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■ 8일, 자체 개발로 완성한 OLED 패터닝 ‘FLiPP’ 기술 설명 세미나 개최
*‘FLiPP(플립, FMM-Less innovative Pixel Patterning)’
■ FLiPP, 8세대 원장 활용한 세계 최초·유일 8세대 원장 RGB OLED 공정 혁신
■ FMM(Fine Metal Mask) 제거한 새로운 픽셀 패터닝 공정
① OLED 패터닝에 사용되던 FMM을 제거
- 픽셀 영역 넓혀 개구율 55% 향상 … 휘도 1.6배, 수명2.4배, 소비전력 13% 개선
- OLED 소자 효율 극대화 … 높은 색재현율, 넓은 시야각 확보
② 기존 WOLED 생산 인프라 및 노하우 활용 … 면취·증착·재료 효율 높여
■ 최영석 CTO, “FLiPP은 LGD의 22년 OLED 기술력과 노하우 응축된 최고의 기술”, “전세계 디스플레이 산업의 패러다임 바꾸는 전환점 될 것”

LG디스플레이(대표이사 사장 정철동/www.lgdisplay.com)는 8일 온라인을 통해 국내외 언론 및 애널리스트 등을 초청해 ‘FLiPP 테크 세미나’를 개최했다.

이 자리에서 최영석 CTO(최고기술책임자)는 OLED 패터닝 공정의 혁신을 가져온 FLiPP의 개발 과정과 기술 강점 등을 소개했다. 최 CTO는 “차세대 OLED 패터닝 기술 ‘FLiPP(플립, FMM-Less innovative Pixel Patterning)’은 현존하는 8세대 최고 공정 혁신으로 디스플레이 업계가 도전하기 어렵고 두려움을 느끼게 할 해자(垓子) 역할을 해 줄 것”이라고 말했다.

FLiPP은 8세대1 원장(Mother Glass)을 사용하는 세계 최초이자 유일한 차세대 RGB OLED 패터닝 공정이다. LG디스플레이가 보유한 8세대 인프라의 생산 경쟁력에 독자적으로 구현한 OLED 기술력을 결합해 업계를 선도하는 기술 완성도를 확보했다.

이전까지 디스플레이 업계는 패널 원장의 크기를 키우는 방식으로 변화해왔고 현재는 8세대에서 10세대까지 이르고 있다. LG디스플레이는 FLiPP 개발을 통해 8세대 대형 원장에서 기존에 없던 신기술로 패널을 생산할 수 있는 공정 혁신을 만들어 냈다.

LG디스플레이는 FLiPP을 기반으로 차세대 OLED 시장 주도권을 선점한다는 전략이다.

■ FMM 제거 OLED 패터닝 기술…개구율 향상·RGB 소자 개별 최적화 등 최대 성능 구현

FLiPP은 LG디스플레이가 자체 개발해 구현까지 성공한 차세대 OLED 패터닝 기술이다. 기존 RGB OLED 공정의 주류로 여겨지던 FMM(Fine Metal Mask) 방식에서 벗어나, FMM 없이 픽셀을 형성하는 신(新) 공정이다.

기존 기술은 FMM을 사용하여 화소를 패터닝하지만, FLiPP은 포토리소그래피(Photolithography) 기술을 활용해 화소를 정밀하게 패터닝한다. 기판 전체에 유기 발광재료를 증착한 뒤, 남겨야 할 부분에는 봉지(Encapsulation) 공정을 통해 보호막을 형성하고, 자외선(UV)을 이용해 불필요한 부분을 제거한다. 이러한 ‘증착→봉지→포토 패터닝’ 과정을 적·녹·청 각 색상에 대해 차례로 반복해 하나의 RGB 픽셀을 완성한다.

FLiPP은 FMM 없이 패터닝하기 때문에 △개구율 향상 △RGB 소자 개별 최적화 등 최대 성능 발휘가 가능해졌다.

개구율(開口率)은 전체 디스플레이 면적 중 픽셀이 차지하는 면적을 뜻한다. FLiPP은 FMM을 제거해 픽셀 간 간격을 최소화함으로써 개구율을 기존 FMM 방식의 42%에서 65%로 끌어올려 약 55% 향상시켰다. 덕분에 FLiPP은 FMM 대비 △휘도를 1.6배 높이거나 △수명을 2.4배 늘리거나 △소비전력을 13% 저감할 수 있다.

