LG디스플레이가 금속 마스크 없이 OLED(유기발광다이오드) 화소를 만드는 차세대 기술 'FLIPP'(플립)으로 성능과 생산성을 동시에 높인다. 기존 설비 인프라를 활용하면서 생산 시간과 재료 낭비를 줄인 공정 혁신을 이뤄낸다는 구상이다.
최영석 LG디스플레이 CTO(최고기술책임자)는 지난 8일 온라인으로 열린 'FLIPP 테크 세미나'에서 "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 밝혔다.
FLIPP은 LG디스플레이가 자체 개발해 구현한 OLED 패터닝 기술이다. 적(R)·녹(G)·청(B) 유기발광층을 기판 위에 미세한 화소 형태로 나눠 형성하는 핵심 공정에 활용된다.
기존 방식은 미세한 구멍이 뚫린 금속판인 FMM(파인메탈마스크)을 사용한다. 제품 크기와 해상도가 바뀔 때마다 고가의 마스크를 새로 제작해야 하고, 대형화할수록 마스크 처짐으로 화소 형성에 오차가 생길 수 있다는 한계가 있다.
FLIPP은 FMM 대신 반도체 공정에 쓰이는 포토리소그래피 기술로 화소를 정밀하게 형성한다. 유기발광재료를 증착하고 필요한 부분에 보호막을 형성한 뒤 불필요한 부분을 제거하는 과정을 적·녹·청 색상별로 반복한다.
FLIPP은 화소 간 간격을 줄여 전체 면적에서 빛을 내는 영역의 비율인 개구율을 기존보다 약 55% 높였다. 이를 바탕으로 FMM 방식보다 △휘도를 1.6배 높이거나 △수명을 2.4배 늘리거나 △소비전력을 13% 줄일 수 있다. 적·녹·청 소자를 각각 최적화할 수 있다는 점도 강점이다.
생산성도 개선했다. LG디스플레이는 기존 WOLED(화이트 OLED) 생산 인프라를 활용해 세계 최초이자 유일한 8세대 원장 기반 RGB OLED를 구현했다고 설명했다. 유리 원장을 자르지 않고 사용해 한 장에서 더 많은 패널을 생산할 수 있다. 패널로 활용하는 면적의 비율인 면취 효율은 93% 이상으로, 기존보다 생산성이 약 24% 높다.
유기발광재료의 이용 효율도 높아진다. 8세대 기준 유리 원장을 절반으로 잘라 사용하는 FMM 방식의 증착 효율은 약 40%이지만, FLIPP은 약 74%로 1.9배 수준이다. 원장을 그대로 활용해 증착 과정에서 낭비되는 재료를 줄인 결과다.
증착 공정에는 WOLED(화이트 OLED)에서 축적한 인프라와 노하우를 활용했다. 유리 원장이 이동하면서 여러 증착 단계를 순차적으로 거치는 인라인 방식을 채택했다. 공정 간 대기·이송 시간을 줄이고 연속 증착으로 기판당 처리 시간을 단축해 FMM 방식보다 증착 공정 시간을 약 40% 줄였다는 설명이다.
LG디스플레이는 향후 'FLIPP 원 플랫폼'을 구축해 다양한 크기의 제품을 유연하게 생산할 계획이다. 태블릿과 노트북 등 IT용 패널을 시작으로 웨어러블부터 TV까지 적용 범위를 넓혀 고객 수요에 대응한다는 목표다.
최 CTO는 "FLIPP은 LG디스플레이가 OLED 연구 시작 이래 22년간 축적한 기술과 노하우가 응축된 최고의 기술" 이라며 "전세계 디스플레이 산업의 패러다임을 바꾸는 전환점 될 것"이라고 말했다.