LG디스플레이, FMM 없앤 OLED 공정 공개…"8세대 최고 혁신, 업계 해자 될 것"

최영석 CTO, 8일 테크 세미나서 차세대 OLED 패터닝 기술 FLiPP 소개

FMM 제거해 개구율 42%→65%…휘도·수명·소비전력 중 선택 개선 가능

8세대 원장 그대로 써 면취효율 93%, 증착 재료효율 1.9배로 생산성 확보

웨어러블부터 100인치대 TV까지…"FLiPP 원 플랫폼" 구축이 목표

최영석 LG디스플레이 CTO(최고기술책임자). ⓒLG디스플레이

LG디스플레이가 유기발광다이오드(OLED) 패널 생산의 핵심 부품인 파인메탈마스크(FMM)를 아예 걷어낸 차세대 패터닝 공정을 공개했다.

LG디스플레이는 지난 8일 온라인으로 국내외 언론과 애널리스트를 초청해 'FLiPP 테크 세미나'를 열고 자체 개발한 OLED 패터닝 기술 FLiPP(플립, FMM-Less innovative Pixel Patterning)을 소개했다.

최영석 LG디스플레이 CTO(최고기술책임자)는 이 자리에서 "차세대 OLED 패터닝 기술 FLiPP은 현존하는 8세대 최고 공정 혁신으로 디스플레이 업계가 도전하기 어렵고 두려움을 느끼게 할 해자(垓子) 역할을 해 줄 것"이라고 말했다.

FLiPP은 8세대 원장(Mother Glass)을 쓰는 RGB OLED 패터닝 공정으로, 회사는 세계 최초이자 유일한 방식이라고 설명했다. 디스플레이 업계는 그동안 원장 크기를 키우는 방식으로 발전해 현재 8세대에서 10세대에 이르고 있는데, LG디스플레이는 8세대 대형 원장에서 기존에 없던 공정으로 패널을 만드는 방식을 찾아냈다는 것이다. 회사는 8.5세대(2200×2500㎜)와 8.6세대(2290×2620㎜)를 묶어 8세대로 표현했다.

FLiPP vs. FMM 개구율 비교. ⓒLG디스플레이

기존 RGB OLED 공정의 주류는 FMM 방식이다. 미세한 구멍이 뚫린 금속 마스크를 유리 기판에 정밀하게 맞춘 뒤 그 구멍을 통해 유기 발광재료를 증착해 화소를 만든다. FLiPP은 이 마스크 대신 반도체 공정에 쓰이는 포토리소그래피(Photolithography)를 끌어왔다. 기판 전체에 유기 발광재료를 입힌 뒤 남길 부분에 봉지(Encapsulation) 공정으로 보호막을 씌우고, 자외선(UV)으로 필요 없는 부분을 제거하는 방식이다. 이 '증착→봉지→포토 패터닝' 과정을 적·녹·청 세 색에 차례로 반복해 하나의 RGB 픽셀을 완성한다.

마스크가 사라지면서 화소 사이 간격을 최소화할 수 있게 됐다. 전체 화면 면적에서 픽셀이 차지하는 비율을 뜻하는 개구율(開口率)은 기존 FMM 방식의 42%에서 65%로 약 55% 높아졌다. 넓어진 픽셀 면적은 성능 여유분으로 쓸 수 있다. FMM 방식과 비교해 휘도를 1.6배 높이거나, 수명을 2.4배 늘리거나, 소비전력을 13% 줄이는 식으로 제품 특성에 맞춰 활용하는 구조다. 적·녹·청 소자를 각각 따로 패터닝할 수 있어 색마다 최적화된 픽셀을 만들 수 있고, 이를 통해 색재현율과 시야각도 끌어올렸다고 회사는 설명했다.

생산성은 원장을 자르지 않는 데서 나온다. 8세대 FMM 공정은 마스크 중앙부가 처지는 현상을 피하려고 원장을 반으로 자르는 하프컷(Half-cut)이 필수지만, 마스크를 쓰지 않는 FLiPP은 원장을 그대로 쓴다. 유리 한 장에서 더 많은 패널을 뽑아낼 수 있어 23.5인치 패널 기준 면취 효율이 FMM 방식 약 75%에서 93% 이상으로 올라가고, 생산성은 약 24% 높아진다. 증착 과정에서 버려지는 유기물도 줄어 재료 이용 효율이 FMM 방식 약 40%에서 약 74%로 1.9배가 된다.

세계 최초,유일 8세대 OLED 패터닝 FLiPP. ⓒLG디스플레이

증착 방식도 바꿨다. FMM 공정은 원장과 마스크를 정렬·결합한 뒤 증착하고 다시 분리해 새 마스크와 맞추는 과정을 반복하는 클러스터(Cluster) 방식을 쓴다. FLiPP은 기존 화이트OLED(WOLED) 생산에 쓰던 인라인(Inline) 방식을 채택해, 유리 원장이 컨베이어벨트처럼 이동하며 증착 공정을 순차적으로 거치게 했다. 공정 간 대기·이송 시간이 줄어 증착 공정 시간이 FMM 대비 약 40% 단축된다는 설명이다.

확장성도 강점으로 내세웠다. 마스크가 없어 패널 크기와 해상도 제약이 사라진 데다 8세대 원장을 쓰기 때문에, 이론상 1인치대 웨어러블부터 100인치 이상 초대형 TV까지 한 장의 원장에서 생산할 수 있다. FMM 방식의 생산 가능 범위는 웨어러블에서 노트북(1~27인치) 수준이다. 가상현실(VR)·증강현실(AR)용 패널에도 적용할 수 있다.

LG디스플레이는 FLiPP을 기반으로 차세대 OLED 시장의 주도권을 선점하겠다는 전략이다. 태블릿과 노트북 등 정보기술(IT)용 패널 적용을 시작으로 웨어러블과 TV까지 넓혀, 하나의 공정에서 고객 요구에 맞춰 다양한 제품을 만드는 'FLiPP 원 플랫폼(One Platform)' 체제를 갖추는 것이 목표다.

최 CTO는 "FLiPP은 LG디스플레이가 OLED 연구를 시작한 이래 22년간 축적한 기술과 노하우가 응축된 최고의 기술"이라며 "전 세계 디스플레이 산업의 패러다임을 바꾸는 전환점이 될 것"이라고 말했다.