또한, 소자들을 적·녹·청 개별로 패터닝할 수 있게 되어 각 소자 특성에 맞춰 최적화한 픽셀 생성이 가능하다. 이는 OLED 소자 효율을 극대화시켜 높은 색재현율과 넓은 시야각을 가능하게 한다.

■ 세계 최초·유일 8세대 원장 OLED 패터닝 공정…면취 효율 93%, 재료 효율 2배 높아

LG디스플레이는 기존 WOLED 생산 인프라를 활용해 세계 최초·유일의 8세대 원장 RGB OLED인 FLiPP을 구현해냈다.

8세대 FMM 인프라의 경우, 마스크 중앙부 처짐 현상 등을 피하기 위해 원장을 반으로 절단하는 하프컷(Half-cut) 공정이 필수다. 그러나 FMM을 사용하지 않는 FLiPP은 하프컷이 필요 없어 8세대 원장을 자르지 않고 그대로 사용한다.

원장을 그대로 사용함으로써 유리 한 장에서 더 많은 패널을 생산할 수 있게 돼 면취 효율이 높아진다. 8세대 생산 시설에서 23.5인치 패널을 생산한다고 가정할 때, 하프 컷을 하는 FMM 방식은 면취 효율이 약 75%지만, 원장을 그대로 활용하는 FLiPP은 93% 이상의 면취 효율을 확보할 수 있어 생산성이 약 24% 높다.

재료비 측면에서도 유리하다. 원장을 자르지 않아 증착 과정에서 유기물 재료 이용 효율이 증가한다. 8세대 기준, FMM 방식은 하프컷으로 인해 낭비되는 재료들이 생겨 증착 효율이 약 40%인 반면 FLiPP은 원장 그대로 사용해 FMM 방식 대비 1.9배 높은 약 74%의 증착 효율을 보인다.

원장을 그대로 활용하는 FLiPP은 뛰어난 확장성도 갖췄다. FMM을 제거해 패널 크기나 해상도의 제약이 사라진 상태에서 8세대 원장까지 사용하기 때문에 이론상 1인치 대 웨어러블부터 100인치 이상 초대형 TV까지 하나의 원장에서 생산이 가능하다. 일반 패널은 물론 VR·AR용 패널에도 접목할 수 있어, 사실상 궁극의 기술에 가깝다.

■ 8세대 WOLED 인프라·노하우로 기술 완성도 높여 … FMM 대비 공정 시간 40% 단축

LG디스플레이는 FLiPP의 증착 공정에 WOLED 인프라와 노하우를 적극 활용하여 공정 적합도와 기술 완성도를 높였다.

기존 FMM 공정은 클러스터(Cluster) 증착 방식을 사용한다. 원장과 FMM을 정밀하게 정렬·결합한 뒤 유기물을 증착하고, 다음 유기물을 증착하기 위해 다시 원장과 FMM을 분리한 후 새로운 FMM과 정렬·결합하는 과정을 반복한다. 이 때문에 공정 단계가 복잡하고 원장 한 장을 처리하는 데 걸리는 시간도 오래 걸린다.

반면, FLiPP은 WOLED에서 사용하는 인라인(Inline) 증착 방식을 채택했다. 이 방식은 유리 원장이 컨베이어 벨트처럼 이동하면서 단계별로 여러 증착 공정을 순차 진행한다. FMM을 사용하지 않아 반복 공정이나 공정 간 대기·이송 시간이 줄고, 연속 증착을 통해 기판당 공정 시간 단축이 가능하다. 이러한 증착 방식의 차이로 인해, FLiPP은 FMM 대비 증착 공정 시간을 약 40% 줄여 공정 효율을 높인다.

LG디스플레이는 향후 ‘FLiPP 원 플랫폼(One Platform)’을 갖춰 생산 유연성을 확보하겠다는 목표를 가지고 있다. 태블릿과 노트북 등 IT 용 패널 적용을 시작으로, 웨어러블부터 TV까지 확장해 고객 요구에 맞춘 제품을 생산할 계획이다.

최영석 CTO는 “FLiPP은 LG디스플레이가 OLED 연구 시작 이래 22년 간 축적한 기술과 노하우가 응축된 최고의 기술” 이라며 “전세계 디스플레이 산업의 패러다임을 바꾸는 전환점 될 것”이라고 말했다.