미래창조과학부 산하 한국기계연구원(이하 기계연)은 ㈜지제이엠(대표 이문용)과 함께 간단한 공정으로 플렉서블(Flexible) 유기발광다이오드(OLED)를 만들 수 있는 300㎜급 ‘롤투롤(Roll-to-Roll)’ 생산 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.

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∼수백 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.

국내 대기업에서 출시한 스마트폰 중 화면의 한 쪽만 휘어진 디스플레이도 같은 방식으로 유리에 필름을 부착하거나 코팅한 다음 증착장비를 순환하며 OLED를 만들고 유리에서 다시 OLED를 분리하는 공정으로 만들었다.

필요한 단계에 따라 여러 개의 증착장비가 추가로 필요할 뿐 아니라 필름을 부착하고 분리하는 추가 공정이 필요하다는 단점이 있었다.

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.

이렇게 생산된 OLED는 기존 LED와 달리 점이 아닌 면 단위의 제작이 가능하고, 유연한 성질로 원하는 모양을 만들 수 있어 조명산업에 가장 먼저 활용될 것으로 전망된다.

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