8세대 OLED 대량 생산 가능 하향식 증발증착기술 개발

이주인·김정형 표준과학연구원 박사팀 연구, 공정에 바로 적용 가능

이주인(오른쪽) 박사와 김정형 박사가 소형 하향식 증발증착 장비를 점검하고 있다.

아주경제 이한선 기자= 8세대 유기발광다이오드(OLED) 대량 생산이 가능한 하향식 증발증착기술이 개발됐다.

한국표준과학연구원(KRISS)는 미래창조과학부 신기술융합성장동력사업 지원으로 나노측정센터 이주인, 진공기술센터 김정형 박사팀이 8세대 이상 크기의 OLED 대량생산이 가능한 하향식 증발증착 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

세대란 디스플레이를 만드는 유리 기판의 크기를 일컫는 용어로 5.5 세대 크기에 비해 4배가 크다.

OLED 5.5세대 이하 크기의 경우 기판을 위에 두고 유기물질을 아래서 증발증착시키는 상향식 방법을 채택해왔지만 8세대 이상의 대형 기판을 제작할 경우 이를 적용하기 어려웠다.

공정이 진행되는 진공 챔버를 위쪽에 고정하기 힘들고 기판을 올렸을 때 가운데로 휘는 현상이 발생해 수율이 매우 낮았다.

이는 현재 시판되는 55인치 OLED TV 가격이 1000만 원대로 높게 형성되는 이유다.

하향식 증발증착기술은 상향식과는 반대로 기판을 아래에 두고 유기물질을 위에서 증발증착시키는 방식으로 대형 기판 이송이 쉽고 기판의 처짐 현상이 없을 뿐 아니라 재료 사용효율이 높은 것이 특징이다.

하향식 증발증착기술은 증발되는 유기물질이 아래 기판으로 이동하지 않고 챔버 위쪽에 증착되는 현상, 분말로 돼 있는 유기물질을 가열할 때 기판에 낙하해 수율을 낮추는 현상, 유기물질이 분출되는 출구에 유기물질이 증착해 막히는 현상 등 문제점이 있었다.

연구팀은 광산란 및 광반사 기술을 하향식 증발증착기술에 적용해 증발된 고분자 유기물질을 원하는 기판 위치로 이동시키고 분말입자의 낙하를 막는 기술을 개발했다

고주파 유도가열 방식을 적용해 노즐에 유기물질이 증착되는 현상을 예방할 수 있는 것을 실험을 통해 입증했고 고온 가열을 필요로 하는 금속의 하향식 증착 기술도 개발했다.

이번에 개발된 기술을 통해 8세대 이상의 OLED의 기판 제작이 가능해짐에 따라 OLED 디스플레이의 대형화와 관련 제작공정의 효율성이 높아질 것으로 기대된다.

고가의 원료인 유기고분자 물질 사용효율을 50% 이상 높일 수 있어 공정단가와 제품의 가격을 낮출 수 있을 것으로 예상된다.

이주인 박사는 “ 이번 연구 성과는 관련 기존의 문제점을 모두 해결한 무결점의 하향식 증발증착기술로 곧바로 제작 공정에 적용 가능하다”며 “전 세계의 TV 제작형태가 LCD에서 OLED 방식으로 넘어가고 있는 만큼 본 기술은 향후 디스플레이 시장의 일대 변화를 일으킬 수 있을 정도로 파급력이 크다”고 말했다.