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LG디스플레이가 롤투롤(Roll to Roll, R2R) 기술을 단기적으로 유기발광다이오드(OLED) 조명, 장기적으로 디스플레이에 적용하겠다는 계획을 밝혔다.

최근 유연전자소재의 발달로 인쇄전자 기술을 활용한 롤투롤(필요한 부분에 원하는 형태의 전극 패턴을 직접 인쇄) 등의 인쇄 공정이 주목받고 있다. 디스플레이를 보다 유연하게 휘게 만들 수 있어 접거나 펴는 폴더블, 돌돌 말아 쓸 수 있는 롤러블 등의 스마트 기기 제작이 가능하다.

하지만 유리가 아닌 플라스틱 재료를 사용하다보니 기존 증착 공정을 활용하기 어렵고 열이나 장력에 의한 변형 등 넘어야할 과제도 만만치 않다. 생산비용 절감과 함께 새로운 장비와 같은 원천기술 개발이 필수적이기 때문이다.

22일 한국인쇄전자산업협회 주최로 대전 한국기계연구원에서 진행된 ‘제7회 유연·인쇄 전자 심포지엄’에서 LG디스플레이 신공정연구팀 국윤호 선임연구원은 기자와 만난 자리에서 “롤투롤은 디스플레이보다는 OLED 조명에서 몇 년 안에 우선 적용될 것”이라며 “당장 디스플레이에서는 EPD(전자종이)에 먼저 쓰이겠고 TV에서는 양산까지는 아직 멀다”고 설명했다.

LG디스플레이는 연구개발(R&D) 단계에서 임프린트, 스퍼터, 습식식각·제거·세정장비 등 인쇄전자 생산 설비를 갖추고 있다. 현재 산업통상자원부의 미래 산업 선도기술개발 사업 신시장 창출형 과제인 ‘R2R 인쇄 전자를 이용한 40인치급 액티브 월페이퍼용 TFT 백플레인 개발’을 진행 중이다.

국 연구원은 “유리는 내화학성 연구가 많지만 플라스틱의 경우 박막트랜지스터(TFT) 제품이 없으며 외부 환경에 따른 변형이 많고 250도 이하의 저온 공정을 거쳐야 해서 어려움이 많다”며 “장비의 정밀도를 높이기 위해서는 얼라인(align) 확보가 필수적이며 스마트 노광 장비의 도입을 통해 마스트 없이 캐드(CAD) 도면을 디지털 신호로 변환 후 패턴을 기판에 형성할 수 있다”고 말했다.

또한 그는 “올해는 공정 기반 구축 및 단위 공정 개발을 완료하고 R2R 임프린트 공정의 정밀도 향상을 위해 씬 글라스 롤 몰드(Thin Glass Roll Mold)와 정밀 얼라인 시스템 개발을 통해 정밀도를 10마이크론까지 달성했다”며 “증착(CVD)과 패턴(임프린트, 포토), 식각(Wet, Dry) 공통, 모듈 장비 구축과 함께 기판 폭 400mm 공정을 가능하도록 했다”고 덧붙였다.

한편 OLED 조명에 대해서는 최근 유연소재 도입을 적극적으로 추진하고 있는 발광다이오드(LED)와의 경쟁도 준비한다는 계획이다. 삼성전자의 경우 플렉시블 기판 기술을 적용해 자동차용 조명을 자유롭게 디자인할 수 있는 ‘칩 스케일 패키지(FX-CSP, Flexible Chip Scale Package)’ 라인업으로 자동차와 같은 전장부품 사업에 나선 상태다. 칩 스케일 패키지는 LED 칩을 감싸는 플라스틱 몰드와 기판과 광원을 연결하는 금속선을 없앤 패키징 기술을 말한다.

업계에 따르면 OLED 조명 패널 시장은 오는 2020년에는 1조8000억원 규모를 형성할 것으로 보인다. 이 가운데 LG디스플레이는 절반이 넘는 53%의 시장점유율을 기록할 것으로 예상된다. OLED 조명 패널 양산 기술을 보유하면서 투자도 단행한 유일한 업체로 LG화학의 조명용 OLED 사업을 넘겨받았다.

<이수환 기자>shulee@insightsemicon.com