LGD “FMM 없앤 ‘FLiPP’으로 기술 해자”…IT OLED 시장 직접 연다

▲세계 최초, 유일 8세대 OLED 패터닝 FLiPP. 사진=LG디스플레이

경쟁사들이 IT용 8.6세대 유기발광다이오드(OLED) 신규 라인 투자에 나서는 동안 신중론을 유지해 온 LG디스플레이가 '판을 바꾸는' 공정 기술을 꺼내 들었다. 10여 년간 중소형 OLED 생산의 표준으로 여겨진 파인메탈마스크(FMM)를 공정에서 아예 없앤 차세대 픽셀 패터닝 기술 'FLiPP(플립)'이다. 신규 설비 대신 기존 8세대 화이트 OLED(WOLED) 인프라를 활용해 성능과 원가를 동시에 잡고, 아직 개화하지 않은 IT OLED 시장을 직접 열겠다는 구상이다.

11일 업계에 따르면 LG디스플레이는 8일 국내외 언론과 애널리스트를 대상으로 'FLiPP 온라인 테크 세미나'를 열고 기술 개발 과정과 강점을 공개했다. 최영석 최고기술책임자(CTO·부사장), 플립 프로젝트를 주도한 조흥렬 차세대 디스플레이 담당(상무), 김응용 FLiPP 전문위원이 참석했다.

플립(FMM-Less innovative Pixel Patterning)은 FMM 대신 포토리소그래피 기술로 화소를 만든다. 기판 전체에 유기 발광재료를 증착한 뒤, 남길 부분은 봉지(인캡) 공정으로 보호막을 씌우고 불필요한 부분은 지워내는 방식이다. 이 '증착→봉지→포토 패터닝' 과정을 적·녹·청 색상별로 반복해 하나의 RGB 픽셀을 완성한다. 수분과 화학물질에 취약한 유기물을 보호하면서 정밀하게 식각하는 것이 핵심 난제였다.

FMM이 사라지면서 성능이 크게 올랐다. 픽셀 사이 금속판이 차지하던 공간이 줄면서 개구율이 기존 42%에서 65%로 약 55% 높아졌다. 이를 통해 FMM 대비 휘도를 1.6배 높이거나, 수명을 2.4배 늘리거나, 소비전력을 13% 줄일 수 있다. 최 CTO는 “향상된 개구율을 휘도에 쓸지 수명에 쓸지는 고객사가 제품 콘셉트에 맞춰 선택하게 될 것"이라고 설명했다. 적·녹·청 소자를 개별 최적화할 수 있어 색재현율과 시야각도 개선된다. 조 상무는 “플립 싱글 구조가 FMM 텐덤과 비슷한 수준"이라며 “플립에 텐덤을 더하면 차이는 상당할 것"이라고 자신했다.

▲8일 열린 LG디스플레이 'FLiPP 온라인 테크 세미나'에서 최영석 최고기술책임자(CTO·가운데)와 조흥렬 차세대 디스플레이 담당 상무(왼쪽), 김응용 FLiPP 전문위원이 차세대 OLED 픽셀 패터닝 기술 'FLiPP'을 소개하고 있다. 사진=LG디스플레이

생산성은 '원장을 자르지 않는다'는 데서 나온다. FMM 방식은 마스크 중앙부 처짐 탓에 8세대 원장을 반으로 자르는 하프컷 공정이 필수다. 플립은 원장을 통째로 쓴다. 23.5인치 패널 기준 면취 효율은 75%에서 93% 이상으로 높아져 생산성이 약 24% 개선된다. 유기물 재료 효율은 40%에서 74%로 1.9배 뛴다. 증착 방식도 FMM의 클러스터 방식 대신 유리 원장이 멈추지 않고 이동하는 WOLED의 인라인 방식을 채택해 공정 시간을 약 40% 단축했다. 이론상 하나의 원장에서 1인치대 웨어러블부터 100인치 이상 TV, VR·AR용 패널까지 생산할 수 있는 '원 플랫폼'이 가능하다. 해상도는 도전 목표로 1000ppi까지 보고 있다.

원가 경쟁력도 강조했다. 김 위원은 “FMM은 마스크 제작·관리·스페어 비용에 마스크 처짐이나 이물로 인한 고질적 불량 비용까지 더하면 한 모델에 연간 수백억 원이 든다"며 “이를 제거할 수 있다"고 말했다. 최 CTO는 “기존 인프라를 그대로 활용하기 때문에 8.6세대 신규 투자보다 적은 비용으로 큰 효과를 누릴 수 있다"고 했다. 조 상무는 “기존 설비 중 그대로 쓸 설비와 개조할 설비, 새로 사야 할 설비를 향후 1년간 구분하는 작업을 거칠 것"이라며 “FMM보다는 확실히 싸다"고 말했다.

▲FLiPP vs. FMM 개구율 비교. 사진=LG디스플레이

적용은 태블릿·노트북·모니터 등 IT 제품부터다. 스마트폰은 기존 FMM 라인, 대형은 WOLED 라인을 유지하고 플립과 병행해 운영 효율을 높인다는 방침이다. 다만 양산 시점은 아직 정해지지 않았다. 최 CTO는 “현재 기술 개발 단계로 양산 시기를 결정하기에는 이르다"며 “고객사가 정해져야 하는 만큼 협의를 통해 결정할 것"이라고 밝혔다. 그동안 IT OLED 시장이 성숙하지 않았다고 밝혀온 것과 관련해서는 “기술과 가격 문제를 FMM으로는 풀기 어려웠다"며 “성숙한 시장에 들어가는 것이 아니라 플립으로 IT 시장을 열어가겠다는 각오"라고 강조했다.

경쟁사 기술과의 차별화도 분명히 했다. 일본 JDI의 'eLEAP', 중국 비전옥스의 'ViP' 등 FMM을 쓰지 않는 유사 기술이 있지만, 조 상무는 “콘셉트가 유사한 것과 기술·성능이 유사한 것은 큰 차이가 있다"며 “8세대 원장으로 구현하는 회사는 LG디스플레이가 유일하다"고 말했다. 본격 개발은 지난해 7월 시작했으며, 가로 2.2m·세로 2.5m 크기 유리 원장의 중앙부터 가장자리까지 균일성을 확보하는 것이 가장 어려웠다고 회사 측은 설명했다.

최 CTO는 “FLiPP은 LG디스플레이가 OLED 연구 시작 이래 22년간 축적한 기술과 노하우가 응축된 최고의 기술"이라며 “디스플레이 업계가 도전하기 어렵고 두려움을 느끼게 할 해자(垓子) 역할을 하고, 전 세계 디스플레이 산업의 패러다임을 바꾸는 전환점이 될 것"이라고 말했다.

김하나 기자 uno@ekn.kr