“반도체 ALD(원자층증착) 기술을 활용하면 IT용 OLED 수명을 현재보다 크게 늘릴 수 있습니다.”

한국머크가 현재 CVD(기상화학증착) 및 잉크젯 프린팅 기술로 정착된 OLED TFE(박막봉지) 기술의 변화 가능성을 제시했다. 

한국머크는 14일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 ‘K-디스플레이 2024’를 통해 ▲ALD 프리커서 ▲저유전율 유기물 재료 ▲중수소 치환재료 등 OLED 관련 신규 솔루션들을 공개했다. 

ALD 프리커서는 OLED 유기물 증착공정 이후 패널을 산소⋅수분으로부터 보호하는 박막을 만드는 재료다. 현재는 ALD가 아닌 CVD를 이용해 무기막을 형성해주는 것으로 표준화 됐다. 다만 디스플레이 업계는 이를 ALD로 대체해 더 치밀한 무기막을 형성하는 방안을 고민하고 있다. 

최근 OLED 패널은 스마트폰을 넘어 태블릿PC 및 노트북PC로 영역을 확장하고 있는데, 이들 IT 제품은 스마트폰 대비 교체주기가 길기 때문이다. 스마트폰은 길어도 3~4년 정도면 새것으로 교체하는데 비해 IT 제품은 최소 5년 이상 사용한다. 그만큼 디스플레이도 장수명을 보장해야 하며, 이는 TFE 기술에 의존한다.

ALD는 봉지막을 옹스트롬(0.1nm) 단위로 한층한층 쌓아서 만든다. 그 만큼 조직이 치밀해 산소⋅수분으로부터 OLED층을 완벽하게 보호한다. 한국머크 관계자는 “CVD를 이용한 공정은 파티클 발생 가능성, 투습 방지 기능 약화 측면에서 여러 한계가 있다”며 “ALD는 CVD 공정의 한계를 돌파할 기술”이라고 설명했다.

ALD는 원래 반도체 산업에서 널리 활용된다. 머크는 지난 2019년 버슘머트리얼즈, 올해 초 메카로 화학사업부(현재 머크로 법인통합)를 인수하는 등 반도체 포트폴리오를 강화하고 있다. 반도체 화학소재 기술을 활용해 디스플레이용 ALD 프리커서 경쟁력도 확보할 수 있을 것으로 기대한다. 

이날 함께 공개한 저유전율 유기물 재료 역시 TFE 공정에 쓰인다. CVD 혹은 ALD로 무기막을 형성하고 나면 표면 평탄화와 절연을 위해 잉크젯 프린터로 유기막을 형성한다. 한국머크의 유기물 재료는 여기에 저유전율(Low-K) 특성까지 더했다. 디스플레이 전극과 터치 전극 간에 일어날 수 있는 간섭 현상을 최소화해준다. 

중수소 치환재료는 2020년 전후로 OLED 업계가 발광층을 중심으로 도입을 확대하고 있는 소재다. 유기재료 내 경수소를 무거운 중수소로 바꿔 재료 수명을 연장한 게 특징이다. 원래 발광재료를 중심으로 중수소 기술이 도입외었으나 한국머크는 HTL(정공수송층) 등 공통층 재료까지 관련 기술을 적용하고 있다.

한국머크측은 “OLED 등 다양한  제품의  연구 및 개발을 현지화 했다"며 “고휘도, 고투과도, 빠른 응답 속도, 고신뢰성 등 산업이 요구하는 재료들을 지속적으로 공급할 것”이라고 말했다.