포토리소그래피 기반의 OLED 공정: 차세대 디스플레이 혁신을 위한 도전과 기회
Applied Materials사의 MAX OLED™에 의한 패터닝 프로세스 (사진=Applied Materials)
OLED 기술은 뛰어난 화질과 유연성으로 스마트폰 디스플레이의 핵심으로 자리 잡았다. FMM (fine metal mask) 공정은 현재 스마트폰 등 중소형 OLED 디스플레이의 RGB 서브픽셀을 패터닝하는 데 주로 활용되는 기술이다.
그러나 기존 FMM 방식은 개구율(약 30%) 한계, 전기 저항 증가로 인한 불균일한 밝기 및 높은 생산 비용이라는 문제를 안고 있다. OLED 재료의 민감성 때문에 FMM 대안으로 고려되었던 포토리소그래피 패터닝 역시 공정 중 OLED 손상 우려로 상용화에 어려움이 있었다.
Applied Materials사는 SID2025 conference에서 MAX OLED™ 공정 기술에 대해 발표하였다. MAX OLED™는 독점적인 픽셀 아키텍처와 새로운 공정을 통해 기존 포토리소그래피의 장점은 살리면서 OLED 재료의 민감성을 보완한다. 특히, OLED 증착 직후 TFE(Thin Film Encapsulation)를 통해 민감한 유기층을 보호하며, 이는 여러 번의 복잡한 포토리소그래피 및 식각 공정을 가능하게 한다.
MAX OLED™공정에 의해 FMM 대비 개구율을 두 배로 늘려 픽셀 밝기, 해상도, 디스플레이 수명을 크게 향상시켰다. 또한, 국부적인 캐소드 접촉 구조를 통해 전기 저항 증가 문제를 해결하고, 노트북 PC 디스플레이의 전력 소비를 33%, 모니터 디스플레이의 전력 소비를 47%까지 절감할 수 있었다. 2,000ppi에 달하는 고해상도 구현이 가능하며, RGB 각 색상별 OLED 스택의 개별 최적화도 가능하다.
경제적 측면에서도 MAX OLED™는 긍정적인 변화를 가져온다. 포토마스크 리드 타임을 FMM 대비 대폭 단축하고 비용을 절감하여 신제품 개발 주기를 단축한다. 또한, LCD 공정에서 많이 적용되는 MMG (multi-product in a mother glass)을 통해 유리 활용도를 높이며, 짧은 소스-기판 거리로 OLED 재료 활용률을 약 2배 증대시켜 재료 비용 절감에도 기여한다.
최근 Visionox는 8세대 OLED생산에 MAX OLED™ 공정을 활용하는 maskless 공정 (ViP, Visionox intelligent Pixelization)을 검토 중이라고 발표한 바 있다. Visionox의 발표는 포토리소그래피 기반 OLED 공정의 상업적 가능성을 시사하는 긍정적인 신호이나, 아직 충분한 수율 확보가 이루어지지 않아 양산 투자를 신중하게 검토 중이다. 이는 MAX OLED™ 기술의 복잡한 포토리소그래피 공정과 수율 안정화에 대한 아직 검증이 필요함을 보여준다. RGB각 색상별 OLED 증착 후 TFE 공정, 그리고 이어지는 반복적인 포토리소그래피 및 식각 과정은 높은 정밀도와 공정 제어를 요구하며, 이는 수율 확보의 난이도를 높이는 주된 요인이다. 삼성 디스플레이 또한 MAX OLED™ 공정의 파일럿 평가를 진행 중이라는 사실은 이 기술이 업계 주요 기업들의 주목을 받고 있음을 입증한다.
결론적으로 MAX OLED™는 기존 FMM 공정의 한계를 극복하고 차세대 OLED 디스플레이의 성능을 혁신할 유망한 기술이다. 비록 복잡한 공정으로 인한 수율 확보라는 과제가 남아있지만, 디스플레이 업계의 선두 기업들이 이 기술에 주목하고 있다는 점은 MAX OLED가 미래 디스플레이 시장을 이끌 핵심 기술로 부상할 잠재력이 충분함을 강력히 시사한다. 이는 VR 디스플레이, 투명 OLED, 언더 패널 카메라(UPC) 통합 등 새로운 응용 분야의 가능성을 열어줄 것이다.
유비리서치 노창호 애널리스트(chnoh@ubiresearch.com)
2025 소형 OLED Display 연간 보고서 Sample
