최동욱 LGD 연구위원, '디스플레이 종사자 실무교육'서 발표
'2.5um 두께' 박막봉지 위에 '1.5um 높이' 컬러필터 직접 형성
"색 섞이지 않고 시야각 유리"...박막봉지 첫 층에는 ALD 적용
2022-09-16 이기종 기자
LG디스플레이가 고효율의 '올레도스(OLEDoS:OLED on Silicon)-컬러필터' 구조를 개발했다고 밝혔다. 유기발광다이오드(OLED)를 수분·산소에서 보호하는 박막봉지를 2.5마이크로미터(um) 두께로 만들면 빛이 새지 않아 색이 서로 섞이는 것을 막을 수 있다. LG디스플레이는 애플 납품을 노리고 여러 마이크로디스플레이 기술 가운데 실리콘 기판 위에 OLED를 증착하는 올레도스를 중점 개발하고 있다.
최동욱 LG디스플레이 BS(Best OLEDoS) 태스크 연구위원은 15일 서울 역삼동 포스코타워에서 열린 '제3회 디스플레이 종사자를 위한 실무교육'에서 "LG디스플레이는 컬러필터를 올레도스 박막봉지 위에 직접 형성하는 'CoE'(Color Filter on Encap) 구조를 개발했다"며 "컬러필터용 유리기판 상판과, 박막트랜지스터(TFT)용 유리기판 하판을 합착하는 구조와 비교하면 혼색 방지와 시야각 등에서 유리하다"고 밝혔다.
최동욱 위원이 비교대상으로 제시한 하판과 상판의 합착 구조는 컬러필터를 코팅한 유리기판 상판과, OLED를 증착한 유리기판 하판을 합착제(레진)를 이용해 부착하는 방식이다. 최 위원은 "소니 올레도스 제품은 컬러필터가 (유리기판 상판에) 따로 있고, 이를 올레도스와 합착한다"며 "설계에 합착 마진이 반영돼 개구율이 줄어들 가능성이 있다"고 밝혔다. 또 "소니의 올레도스는 (유리기판 상판에) 컬러필터와, 휘도를 높이기 위해 렌즈를 적용한다"고 설명했다.
LG디스플레이의 올레도스 기술은 OLED를 수분·산소에서 보호하는 박막봉지 위에 컬러필터를 직접 형성한다. 박막봉지 위에 컬러필터를 형성하기 위해 100도(℃) 이하 저온에서 형성할 수 있는 컬러필터 재료와 공정도 개발했다. 컬러필터를 형성할 때 온도가 높으면 OLED 소자 열화를 피할 수 없기 때문이다. 최동욱 위원이 비교대상으로 제시한 방식처럼 상판 위에 컬러필터를 코팅하려면 230도 고온 공정에서 진행해도 된다.
최 위원은 "LG디스플레이 올레도스의 박막봉지 두께는 2.5um"라며 "박막봉지가 두꺼우면 빛이 옆으로 새고 혼색이 될 수 있기 때문에 박막봉지 두께는 3um 이하여야 한다"고 설명했다. 이어 "이는 (빛을 재활용해 광효율을 올리는) 캐비티(Cavity) 소자 적용도 고려한 수치"라고 덧붙였다.
박막봉지의 첫 층(레이어)에는 원자층증착법(ALD:Atomic Layer Deposition)을 적용한다. ALD는 박막을 원자층 수준으로 한층씩 쌓아 올리는 공정으로, 증착 속도는 느리지만 정교한 두께 제어가 가능하다. 최 위원은 "박막봉지 신뢰성을 확보하기 위해 ALD를 사용한다"며 "첫 층에 ALD가 얇게 들어가고 나머지는 실리콘나이트라이드를 활용한다"고 설명했다. 컬러필터 두께는 1.5um다.
LG디스플레이가 개발 중인 올레도스는 화이트(W)-OLED 위에 적(R)녹(G)청(B) 컬러필터를 적용하는 방식이다. 장기적으로 파인메탈마스크(FMM)를 사용하는 RGB 방식 올레도스 기술 개발도 추진할 것으로 예상된다. 삼성디스플레이의 올레도스 개발 방향도 비슷하다.
한편, 애플이 내년 초 출시할 것으로 예상되는 첫번째 혼합현실(MR) 기기에서 내부 올레도스는 소니가 공급한다. LG디스플레이는 이 제품 외부 인디케이터용 일반 OLED를 납품한다. LG디스플레이가 개발 중인 올레도스 기술은 향후 애플의 또다른 MR 기기 납품이 목표다.