삼성디스플레이가 지난 5월 미국 RGB 올레도스 업체 이매진(eMagin)을 인수한 후 RBG 마이크로 OLED용 증착 장비를 발주했다는 소식을 전했습니다. 이보다 앞서 작년 9월에는 LG디스플레이에서 애플 아이폰 납품을 위해 ‘올레도스(OLEDoS:OLED on Sillicon) 컬러필터’구조를 개발한 적이 있죠. 업계에 따르면 삼성과 LG 모두 올레도스 기술 개발에 매진하고 있다고 합니다.
이미지 출처 : KIPOST / 중국 씨야가 생산한 OLEDoS
현재 중국에서는 삼성전자와 최근 고소 전쟁을 치루고 있는 BOE가 군사용 올레도스를 개발하고 있으며, 일본에서는 소니 사에서 독자적인 기술로 애플의 비전 프로 제품에 올레도스를 납품하고 있습니다.
과연 올레도스는 무엇이길레 이렇게 전 세계적으로 개발에 목을 메고 있는 걸까요?
올레도스(OLEDoS:OLED on Sillicon)란?
이미지 출처 : LG디스플레이
올레도스(OLEDoS:OLED on Sillicon)는 마이크로 디스플레이와 OLED를 합친 기술입니다. 기존 디스플레이보다 작은 디스플레이를 사용해 마이크로라는 명칭이 붙었으며, OLED 소재를 기존 유리 기판이 아닌 실리콘 웨이퍼 위에 증착한다고 해서 올레도스 즉 실리콘 위에 OLED라는 이름으로 불리고 있습니다.
이미지 출처 : 이매진(TheElec)
올레도스 기술은 현재 출시되고 있는 OLED 대비 1/10 수준으로 작은 크기의 픽셀을 구현할 수 있는 기술이며, 기존 디스플레이 공정에 반도체 공정을 융합해 기존 우표크기 정도의 디스플레이에 4K 해상도를 구현할 수 있다고 합니다.
이미지 출처 : 글로벌 이코노믹 / 올레도스 기술이 적용된 애플의 비전 프로
조금 더 쉽게 풀이하면 이렇습니다. 현재의 LCD나 LED 기술로는 작은 인치의 디스플레이에 고해상도를 표현하기가 어렵습니다. 하지만 올레도스는 우표만큼 작은 디스플레이에도 4K 화질의 해상도를 표현할 수 있다는 이야기입니다. 특히 기존에는 새로운 기술을 적용하기 위해서는 기존 장비를 모두 바꿔야 했으나, 올레도스는 기존 디스플레이 제작 방법에 반도체 제작 방법을 합쳐 정교한 화면을 표현해 낼 수 있는 기술이라고 보시면 될 것 같습니다.
RGB 올레도스란?
기술적으로 보면 우리가 현재 사용하는 RGB 서브픽셀을 같은 층에 인접 증착하는 것을 말합니다.
이미지 출처 : LG 디스플레이
현재 애플 비전 프로가 사용하는 방식인 W-OLED+CF 방식은 전류를 주면 백색광을 발산합니다. 그리고 이 백색광 위에 RGB 컬러필터를 씌워서 색을 내는 방식으로 이루어져 있습니다. 그러다보니 W-OLED+CF 방식은 컬러필터를 통과하는 과정에서 휘도가 떨어질 수밖에 없습니다. 반면, 이매진의 RGB 올레도스 기술은 미세한 마스크(Fine Mask)를 사용하여 RGB 컬러를 원하는 위치에 증착시켜, 별도의 필터를 거치지 않아 더 밝고 선명한 화면을 표시할 수 있다고 합니다.
이미지 출처 : LG 디스플레이
비유를 하자면 전등 위에 색판을 대어 컬러 조명을 만드는 방식(W-OLED)과 전구 위에 색감을 씌워 컬러 조명을 만드는 방식(RGB 올레도스)으로 볼 수 있을 것 같습니다.
아직까지 상용화가 된 적이 없어 제조가 까다로우며 반도체 공정도 이용해 기술 난이도가 높아 삼성을 제외한 다른 디스플레이에서는 이 방식을 개발하지 않고 있습니다. RGB 방식 올레도스가 안정적으로 생산되고 유통하기 까지는 약 3~4년 이상 필요할 것으로 예상한다고 합니다.
