LGD의 파격…반도체 방식으로 OLED 만든다

FMM 없애 기술 해자 구축
값비싼 마스크 없애 원가 뚝
포토리소그래피로 성능 개선
빛 뿜어내는 면적 55% 넓어져
밝기 1.6배 수명 2.4배 향상

"플립(FLiPP)은 현존하는 8세대 최고 공정 혁신으로, 타 디스플레이 업체가 감히 도전하기 어렵고 두려움을 느끼게 할 확실한 해자 역할을 해줄 것입니다."

최영석 LG디스플레이 최고기술책임자(CTO)는 지난 8일 열린 'FLiPP(FMM-Less innovative Pixel Patterning) 테크세미나'에서 LG디스플레이가 중형 유기발광다이오드(OLED) 시장에 던진 승부수를 이같이 설명했다. 기존 공정에서 모델별로 수백억 원이 투입되던 파인메탈마스크(FMM)를 완전히 없애 디스플레이 성능을 높이고 제조원가를 대폭 낮추는 차세대 기술이다.

현재 주요 OLED 업체들은 막대한 생산 투자를 단행하고 있다. 현 공정대로라면 스마트폰이나 노트북 화면을 만들 때는 FMM이라는 얇은 철판을 사용한다. 철판에는 눈에 보이지 않을 만큼 미세한 구멍이 수없이 뚫려 있다. 유리기판 위에 이 철판을 대고 적녹청(RGB) 빛을 내는 유기물질을 가열해 증발시키면 물질이 구멍을 통과해 기판에 달라붙으며 픽셀(화소)이 만들어진다. 일종의 '스텐실'(판화) 기법이다.

하지만 디스플레이 패널을 대량으로 제조하기 위해 사용하는 대형 유리 기판 원본인 디스플레이 원장의 크기가 8세대 이상으로 커지면서 치명적인 문제가 발생했다. 원장이 커지면 덮어야 할 철판도 커진다. 하지만 철판이 너무 얇다 보니 중력을 이기지 못하고 한가운데가 밑으로 처지는 현상이 나타난다. 철판이 처지면 구멍의 위치가 어긋나 픽셀이 엉뚱한 곳에 찍히게 된다. 이를 막기 위해 원장을 반으로 잘라서 생산하거나 처짐을 방지하는 복잡하고 값비싼 장비를 도입해야 한다. LG디스플레이가 신규 도입한 플립은 골칫거리인 FMM 자체를 아예 없애버린 혁신 공정이다. 구멍 뚫린 철판을 대고 찌는 대신 반도체를 만들 때 쓰는 포토리소그래피 기술을 응용했다. 플립 공정에서는 철판 없이 기판 전체에 유기 발광 재료를 얇게 덮는다. 그다음 빛을 내야 할 픽셀 자리에만 보호막을 씌운 뒤 자외선을 쬐어 보호막이 없는 불필요한 부분만 정밀하게 깎아낸다. 철판으로 가리고 칠하는 방식에서 전체를 칠한 뒤 필요한 부분만 남기고 지워내는 조각 방식으로 발상을 완전히 전환한 것이다.

회사 관계자는 "그동안 축적한 화이트(W)-OLED 양산 노하우는 향후 성능과 수율을 조기에 확보하는 데 큰 도움이 될 것"이라고 말했다. 공정 혁신으로 디스플레이 성능 향상도 기대된다. 픽셀이 실제로 빛을 내는 개구부의 비율인 개구율은 기존 FMM 방식 대비 55% 향상된다. 향상된 개구율을 바탕으로 고객사 요청에 맞춰 화면 밝기(휘도)를 최대 1.6배 높이거나 패널 수명을 2.4배 늘리는 식으로 유연하게 활용할 수 있다.

OLED 전환 모멘텀은 확실하다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 글로벌 정보기술(IT)용 디스플레이 시장 점유율이 2026년 OLED 42.9%, LCD 57.1%에서 2031년에는 OLED 50.3%, LCD 49.7%로 뒤바뀔 전망이다.

플립(FLiPP)

플립은 OLED 패널을 만들 때 쓰는 미세 철판(마스크)을 완전히 없앤 차세대 공정 기술로 원가 절감은 물론 휘도를 최대 1.6배 높일 수 있다.

[이승윤 기자]