Technology Brief - Technology Brief 03
AMOLED 제조기술 동향
AMOLED는 유리 기판 상에 형성된 박막트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)로부터 전류를 공급받은 유기막이 자체 발광하는 성질을 이용하기 때문에, 고가의 BLU(Back Light Unit)를 사용해야 하는 AMLCD(Active Matrix Liquid Crystal Display)에 비해 원가 절감이 가능하다.
또한 시야각이 넓고, 반응 속도가 빠를 뿐만 아니라, 유리 상판을 필요로 하지 않기 때문에 Plastic 기판 상에도 패널을 제작할 수 있어 Flexible 디스플레이로 발전할 가능성이 매우 높다.
AMLCD, AMOLED 등의 평판디스플레이(Flat Panel Display)는 반도체 제조 공정과 유사하나, 유리 기판 상에 박막트랜지스터 형성 후 복잡 다양한 후공정이 필요하다는 점, 실리콘 웨이퍼 대신 열에 취약한 유리 기판을 사용한다는 점 등에서 큰 차이가 있다.
AMOLED 제조 공정은 AMLCD 제조 공정과는 크게 세 가지 점에서 다르다.
첫째는 유리 기판 상에 제조되는 TFT-Backplane 제조 공정에서 사용되는 반도체 재료가 AMLCD의 경우 비정질 실리콘 박막인데 비하여 AMOLED의 경우 전류 구동형이기 때문에 우수한 전하 이동도를 갖는 다결정 실리콘을 필요로 한다는 점이다.
다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 열에 취약한 유리 기판 상에 증착 후 결정화 열처리를 통하여 제조된다.
현재 양산에 사용되는 결정화 기술은 Excimer Laser를 라인 빔의 형태로 만든 후 중첩 스캔하는 방식을 사용하고 있다.
둘째로 AMOLED에서는 AMLCD에서 전혀 사용하는 유기막 증착 기술을 필요로 한다.
하부에 위치한 TFT로부터 전류를 공급받아 유기막이 발광하기 위해서는 다층의 유기막을 형성해야 한다.
다층의 유기막 증착 시 RGB(Red, Green, Blue) 화소를 이루는 발광층은 유리 기판 상에 전면 증착을 수행하는 다수의 유기막과는 다르게 패터닝을 필요로 한다.
현재 유기막 패터닝 기술은 FMM(Fine Metal Mask)을 사용하여 진공증착법으로 저분자 유기막을 선택적으로 증착하고 있다.
그러나 FMM 방식은 여러 가지 이유로 고해상도를 갖는 AMOLED 패널 제조가 용이하지 않다는 점, AMOLED-TV와 같이 대면적 기판 상에 RGB 유기막 화소를 제조하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.
세 번째는 봉지 기술이다. 저분자 유기막의 경우 대기 중의 습기 및 산소에 매우 민감하게 반응하여 열화되는 성질이 있어, 유기막을 외부와 차단하기 위하여 봉지 공정을 수행해야 한다.
현재 아몰레드 스마트폰에 사용되고 있는 봉지 기술은 패널 글라스와 봉지 글라스 사이에 융점이 낮은 Glass Frit을 패널 Cell의 가장 자리를 따라 소성한 후 IR-Laser를 스캔하는 방식으로 두 장의 유리 기판을 밀봉하는 방식이 사용된다.
그러나 이 기술은 Flexible 디스플레이에는 응용이 불가능하다.
일본의 야노경제연구소의 시장 조사 결과에 의하면, (1)세계 AMOLED 패널 시장 규모가 2011년에 28억 달러 규모까지 성장했다. (2)전 세계 AMOLED 패널 시장의 2011년부터 2015년까지의 연평균 성장률이 75.2%로 추정되었다. (3)전 세계 AMOLED 소재 시장은 2011년에 전년 대비 220% 규모로 크게 확대되었다.
현재 우리나라는 AMOLED 패널 관련, 삼성이 세계 시장의 97% 정도를 장악하고 있고 LG도 AMOLED-TV 양산 단계까지 와있는 등 세계적으로 그 기술력을 과시하고 있다.
노재상
홍익대학교 신소재공학과 교수