황창훈 올레드온 대표가 화소밀도 1만PPI(Pixels Per Inch) 수준 올레도스(OLEDoS:OLED on Silicon) 구현에 도전한다고 밝혔다. 올레도스는 실리콘 기판 위에 유기발광다이오드(OLED)를 증착하는 기술이다. 올레도스는 확장현실(XR) 기기에 사용할 수 있다.

업계에선 XR 기기에 사용하려면 올레도스 화소밀도가 3000PPI 이상은 돼야 한다고 본다. 현재 하이엔드 OLED 스마트폰 화소밀도는 500~600PPI 수준이다. XR 기기에 필요한 3000PPI 이상을 구현하려면 화소를 스마트폰 OLED보다 더욱 촘촘하게 형성해야 한다.

올레드온의 증착 기술은 2단계로 나뉜다. 유기물을 증착해 원형의 면증발원에 유기박막을 만드는 1단계와, 면증발원에 증착된 유기물을 다시 한번 증발시켜 파인메탈마스크(FMM)를 통해 실리콘 기판에 화소를 형성하는 2단계로 진행된다. 올레드온에서는 이를 두고 "원형 구조 면증발원을 이용하는 듀얼(Dual) 스텝 FMM 증착 공정"이라고 부른다.

황창훈 대표는 "평평한 금속표면에 증착된 유기박막이 다시 증발되면, 분자들이 수직으로 증발해 섀도 현상이 거의 사라진다"고 밝혔다. 기존 중소형 OLED에서는 선형 증발원에서 올라오는 유기물이 FMM을 통과해 기판에 증착되는데, 분자들은 수직이 아니라 여러 방향으로 기화한다. 이때 비스듬하게 올라간 분자가 FMM 두께·구조 영향으로 원하는 위치에 도달하지 않는 섀도(그림자) 현상이 나타난다. 황 대표 설명은 올레드온 방식을 사용하면 이러한 섀도 효과를 최소화할 수 있다는 말이다.

황 대표는 증착을 두 차례에 나눠 진행하고, 실리콘 기판과 면증발원 사이 거리(Target-Substrate distance)를 일정하게 유지하기 위한 과정에서 유기물 사용효율이 떨어지는 문제를 해결하기 위한 방안도 고안했다.

원형의 면증발원 금속표면은 가운데가 오목하게 패인 여러 홈으로 구성된다. 황 대표는 "면증발원의 금속면에 굴곡을 형성하면 유기물 분자빔을 집중하는 효과가 있다"며 "유기물 사용효율을 높이고, 섀도 현상을 0.1마이크로미터(um) 수준으로 거의 제거할 수 있다"고 밝혔다. 그는 "유기물 분자 기체를 집중 증발하는 분자빔 집속렌즈형 면증발원 증착 기술을 사용하면 최대 2만PPI까지 올레도스 소자 생산이 가능할 것"이라고 덧붙였다.

황창훈 대표는 "현재 중소형 OLED 양산에 적용 중인 기존의 선형 증발원을 활용하는 FMM 증착은 고진공 상태에서 열로 유기물을 기화해, 유기물 분자가 FMM을 통과해서 기판에 증착된다"며 "이때 발생하는 섀도 현상 때문에 해상도가 최대 600PPI 수준에 그친다"고 말했다. 그는 "기존 FMM 증착으로 OLED 화소밀도를 1만PPI까지 높이려면 실리콘 기판과 면증발원 사이 거리가 매우 멀어야 하는데, 이 경우 생산성이 크게 떨어진다"고 밝혔다. 이어 "이때 FMM 인바 두께를 1.3um까지 줄이는 방안을 생각할 수 있지만 현재로선 불가능하다"는 내용도 덧붙였다.

올레드온은 지난 2017년 설립됐다. 황창훈 대표는 2015~2016년 국내 대표적 증착기 업체 선익시스템에서 연구위원을 지낸 바 있다.

디일렉=이기종 기자 gjgj@thelec.kr
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