위치정밀도 현재 5um에서 3um로 줄여야
'템플릿' 얼라인먼트·탈착장비도 해결과제
디스플레이 장비업체 오럼머티리얼(옛 티지오테크)이 8.5세대 OLED용 FMM 시장에 도전한다.
오럼머티리얼 관계자는 "태블릿과 노트북 등 10인치 이상 유기발광다이오드(OLED) IT 제품에 사용할 수 있는 8.5세대(2200x2500mm)용 파인메탈마스크(FMM) 개발에 나선다"고 13일 밝혔다.
FMM은 현재 6세대(1500x1850mm) 중소형 OLED 패널을 만들 때 사용하는 얇은 금속 마스크다. 이 시장은 일본 다이니폰프린팅(DNP)이 독점하고 있다. 삼성디스플레이와 LG디스플레이 등 국내외 주요 패널 업체는 DNP 장비로 스마트폰 OLED 패널 등을 만든다.
오럼머티리얼의 목표 시장은 IT용 8.5세대 FMM이다. 현재 IT용 8.5세대 OLED는 삼성디스플레이 등이 장비를 개발 중인 분야다. 8.5세대는 태블릿과 노트북 등 10인치 이상 제품 생산에 유리하다. 기존 6세대 OLED로 주로 만드는 스마트폰 화면은 6인치가 주력이다.
오럼머티리얼은 기존 6세대 OLED에 사용하는 FMM 스틱 방식과 달리, 프레임에 타일을 붙이듯 FMM을 만드는 개별 셀 방식(UC:Unit Cell) 방식 FMM을 개발하고 있다. 이 방식은 개별 셀 단위 FMM을 오픈 마스크 격자에 마치 타일처럼 하나씩 붙여 완성한다. 회사에선 'uc-FMM'이라고 부른다.
이 방식은 FMM 인장(당기는) 작업이 간소해진다. 길다란 띠 형태 FMM 스틱은 중앙 부위가 중력 때문에 아래로 처지지 않도록 대형 프레임에 인장하고 용접하는 과정이 필요한데, uc-FMM 방식에선 인장 작업을 미리 할 수 있다.
오럼머티리얼은 '템플릿 공정'(Template Process)이란 개념을 도입했다. 딱딱한 투명재료인 템플릿에 개별 셀 크기의 인바(FMM 소재·니켈-철 특수합금)를 미리 인장하고 가공한다. 개별 셀 단위로 FMM을 만들기 때문에 스틱 방식과 달리 중앙 부위가 처지는 문제를 줄일 수 있다.
회사는 개별 셀 FMM은 불량이 나온 셀만 교체하면 되기 때문에 생산효율을 높일 수 있다고 강조한다. 기존 스틱 방식에선 하나의 셀에서 불량이 발생하면 스틱 전체를 교체해야 한다. 스틱 방식 FMM은 긴 띠 모양 금속판에 미세한 구멍을 뚫어 한번에 5~6개 패널을 동시에 증착한다.
오럼머티리얼은 "셀 단위로 가공하면 구멍 제조가 균일해져 제품 특성과 생산수율을 높이고, 증착 세정 주기를 늘릴 수 있다"는 설명도 덧붙였다. 또 "두꺼운 인바를 붙인 후 원하는 두께로 얇게 만들 수 있어(박판화) 고해상도 구현에 걸림돌인 인바 소재 한계를 극복할 수 있다"고 부연했다.
다만 위치정밀도(PPA:Pixel Position Accuracy) 향상과 리페어(수리) 공정에 필요한 추가 장비, DNP와 삼성디스플레이 등의 오랜 협력관계 등은 오럼머티리얼이 풀어야 할 과제이자 걸림돌이다.
현재 uc-FMM 방식 위치정밀도는 5마이크로미터(um) 수준이다. 오럼머티리얼에서는 연내에 3um 수준까지 낮추는 것이 목표다. 또 리페어 공정에서 불량이 발생한 개별 셀 FMM을 떼어내고 새로운 셀을 부착할 때 주변 셀에 영향을 주지 않고 정확하게 떨어지고 부착돼야 한다. 셀을 배치하는 얼라인먼트 장비와 탈착에 필요한 용접 장비는 탑엔지니어링과 공동 개발 중이다. 이영호 오럼머티리얼 전무는 "리페어 작업 등에 대한 잠재 고객사 우려를 해소하고 공정을 최적화할 수 있도록 탑엔지니어링과 협력하고 있다"고 밝혔다.
업계 일각에서는 DNP가 삼성디스플레이와 10년 이상 FMM을 개발하고 양산 적용해왔기 때문에 uc-FMM 방식이 탁월하다는 점이 입증되더라도 삼성디스플레이 등에 납품하려면 '플러스 알파'가 필요할 것이라고 예상한다.
오럼머티리얼은 8.5세대에 앞서 6세대 양산용 OLED FMM 개발을 마쳤다. 국내외 패널 업체와 검증을 진행할 예정이다. 오럼머티리얼이 uc-FMM과 관련해 확보한 특허는 150여건이다.
