△왼쪽부터 명승호 PL, 김장규 프로, 김선혁 연구위원, 최정수 수석연구원.

2024년 제9주 차 IR52 장영실상 제품으로 삼성디스플레이, 원익IPS, 필옵틱스가 함께 개발한 대형 유기발광다이오드(OLED) 진공 레이저 드릴 장비가 선정됐다.

전면 발광 방식 OLED는 패널 면적이 넓어질수록 전력 공급이 떨어지는 IR 드롭 현상 때문에 휘도 불균일이 나타난다. 수상 제품은 레이저를 이용해 일정 간격으로 음극 보조전극을 연결할 구멍을 가공함으로써 IR 드롭 현상을 완화한다. 이를 통해 중대형 OLED 패널의 휘도 균일도를 높이고 구동 전압을 낮추는 기능을 한다.

삼성디스플레이는 2018년부터 전면 발광 방식인 QD-OLED TV 양산을 계획했다. QD-OLED TV를 양산하기 위해서는 레이저 드릴 공정이 필수적이다. 하지만 당시 레이저 드릴은 장비 기술, 공정 기술 등이 확립되지 않은 제품이어서 양산 리스크가 매우 큰 설비였다. 특히 일반 대기 환경에서도 만들기 쉽지 않은 레이저 정밀 패턴 제작 기술을 유기물 증착 환경인 고진공에서 구현해야 했다. 이와 함께 증착기 등의 작업 시간과 맞추며 레이저를 고속으로 작동시켜야 하는 등 난도가 높았다.

삼성디스플레이는 진공 공정 설비에 특화된 원익IPS와 레이저 광학 설비에 특화된 필옵틱스를 개발 파트너로 선정했다. 2018년부터 약 2년간 선행 기술을 개발해 2021년 10월부터 제품을 양산하고 있다.

개발 초기에는 기존 중소형 OLED 공정에 없는 공정이다 보니 참고 자료가 없고 공정 스펙도 불확실했다. 가공 홀 간격에 따라 작업 시간이 영향을 많이 받는데, 사례가 없다 보니 장비 스펙 예측이 불확실했다. 일단 최대한 촘촘하게 홀을 가공할 수 있도록 장비 스펙을 정했다. 이에 촘촘한 홀 가공에 따른 작업 시간 증가를 막기 위해 고속 가공이 가능한 광학계를 신규로 개발하기도 했다.

수상 제품은 현재 QD-OLED 첫 번째 라인용으로 3대가 제작됐다. 수상 제품은 OLED TV뿐 아니라 정보기술(IT) 기기용 OLED 화질 향상과 소비전력 저감을 위해 필요한 기술이다. 삼성디스플레이는 8세대 IT 기기용 OLED 라인에 투자하고 있다. 올해 설비를 반입해 내년부터 본격 가동할 계획이다.

IT 기기용 디스플레이 시장에서 OLED 점유율은 2~3퍼센트로 미미하다. 하지만 앞으로 성장 가능성이 크기 때문에 수상 제품의 수요는 더 늘어날 것으로 전망된다.

IT 기기용 OLED 라인 투자를 확정 또는 검토 중인 경쟁 패널사에서는 레이저 드릴 장비 기술 확보가 시급하다. 이 장비를 벤치마킹 대상이라고 볼 수 있으며 연구진은 기술 보호를 위해 노력하고 있다.

주최 : 과학기술정보통신부 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[강민호 기자]