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기업지원성과 사례
占쏙옙占쏙옙占쏙옙 전기자동차 배터리에 '안전'을 장착하는 기술 |
占쏙옙占쏙옙占� 수분과 산소로부터 OLED를 지키는 새로운 방법, 다층박막 봉지를 위한 유기층 잉크젯 코팅기술 개발 |
기술지원기업: ㈜디바이스이엔지
연구책임자: 마이크로나노공정그룹 이상호, 강경태 수석연구원
9월 출시된 애플사 ‘아이폰X’는 OLED 디스플레이를 활용했다는 점에서 주목을 받았다. OLED를 최초 적용한 삼성 갤럭시부터 LG, 애플까지 가세하면서 휴대폰 시장이 OLED 전성시대를 맞고 있다. 백라이트가 없는 자체발광형 소재로, 색감 표현과 넓은 시야각을 가져 휴대폰 시장뿐 아니라 TV, 스마트워치, 자동차 대시보드 등 디스플레이 분야에서 활용도가 급증하는 추세이다. OLED의 장점을 극대화 할 수 있는 공정혁신에 대한 관심과 기대도 그 어느 때보다 높은 시점이다.
■ 비즈니스 모델 확장을 위한 새로운 기술 모색
㈜디바이스이엔지는 2002년 창업한 반도체 디스플레이 장비 제조업체다. 반도체 디스플레이 개발을 위한 수많은 공정 중에서도 주로 ‘세정(Cleaning)’ 장비를 개발하는데, 대표적으로 반도체 보관용기인 풉(Foup) 세정장비가 있다.
반도체 디스플레이 세정 과정은 제품의 품질과 수율을 높여주기 때문에 중요하다. ‘기판 세정 과정’은 표면에 부착된 오염 물질을 제거하는 역할을 하고, 세정된 보관용기는 말끔하게 세척된 웨이퍼를 깨끗하게 보관할 수 있도록 해준다. ‘새 술은 새 부대’에 담는 원리인 것이다.
㈜디바이스이엔지는 2011년부터 OLED 시장으로 눈을 돌려 비즈니스 모델 다각화를 꾀했다. 새로운 시장으로의 진입을 위해 잉크젯프린팅 공정기술을 이용해 OLED소자 다층박막봉지공정(Thin-film Encapsulation)에 필요한 유기층 코팅기술을 개발하기 시작한 것이다.
“세정 공정과 함께 금속 마스크와 관련된 다른 공정들을 직접 시도해보고 싶었습니다. 진공 상태의 증착 방식이 아닌, 액체 상태의 프린팅 방식을 이용해 보자는 생각이었죠.”
디바이스이앤지 성덕형 연구소장은 사업 다각화 계기를 이렇게 설명했다. 이전까지는 주로 금속마스크에 붙은 물질을 세정하는 장비 개발에 주력해 온 디바이스이엔지로서는 새로운 도전이었다.
■ 유기전자소자의 수명과 신뢰성 확보를 위한 과정
OLED 디스플레이에 들어가는 핵심 부품 중에는 적·녹·청(RGB, Red Green Blue) 빛을 내는 물질을 원하는 위치에 입히도록 돕는 ‘금속 마스크’가 있다. 일반적으로 빛을 내는 물질을 OLED 기판에 증착시킬 때에는 진공 상태에서 이물질을 증발시킨 후 기판의 적절한 위치에 증착한다.
RGB 물질을 증착시켜 소자를 완성시킨 다음 수분과 산소 접촉을 막기 위해 얇은 차단막을 덧입히는 봉지과정이 반드시 필요하다. 이를 위해 기존에는 물질을 증착한 기판 위에 금속 또는 유리의 얇은 판을 한 번 더 덮은 후 모서리 부분을 본딩 처리하는 방식을 사용했다. 이렇게 하면 OLED가 두껍고 딱딱해져 플렉서블 디스플레이를 만드는 데에는 효과적이지 않다.
해결 방안을 고민하고 있을 때 잉크젯 인쇄 방식의 다층 박막 봉지기술이 해외에서 일정 성과를 거두고 있다는 소식을 듣게 됐다. ‘봉지기술’은 유연한 유기물 층과 투습방지 성능이 뛰어난 무기물 층을 교대로 적층시켜 봉지층을 형성하는 기술이다. 따라서 플렉서블 OLED 소자를 제조할 때 유용하고, TV 등 디스플레이 면적이 큰 경우 더욱 효과를 발휘할 수 있다.
■ 진짜 기술은 레시피에…
생기원과 디바이스이엔지는 2011년부터 인연을 맺어왔다. 잉크젯 프린팅과 유사한 노즐 프린팅을 이용해 플렉서블 OLED 면조명을 저가로 제조하는 기계를 공동 개발한 바 있다. 최근에는 노즐 제작 기술을 이전하기도 했다.
성 연구소장은 생기원의 지원을 제빵과정에 비유했다.
“식빵만 만들던 저희가 카스텔라까지 만들고 싶은데 레시피가 없으니 어떤 재료를 어떻게 첨가해야 하는지 몰라 생기원의 도움을 구한 것입니다.”
마이크로나노공정그룹 강경태 수석연구원은 디바이스이엔지의 높은 제조 기계기술을 칭찬했다.
“디바이스이엔지는 수준 높은 제조 기계기술을 갖고 있습니다. 하지만 제조 공정기술, 즉 눈에 보이지는 않지만 어떤 재료를 어떻게 써야 효과적인 설계가 가능한지에 대한 노하우가 부족한 상황이었죠. 그래서 기판에 물질을 도포하는 공정조건 등 공정기술을 지원했습니다.”
잉크젯 기술은 기존 공정에 비해 백만분의 일 정도의 재료만 있어도 되고, 진공 장비가 필요없어 투자비가 1/4로 줄어든다. 국내 OLED 제작기술 수준은 세계 최고지만, 관련 소재기술은 일본, 미국, 유럽에 뒤처지는 실정이다. 반면, 잉크젯 기술의 경우 선진국들도 아직 상용화 전이라 시장진출 잠재력이 크다.
OLED 디스플레이 트렌드가 잉크젯 기술로 기우는 상황에서, 시장의 변화를 감지하고 미리 준비한 디바이스이엔지의 앞날이 기대된다.