“사외필진의 글은 LG디스플레이의 공식입장과 다를 수 있습니다.”

 

글: 유비산업리서치 장현준 연구원

 

최근 TV 시장에서 UHD 해상도를 채택한 제품이 표준화되면서 UHD(4K) 콘텐츠도 본격적으로 상용화되고 있습니다. 여기에 더해 2018년 평창올림픽이나 2020년 도쿄올림픽을 목표로 8K 콘텐츠가 제작될 예정이라고도 하며, 현재 TV용 디스플레이도 8K 이상의 제품들이 공개되는 추세입니다.

이러한 TV에서의 고해상도 흐름은 모바일 시장에도 영향을 주고 있습니다. 2017년 초부터 모바일용 디스플레이 시장에서는 UHD 해상도의 LCD를 적용한 스마트폰이 출시되기도 했으며, 이에 뒤질세라 OLED도 QHD 해상도로 빠르게 변화해가고 있습니다. 이번 포스팅에서는 모바일과 같은 중소형 디스플레이에서 고해상도 OLED 제조를 위한 핵심 이슈에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

고해상도 OLED 구현의 핵심은 증착 공정(Deposition)!

중소형 OLED 제품에서 고해상도의 OLED를 제조하는 데에 가장 큰 난관은 바로 OLED 공정에서 RGB 픽셀을 만드는 데 핵심인 증착 공정(Deposition)에 있습니다.

증착 공정은 챔버(Chamber) 하단에 위치한 증착 소스에서 유기물을 가열하며, 이로써 가열된 유기물은 승화됩니다. 승화된 유기물은 상부에 위치한 FMM(Fine Metal Mask)을 통과하여 TFT(Thin Film Transistor)에 증착됩니다. 여기서 FMM이란, 유기물이 TFT의 픽셀 영역에만 증착될 수 있도록 작은 구멍이 패터닝(Patterning) 되어있는 금속판을 일컫습니다. 고해상도로 갈수록 FMM의 이 구멍은 작아져야 하고, TFT와 FMM 간의 배치 정밀도도 정확해져야 합니다.

고해상도가 될수록 미세한 패터닝 작업 필요하며 이를 위해서는 FMM의 두께가 얇아져야 합니다. 하지만 FMM의 두께가 얇아질수록 제조 난이도가 어려워져, 수율이 급격히 하락하게 됩니다. 그렇게 되면 FMM의 가격이 상승하게 되거나, 혹은 얇은 두께로 인해 FMM이 밑으로 쳐지면서 섀도우 이펙트(Shadow Effect)를 증가시키는 문제가 발생할 수 있습니다.

 

UHD를 실현하기 위한 대안은?

식각 방식의 FMM 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

▲ 식각 방식의 FMM 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

이론상으로는 FMM의 두께가 15㎛ 이하가 되어야 4K 이상의 해상도로 만들 수 있습니다. 그러나 기존 FMM 식각 방식(Etching)으로는 15㎛ 이하의 FMM 제조가 쉽지 않은데요. 패터닝, 인장, 용접 등의 여러 기술적인 이슈가 발생해 양산 적용이 어렵기 때문입니다. 이에 따라, UHD를 만들기 위한 대안으로 전기 주조법(Electro Forming)과 레이저 레이저 패터닝(Laser Patterning), 면소스(Plane Source) 등의 방식이 다양하게 제시되고 있습니다. 차례대로 살펴보겠습니다.

 

1) 전기 주조법(Electro Forming)

전기 주조법은 먼저, ITO(Indium-Tin Oxide; 인주석 산화물) 기판에 원하는 모양을 잡아 감광액(Photo Resist; PR)으로 패터닝합니다. 이후 Ni-Fe 용액에 함침하여 원하는 두께만큼 금속을 쌓아 올린 후, 감광액을 제거함으로써 FMM을 제조하는 방식입니다.

전기 주조법 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

▲ 전기 주조법 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

2) 레이저 패터닝(Laser Patterning)

레이저 패터닝 방식은 금속판에 레이저를 조사하는 방식입니다. 아주 미세한 움직임까지도 반영하여 형태화할 수 있다는 장점이 있습니다.

레이저 패터닝 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

▲ 레이저 패터닝 제조 공정 (자료 출처: UBI Research DB)

3) 면소스(Plane Source)

마지막으로 면소스 기술입니다. 현재 양산되고 있는 선형 소스를 면소스로 바꾸게 되면 아래 그림과 같이 유기재료의 입사각이 감소할 수 있습니다. 덕분에 기존 FMM을 사용하면서도 섀도 구간을 줄일 수 있어 고해상도를 구현할 수 있습니다.

선형 소스와 면소스 비교 (자료 출처: OLEDON 웹사이트)

▲ 선형 소스와 면소스 비교 (자료 출처: OLEDON 웹사이트)

앞서 소개해드린 3가지 제조 공정 외에도 중소형 OLED분야에서는 고해상도 OLED 제조를 위한 다양한 기술들이 개발되고 있습니다. 빠르게 진행되는 고해상도 콘텐츠 상용화, AR/VR의 대중화 등의 트렌드를 반영하기 위해서는 이러한 공정법을 적극 개발하여 본격적인 양산에 돌입해야겠습니다. 미래 중소형 OLED 산업에서 핵심 쟁점이 될 UHD 해상도 이상의 고해상도 OLED가 빠른 시일 내에 확보되길 기대해봅니다.

 

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