종이처럼 부드럽게 휘어지는 OLED, 롤투롤 생산기술 개발
기계연, 인쇄전자연구실 롤투롤 기술로 OLED 생산공정 단순화

미래창조과학부 산하 한국기계연구원(이하 기계연, 원장 박천홍)은 중소기업 ㈜지제이엠(대표 이문용)과 함께 간단한 공정으로 플렉서블(Flexible) OLED*를 만들 수 있는 300 ㎜급 롤투롤(Roll-to-Roll) 생산 기술을 국내 최초로 개발했다.

기계연 첨단생산장비연구본부 인쇄전자연구실은 기존의 롤투롤 인쇄전자 기술을 OLED 생산 과정에 적용하는 데 성공했다. 롤투롤 진공증착 장비를 이용하면 롤 형태의 필름에 OLED 발광 유기층과 금속 전극층을 차례대로 증착하면서 하나의 챔버 안에서 유연한 OLED를 생산할 수 있다. 생산 가능한 OLED 제품은 1 ∼ 수 백 나노미터(㎚) 수준의 매우 얇은 다층의 유기, 무기 박막으로 구성되며 각 층은 진공 열증착 공정을 거치며 제조된다.

지금까지 유연한 OLED 디스플레이를 만들기 위해서는 복잡한 공정을 거쳐야 했다. 유리판에 필름을 붙인 다음 그 위에 증착과정을 거치며 OLED를 만들고 다시 그 유리판에서 필름을 분리하는 방식을 이용해왔다.

이번에 개발된 기술을 적용하면 진공상태의 챔버 안에 롤 형태로 감겨있는 필름을 흐르게 한 뒤 그 위에 원하는 유기층과 무기층을 연속적으로 증착시키는 ‘다층 증착’ 공정으로 OLED를 제작할 수 있다. 제작에 필요한 시간과 설비가 대폭 감소해 대기업 뿐 아니라 중소‧중견기업도 유연한 OLED를 제작할 수 있다.

기계연 권신 선임연구원은 “롤투롤 진공증착 장비를 이용하면 차세대 디스플레이로 주목받는 플렉서블 OLED를 간단한 공정으로 연속 생산할 수 있다”며 “특히 디스플레이 분야는 국내 연구개발이 정체되어 있고 중국의 추격이 가파른 만큼 기술격차를 확보하고 우위를 점하는데 기여할 수 있는 핵심기술”이라고 설명했다.

이번 과제는 기계연 자체 기술사업화 지원 프로그램인 ‘ACE’ 프로그램의 지원을 받아 선행연구를 진행했으며, 이어 2015년 10월부터 산업통상자원부 경제협력권 사업의 지원을 받아 ㈜지제이엠과 함께 수행하고 있다. ㈜지제이엠은 OLED 증착원 핵심기술을 보유한 강소기업으로 최근 대만, 일본, 중국 기업에 증착원을 납품하는 실적을 거뒀으며 본격적인 장비 상용화를 추진하고 있다.

한편 OLED 분야 시장조사 전문기관 UBI Research(2014)에 따르면 2020년 OLED 조명의 시장규모는 45억 달러까지 성장할 것으로 전망하고 있다. 디스플레이 분야 시장조사 전문기관 IDTechEX(2015)도 ‘Plastic and Flexible Display’ 시장이 오는 2020년 160억 달러, 우리 돈으로 16조 원 규모까지 성장할 것으로 전망하는 등 관련 분야의 지속적인 성장이 예상되고 있다.