[기고] LG디스플레이는 왜 '플립'을 택할 수밖에 없었을까

LG디스플레이는 지난 19일 부산에서 열린 IMID에서 세계 최초로 8.5세대(2200x2500mm) 라인에서 생산한 '마스크리스'(mask-less) 27인치 유기발광다이오드(OLED) 패널을 전시했다. '세계 최초로 8.5세대 유리원장(full glass)에서 만든 제품'(World's 1st FMM-less with G8.5 Full Glass)이란 표현은 의지 표출이 아닐까 싶다. 비전옥스 V5는 8.7세대 풀 사이즈가 아니라 하프 사이즈로 공정을 진행한다.

삼성디스플레이가 A6(8세대 IT OLED)에 투자하기 전에, 파인메탈마스크(FMM) 방식을 먼저 검토했던 것은 LG디스플레이다. 당시 LG디스플레이는 일본 캐논토키와 국내 선익시스템에 증착기 개발을 요청했다.

LG디스플레이는 세계 최초로 8세대 IT OLED에 투자하려 했지만 코로나19 이후 수익성이 악화돼 결국 투자를 보류했다. 초기 기판 사이즈도 8.6세대(2250x2600mm)를 검토했으나 BOE가 최초로 8.7세대(2290x2620mm)로 지정한 뒤 삼성디스플레이도 동참하면서 조금 더 큰 8.7세대가 시장 기준이 됐다.(필자는 늘 8.6세대와 8.7세대를 구분해 말하고 있다.)

"LGD 8.5세대 플립, P8 공장 LCD 설비 활용 최대화 목적"

8세대 IT OLED는 패널 업체별로 3가지 방식으로 투자를 결정했다. 현재 삼성디스플레이 A6와 BOE B16은 FMM 방식으로 양산 중이다. 비전옥스 V5는 LG디스플레이와 비슷한 마스크리스 방식을 택했고, 올해 4월부터 설비를 반입 중이다. CSOT T8은 적녹청(RGB) 잉크젯 OLED 방식이고, 올해 10월부터 설비를 반입할 예정이다.

그렇다면 LG디스플레이는 왜 마스크리스 방식을 선택해야 했을까?

우선 기술 부분부터 짚어봐야 할 것 같다. LG디스플레이는 8.5세대 RGB 잉크젯을 가장 먼저 도입하려고 했다. 실제 지금은 사업에서 철수했지만 일본 도쿄일렉트론(TEL) 잉크젯 설비로 만드는 OLED TV를 검토한 바 있다. FMM 방식은 이미 검토했지만, 투자비 부담으로 재검토하지 않고 있다.

그래서 남은 선택지 중 하나가 마스크리스 방식이다. LG디스플레이는 '플립'(FMM-Less Innovation Pixel Patterning) 상표도 출원(신청)했다.

LG디스플레이는 경쟁 패널사와 달리 '8.5세대' 기판 사이즈를 택했다. 이유는 간단하다. 기존 파주 P8 공장의 액정표시장치(LCD) 설비를 최대한 활용하겠다는 것이다. 화소를 형성하는 전공정(frontplane)의 증착기나 봉지 공정, 포토, 건식 식각(dry etch) 등은 신규 설비가 필요하지만, 박막트랜지스터(TFT) 역할을 하는 백플레인은 일부 개조 등으로 재활용할 수 있어 초기 투자비를 절감할 수 있다.

"LGD, '플립' 증착기로 야스 장비 검토"

LG디스플레이가 마스크리스 방식을 도입했을 때 고려할 사항을 몇 가지로 정리했다.

LG디스플레이는 이번 전시회에서 27인치를 8.5세대 풀 사이즈 기준으로 24매 생산 가능하다고 홍보했다. 단순히 8.5세대와 8.7세대 면취율을 비교하면 8.7세대가 유리하지만, LG디스플레이는 8.5세대 풀 사이즈로 증착하기 때문에 8.7세대 하프 사이즈와 비교해 면취율 제약은 작을 것으로 보인다.

일본 JDI는 'e립'(eLEAP)이란 기술을 개발할 때 미국 어플라이드 머티어리얼즈(AMAT) 특허를 사용했다. AMAT은 비전옥스의 6세대, 8.7세대 라인에 증착기를 납품했다. 삼성디스플레이의 5.5세대 팹에도 개발기가 들어가 있다.

이에 비해 LG디스플레이는 대안으로 국내 야스 장비를 검토하고 있다. 야스는 대형 기술인 화이트(W)-OLED의 오픈메탈마스크 및 CSOT T8의 RGB 잉크젯 OLED의 공통층 증착기를 담당하고 있다. 야스도 오랜기간 축적한 노하우가 있기 때문에 제조상 문제는 없어 보이지만, 'AMAT 특허'란 리스크를 회피할 방법을 검토했을 것으로 보인다.

마스크리스는 증착 시 메탈마스크를 사용하지 않기 때문에 개구율이 좋아 휘도 면에서 유리하다. 그러나 RGB OLED 형성을 위해 '노광-식각-증착-봉지' 공정을 수차례 반복하는 과정에서 패턴 형상이 변형될 수 있기 때문에 기술적 어려움이 많아 수율 측면에서는 불리할 수 있다.

"마스크리스, 초기 투자비 저렴...LGD, 옥사이드 TFT 기술 강점"

그렇다면 LG디스플레이의 경쟁력과 차별화 포인트는 무엇일까?

보통 마스크리스는 FMM에 비해 설비투자비가 저렴하다고 알려져 있다. FMM 증착기가 워낙 고가이고, 모델이 바뀔 때마다 새로운 FMM이 필요하며, 메탈마스크 인장기, 마스크 세정기 등도 부가적으로 필요하다.

이에 비해 마스크리스는 말 그대로 마스크 없이 증착하기 때문에 증착기도 상대적으로 저렴하고 부대설비도 필요 없다. 하지만 노광으로 패턴 구현 후 식각(에칭)을 반복적으로 해야 하므로 이에 따르는 설비들이 필요하다.

또한 대부분의 패널사가 TFT 기술로 저온다결정실리콘(LTPS)이나 저온다결정산화물(LTPO)을 사용하지만, LG디스플레이는 옥사이드 방식을 검토하고 있다.

LG디스플레이는 LCD 시절부터 애플의 고이동도 패널을 양산한 노하우가 있고, 옥사이드 기술력과 이해도가 높다. 따라서 가변주사율을 활용하기 위해선 LTPO나 옥사이드를 고려해야 하는데 P8 설비 활용, 그리고 초기 투자비가 낮은 옥사이드가 LG디스플레이 입장에서 최선의 선택이라고 볼 수 있다.

2027년 말이면 경쟁 패널사들의 8.7세대 OLED 라인 생산능력 합계는 월 7만 5000장(75K)이 될 것으로 예상된다. 100%에 가까운 가동률을 확보하긴 힘들 것이다.

OLED IT 기기 시장은 점진적으로 확장되겠지만, LG디스플레이가 투자를 확정해서 양산까지 이르려면 2030년이 될 것으로 예상한다. 이미 양산 중인 경쟁사와 4년 격차가 있겠지만, LCD IT 제품을 계속 생산 중인 LG디스플레이 입장에서는 자연스럽게 LCD에서 OLED로 전환을 도모하면 된다.

시장 분위기를 지속적으로 모니터링할 수 있고, 벤치마킹할 상황도 많을 것이다. 남은 기간 기술 난제 해결과 원가 경쟁력, 수익 창출을 위한 포트폴리오를 갖춘다면 준비한 만큼 좋은 제품으로 경쟁할 기회를 잡을 것으로 기대한다.