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LG디스플레이가 잉크젯 프린팅 기법을 활용하는 용액공정(Solution Process) 유기발광다이오드(OLED) 라인을 시범(파일럿) 가동한다. 이 라인을 통해 용액공정 기술의 연구개발(R&D)이 성공적으로 마무리되고 양산 라인에 도입된다면 OLED TV 패널의 생산 원가를 대폭 낮출 수 있을 것이라고 LG 측은 기대하고 있다.

8일 관련 업계에 따르면 LG디스플레이는 6월 중 경기도 파주 공장에 ‘M2-잉크젯’ 파일럿 라인을 가동할 계획이다. 회사는 이 라인을 가동하기 위해 장비 분야에선 도쿄일렉트론(TEL), 장비에 붙는 잉크젯 노즐은 엡손과 손을 잡았다. 재료 분야에선 머크, 스미토모 등과 협력한다.

용액공정은 용액 형태의 OLED 발광 재료를 잉크젯 프린팅 기법으로 기판 위에 얹는 것을 의미한다. 디스플레이 업계는 현재 분말 형태인 OLED 발광 재료를 ‘증착’ 공정을 통해 기판 위에 얹고 있다. LG디스플레이가 활용하고 있는 화이트(W) OLED 증착 기술은 청(B)색 발광 재료 위로 적(R)색과 녹(G)색을 섞은 황(Y)색 재료를 적층, 백색을 구현하는 것이다.

이 위로 RGBW 컬러필터를 얹으면 OLED 패널이 완성된다. 중소형에선 R, G, B 발광 재료를 기판 위로 직접 패터닝하는 파인메탈마스크(FMM) 증착 기술이 활용되고 있다. FMM 기술은 R, G, B 재료가 제각기 발광하는 형태여서 컬러필터가 필요 없다. 하지만 대형 세대에 FMM 증착 기술을 도입하려면 마스크(Mask) 쳐짐 현상, 과도한 재료 사용 등 풀어야 할 문제가 많다. LG가 대형 OLED에 WOLED 증착 공정 및 RGBW 컬러필터 적용한 이유는 바로 이 때문이다.

용액공정은 용액 형태의 R, G, B 발광 재료를 각각의 노즐을 통해 미세하게 분사할 수 있다. 이론상으로는 재료 낭비가 거의 없다. 컬러필터 역시 적용하지 않아도 된다. 따라서 생산 원가를 크게 낮출 수 있을 것으로 업계에선 내다보고 있다. 다만 용액 재료는 기존 재료와 비교하면 발광 효율과 수명이 떨어진다. 이는 향후 개선해야 할 과제다.

시장조사업체 유비산업리서치의 ‘솔루션 프로세스 OLED 보고서’ 따르면 2016년에는 증착 및 잉크젯 기술을 동시 활용하는 하이브리드 생산 방식이 우선 도입될 것으로 보인다. 본격적인 양산 개시 시점은 2017년이다. 이 해 용액공정 시장은 3억8000만달러 규모를 형성한 뒤 연평균 141%의 성장세를 이어나갈 것으로 예상됐다.

LG디스플레이 외에도 삼성디스플레이, 대만 AUO, 중국 BOE도 용액 공정을 도입하기 위해 R&D를 진행하고 있는 것으로 전해진다. 이미 일본 파나소닉과 AUO의 경우 용액공정을 일부 적용한 TV OLED 패널 시제품을 공개한 바 있다. 이충훈 유비산업리서치 사장은 “AUO 등이 보유하고 있는 잉크젯 장비는 6세대 이하로 크기가 작다”며 “LG디스플레이는 대형 TV를 생산할 수 있는 8세대 장비를 도입했다는 점에서 의미가 있다”고 말했다. 대형 OLED 패널 분야에서 LG가 보다 앞서나갈 수 있는 발판을 마련하고 있다는 얘기다.

<한주엽 기자>powerusr@insightsemicon.com