황광훈 올레드온(OLEDON) 대표는 지난 15일 미국 '국제정보디스플레이학회(SID) 2019'에서 발표를 끝내고 "땡큐 포 베리 베리 베리~ 굿 톡(Thank you for very very very~ good talk)"이라는 말로 시작하는 질문을 들었다고 27일 말했다. 그는 "상당한 호평이었다"며 "평소 SID 발표 분위기로서는 다소 이례적 반응"이라고도 했다.
발표 주제는 '면 증착 장비'였다. 황 대표는 3년전 올레드온 창업이후 면 증착 장비 관련 발표를 여러번 한 바있다. 황 대표는 "OLED의 인치당픽셀수(PPI)를 논할 때, 섀도(Shaodw) 관점에서 기존 선 증착이 아닌 면 증착을 쓰면 1만PPI도 가능하다는 데이터를 얻었다는 걸 이번에 새로 발표했다"고 했다.
현재 양산 OLED 디스플레이의 최고 PPI는 500대 후반이다. 600이상 PPI가 어려운 이유로는 우선 마스크(FMM) 구멍 문제가 우선 꼽힌다. 마스크에 뚫린 구멍으로 유기물을 증착해 OLED 화소를 형성하게 되는데, 마스크에 촘촘하게 구멍을 뚫을 수록 PPI는 높아진다. 기존 선형 증착 방식을 고수하면서, 촘촘하게 구멍을 뚫으려면 마스크가 얇아져야한다. 구멍 면적과 깊이간 비율(Aspect Ratio, AR) 때문에 섀도 현상이 심해지기 때문이다.
올레드온은 선 증착 대신 면 증착을 해결 방안으로 제시한다. 마스크에 구멍만 촘촘하게 뚫을 수 있다면 조금 두꺼워도 증착에 큰 문제가 없다는 입장이다. 황 대표는 "선 증착은 어쨌든 노즐을 통과하기 때문에 증착원(소스)과 기판 사이 거리를 이동할 때, 유기물이 퍼지게 된다"며 "면 증착 방식을 쓰면 기화한 유기물이 거의 직선으로 이동해 증착되기 때문에 마스크가 조금 두꺼워도 괜찮다"고 했다.
황 대표는 섀도 현상 데이터를 근거로 제시했다. 기판을 아래로, 화소를 위로 두고 바라보았을때 유기물은 사다리꼴로 증착된다. 사다리꼴의 윗변과 아랫변의 길이 차이를 반으로 나눈 값을 섀도(Shadow)라고 부른다. 선 증착은 고PPI로 갈 수록 사다리꼴 윗변이 짧아지다 허물어지는데, 직사각형 모양으로 증착되는 면 증착은 고PPI에도 허물어지지 않고 유기물 두께를 유지한다는게 올레드온이 얻은 데이터다. 1만PPI도 가능하다는 데이터는 1000PPI급 마스크로 유기물을 증착한 뒤 단면을 비교하면서 얻었다.
황 대표는 "삼성디스플레이에서도 면 증착 방식에 지속적으로 관심을 보이고 있다"며 "섀도 마스크(FMM)를 사용하는 중소형 OLED 증착장비에서는 PPI를 높일 수 있고, 대형 OLED 증착에는 수직 증착을 가미해 12세대에서도 기판 처짐없이 면 증착이 가능하다"고 했다. 현재 양산 디스플레이 기판 최대 넓이는 10.5세대 크기다.
황 대표는 "수직 면 증착을 하면 유기물 사용률을 높일 수 있고 호스트와 도판트 혼합 정도를 조절할 수 있다"고도 했다. 도판트는 유기물에서 실제 빛을 내는 물질이고 호스트는 빛 효율을 높이는 물질이다. 혼합 구조에 따라 빛 효율이 달라진다고 한다.
올레드온이 제시한 면 증착은 벨트 방식이다. 일종의 이중 증착이다. 벨트 아랫면에 기존 선형증착으로 유기물을 증착 시킨후, 벨트를 움직인다. 기판 아래서 다시 벨트면에 있는 유기물에 열을 가해 기판으로 증착하는 방식이다. 황 대표는 "벨트는 메탈 소재"라며 "증착과 구동에 문제가 없다"고 했다.
벨트면에 있는 유기물(donor flim)은 노즐을 통과하지 않아 퍼지지않고, 기판까지 직선운동한다는 게 선 증착과 비교시 이점이다. 황 대표는 "벨트 면을 곡면(Curved Plane Source)으로 만들었더니 더 좋은 증착 데이터를 얻었다"고 했다.
올레드온은 단국대학교 '유무기 융합고차구조 연성화학소재 연구센터(경기도 지원사업)'에 입주해 있다. 황 대표는 "센터는 실험 장비 수십대를 가지고 있어서 웬만한 실험은 외부에 의뢰하지 않는다"며 "인적·물적 지원을 받으며 장비를 개발하고 있다"고 했다. 센터장을 맡고 있는 진병두 단국대학교 교수는 "여러 중소·벤처 기업이 입주해 있다"며 "입주 업체 필요에 따라 다양한 지원을 하고 있다"고 말했다.
