[The Korea Industry Post(kipost.net)] 삼성⋅LG디스플레이가 유기발광다이오드(OLED) 잉크젯 프린팅 공정의 ‘절충안’으로 검토했던 ‘블루커먼레이어(BCL)’ 기술을 완전히 배제한다. 적색⋅녹색 뿐만 아니라 청색까지 완벽한 잉크젯 프린팅 기술을 구현해 대면적 OLED 생산비용을 획기적으로 낮추겠다는 목표다.

BCL 기술이 배제된 체 잉크젯 프린팅 공정이 도입될 경우, TV용 대면적 OLED 산업에서 증착 장비(evaporation) 시장은 크게 위축될 전망이다.

“BCL, ‘가성비’ 떨어진다” 

삼성⋅LG디스플레이가 도입을 검토했던 BCL은 잉크젯 프린팅 기술과 기존의 OLED 증착 기술을 혼합한, 일종의 하이브리드 기술이다. 발광층 재료 중 적색과 녹색까지만 잉크젯 프린터로 인쇄한 뒤, 청색 재료는 기존의 인라인 장비를 이용해 증착하는 방식이다. 

이는 잉크젯 프린팅 발광 재료 중 청색 재료의 수명 문제를 해결할 수 있는 방법으로 거론돼 왔다.  현재 잉크젯 프린팅 발광 재료를 개발 중인 미국 다우케미칼(듀폰), 독일 머크, 일본 스미토모화학 3사 모두 청색 재료 수명 문제를 완전히 해결하지 못했다. 

적색과 녹색은 잉크젯 프린터로 인쇄해도 기존 증착 재료 대비 수명이 크게 단축되지 않는다. 그러나 청색 재료는 인쇄 재료 수명이 증착 재료 대비 70%에도 못미치는 것으로 추정된다. 적색⋅녹색을 인쇄한 뒤, 전면에 청색층을 증착해주면 적⋅녹⋅청 재료 수명을 모두 담보할 수 있다. 

BCL 이처럼 청색 재료 수명 문제를 해결할 수 있는 기술임에도 패널 업체들이 도입하지 않기로 한 것은 잉크젯 프린팅 공정의 장점인 원가 절감 효과가 크게 떨어지기 때문이다.

▲완전한 잉크젯 프린팅 공정을 이용해 생산한 OLED(왼쪽)와 BCL 공정을 적용한 OLED. 청색 이후(ETL⋅EIL)로는 모두 증착장비(evaporation)를 활용해 공정 효율이 떨어진다. /LG디스플레이 블로그 

청색 재료를 증착하면, 그 위에 올라오는 전자수송층(ETL)⋅전자주입층(EIL) 등도 모두 진공 장비 안에서 증착해야 한다. 잉크젯 프린팅의 유기재료 실착률(기판에 달라붙는 비율)이 90% 이상인데 비해 증착은 10~20% 정도에 불과하다. 나머지 80%의 유기재료는 챔버 벽이나 마스크 상에 들러 붙는다. 이는 OLED 생산원가를 높이는 원인이다.

투자 효율이 낮은 증착공정이 이처럼 늘어나는 것은 애초 잉크젯 프린팅 기술 도입 취지를 무색케 한다. 적색⋅녹색 발광재료 위에 올라오는 청색층이 발광효율을 떨어뜨리는 것도 단점이다. 업계 관계자는 “BCL의 전자이동 속도를 빠르게 해 청색층을 통과시키면 혼색 염려는 없다”면서도 “다만 유기물질이 덮이는 만큼 효율에는 좋지 않다”고 말했다.

인라인 증착장비 사용 크게 줄 듯

▲미국 카티바의 잉크젯 프린팅 장비. /카티바 제공

따라서 삼성⋅LG디스플레이는 청색층은 물론 ETL⋅EIL까지 모두 잉크젯 프린터로 인쇄할 수 있을때까지 연구개발(R&D)을 지속할 전망이다. 온전한 의미의 잉크젯 프린팅 기술이 완성될 때까지 양산투자는 하지 않겠다는 뜻이다.

현재 삼성디스플레이는 미국 카티바에서, LG디스플레이는 일본 도쿄일렉트론(노즐은 앱슨)으로부터 잉크젯 프린터를 도입해 R&D를 진행 중이다. 

LG디스플레이는 경기도 파주에 신설한 P10 첫 번째 라인은 물론, 중국 광저우 8세대 OLED 라인도 일단은 증착 공정을 구축한다는 계획이다.

그러나 일단 잉크젯 프린팅 공정이 양산 도입되면 향후 TV용 OLED 라인에서 증착장비를 사용하는 일은 크게 줄어들 것으로 보인다. BCL 도입이 검토되던 시점만 해도 잉크젯 프린터와 증착장비가 공존할 것으로 예상됐던 것과 비교하면, 증착장비 진영이 크게 불리해진 셈이다.

업계 관계자는 “양산성만 확보되면 잉크젯 프린팅 공정에서 다시 증착으로 되돌아올 가능성은 ‘제로(0)’”라며 “다만 잉크젯 프린팅 도입이 요원한 중소형 OLED 생산에서는 증착장비가 지속적으로 사용될 것”이라고 말했다.