황창훈 올레드온 대표가 "면증발원 기술을 통해 화소밀도 2만 PPI(Pixels Per Inch) 수준 올레도스(OLEDoS) 구현이 가능하다"고 밝혔다. 황창훈 대표는 "면증발원 기술을 적용하면 증발각도(입사각)를 기존 56도에서 5도로 좁혀 섀도 현상을 최소화하고, 유기발광다이오드(OLED) 발광영역(Active Area)을 2배로 넓힐 수 있을 것"이라고 기대했다. 발광영역을 넓히면 전력소모를 줄일 수 있다. 황창훈 대표는 24일 부산 해운대 벡스코에서 열린 IMID 발표에서 "면증발원 기술은 기존 점형 증발원(Point Source)과 선형 증발원(Linear Source)에 이은 3세대 증발원 기술이 될 수 있다"고 밝혔다. 면증발원 기술은 유기물을 증착해 원형의 면증발원에 유기박막을 만드는 1단계와, 면증발원에 증착된 유기물을 다시 한번 증발시켜 파인메탈마스크(FMM)를 통해 실리콘 기판에 화소를 형성하는 2단계로 나눠 진행된다. 올레드온에서는 '원형 구조 면증발원을 이용하는 듀얼(Dual) 스텝 FMM 증착 공정'이라고 부른다. 황창훈 대표는 "면증발원 기술의 증발각도는 5도여서, 현재 중소형 OLED에 양산 적용 중인 기존 선형 증발원의 증발각도 56도보다 훨씬 작다"고 강조했다. 그는 "고진공 상태에서 열을 통해 기화된 유기물 분자가 FMM을 통과해서 기판에 증착되는 과정에서 FMM 두께 등 영향으로 원하는 위치에 도달하지 않는 섀도 현상이 나타나는데, 면증발원 방식을 통해 증발각도를 낮추면 이러한 섀도 효과를 최소화할 수 있다"고 설명했다. 황 대표는 "발광영역을 FMM 구멍 면적으로 나눈 '필 팩터'(Fill Factor)의 경우, 기존 선형 증발원에서는 64%에 그치지만 면증발원 방식으로는 98%까지 확대할 수 있다"며 "이처럼 OLED 발광영역이 2배 수준으로 커지면 전력소모도 줄일 수 있다"고 밝혔다. 이때 FMM은 반도체 노광 공정을 통해 만든 1.3마이크로미터(um) 두께 FMM을 써야 한다. 현재 하이엔드 스마트폰 OLED에 사용하는 FMM 두께는 20um 내외이고, 습식 식각 방식을 통해 만든다. 확장현실(XR) 기기에 사용하기 위한 올레도스용 섀도마스크는 기존 습식 식각 방식으로 만드는 FMM으로는 구현이 어렵다. 황 대표는 "면증발원 기술의 유기물 사용효율은 최대 35%까지 확대되고, 택트타임도 3분으로 줄어들 수 있다"고 기대했다. 그는 "기존 선형 증발원의 유기물 사용효율은 최대 10%에 그치고, 택트타임도 240분 수준"이라고 설명했다. 원형 면증발원의 금속표면은 가운데가 오목하게 패인 여러 홈으로 구성된다. 증착을 두 단계로 나눠 진행하고, 실리콘 기판과 면증발원 사이 거리(Target-Substrate distance)를 일정하게 유지하는 과정에서 유기물 사용효율이 떨어지는 문제를 해결하기 위해서다. 황 대표는 "면증발원 금속면에 굴곡을 만들면 유기물 분자빔을 집중하는 효과가 있다"며 "분자빔 집속렌즈형 면증발원 증착 기술을 사용하면 최대 2만PPI까지 올레도스 소자 생산이 가능할 것"이라고 밝혔다.

디일렉=이기종 기자 [email protected]
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