중이다. 다만 소자의 내구성을 높이기 위해 온⋅습도 환경변화에 잘 견디는 유기재료를 적용할 계획이다.

▲OLED 스크린을 설치한 캐딜락의 럭셔리 세단 콘셉트카 에스칼라. /캐딜락 제공

업계 관계자는 “중소형 OLED 경쟁에서 삼성디스플레이에게 뒤쳐진 LG디스플레이가 개발에 더 적극적이다”라며 “현재 LG디스플레이는 다양한 애플리케이션에 관심을 가지고 있다”고 밝혔다.