올레도스(OLEDoS:OLED on Sillicon)의 미래 시장
이미지 출처 : B!Z watch
우선 가장 먼저 적용되고 있는 곳은 XR∙VR 헤드셋 시장입니다. 눈을 덮는 작은 헤드셋에 촘촘한 픽셀을 구성하여 선명한 화질을 표현하는 것이지요. 그래서 일부 업체에서는 삼성이 XR 증강 시장에 뛰어드는 것 아닌가?하는 예측을 놓았지만, 한편으로는 올레도스 기술이 항공우주, 군사용으로 사용될 가능성이 높기 때문에 이를 목표로 삼지 않았나?라는 추측을 하고 있습니다. 특히 항공우주나 군사용 제품은 성능만 좋으면 가격은 얼마든지 OK이기 때문에, 이 부분에 조금 더 설득력이 있지 않나 생각합니다.
삼성이 탐낸 이매진의 기술력 그리고 APS 홀딩스의 삼박자
이미지 출처 : www.itwissen.info
기본적으로 디스플레이를 만들기 위해서는 마스크(Mask)가 필요합니다. 마스크는 RGB 컬러를 배치할 때 필요한 자리에 오차 없이 들어갈 수 있도록 도와주는 일종의 판입니다. 특히 OLED 증착용 마스크는 유기물(OLED)이 달라붙어도 처짐이나 열팽창이 없어야 하면서, 정교한 패턴을 가지고 있어야 하기 때문에 제작 방법이 매우 까다롭습니다.
올레도스 같은 경우 일반 디스플레이보다 작은 화면을 가지고 있으면서, 동시에 아주 촘촘한 픽셀을 가지고 있어 RGB를 제 자리에 입히는 것이 쉽지 않습니다. 그래서 섀도 마스크(Shadow Mask)를 만드는 것부터가 난관이라고 볼 수 있습니다. 가까운 위치에서 화면을 보기 때문에 작은 오차에도 크게 문제가 생길 수 있기 때문입니다.
이미지 출처 : 파이낸셜 뉴스
더구나 가장 큰 문제는 OLED 연구가 미국과 일본을 중심으로 이루어져있었고, OLED 마스크를 만드는 FMM(Fine Metal Mask)의 원재료부터 가공까지 일본 업체가 모두 독점하고 있다는 것이었습니다. 이러한 이유로 삼성과 LG 모두 일본에서 100% 수입해서 사용했었는데, 2019년 외교 문제가 발생하게 되자 낭패를 겪을 수 밖에 없었죠.
이미지 출처 : ETN뉴스 / APS홀딩스의 3,000ppi 마이크로 OLED 구동 모습
이러한 때문에 국내에서는 OLED 마스크를 만드는 FMM(Fine Metal Mask) 기술을 개발하기 위해 많은 노력을 쏟았습니다. 현재 국내 기업에서는 크게 3가지의 방식으로 FMM 기술을 개발하고 있었는데요. 작년 12월 화소밀도 3,000PPI(Pixels Per Inch) 수준의 RGB 올레도스를 APS홀딩스에서 선보이면서 판세가 달라지게 되었습니다.
이미지 출처 : 파이낸셜뉴스 / 1,000ppi 마이크로 OLED 패널. 사진=APS홀딩스
APS홀딩스는 국내 기업으로 원래 AP시스템으로 1994년부터 사업을 시작해온 반도체∙디스플레이 장비업체입니다. 특히 레이저 열처리 장비 쪽에서 독보적인 기술을 가지고 있던 APS홀딩스는 삼성디스플레이에 OLED 공정 관련 장비를 납품하면서 성장했었는데요. 국내에서는 유일하게 섀도 마스크를 자체 생산할 수 있도록 관련 장비와 마스크 제작 기술을 모두 보유하고 있어 더욱 값진 성공이라고 볼 수 있습니다.
여기에 지난 5월 삼성은 이매진을 인수하면서 이매진의 20년의 연구 노하우를 얻게 되었습니다. 그야말로 RGB 올레도스를 만들기 위한 모든 준비가 끝났다고 볼 수 있는 거죠. 특히 이매진은 금속 소재의 마스크가 아닌 실리콘 소재의 미세한 마스크를 사용한다고 하여, APS홀딩스의 기술력과 더해졌을 때 어떤 효과를 불러 일으킬지 많은 기대가 되는 바입니다.
하지만
아직까지 어떤 소재의 마스크가 좋은지는 아직 사용화가 되지 않았기 때문에 결과를 알 수는 없습니다. 그러나 삼성이 독보적인 RGB올레도스 기술력을 구축할 준비가 되었다는 것은 기분 좋은 일이긴 합니다. 저에게 딱히 저에게 떨어지는 이유는 없지만, 어쨌든 우리나라가 기술력을 가지고 있으면 좋으니까요.
아무튼 이 올레도스 기술이 언제 상용화가 될지 궁금해지네요.
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