이 기사는 2018년 03월 09일 07:10 thebell 에 표출된 기사입니다.

필옵틱스가 중소형 OLED(유기발광다이오드)패널 제조에 필요한 핵심 부품 섀도마스크(shadow mask) 개발을 완료했다. 자체 기획 디자인의 제품 개발로 고객사 요청에 따른 개발과 상용화까진 시간이 더 필요할 것으로 보인다.

한기수(사진) 필옵틱스 사장은 최근 디스플레이 업계 행사에서 기자와 만나 "3월(이달)에 섀도마스크 개발 일정이 마무리 된다"며 "상용화에 대해선 고객사와 지속적으로 협의하고 있다"고 밝혔다. 올해 안에 상용화 가능성이 있느냐는 질문엔 미소로만 답했다.

섀도마스크는 미세한 구멍이 수없이 뚫려 있는 인바(invar) 소재의 얇은 금속판으로 OLED패널 해상도를 결정짓는 핵심 부품이다. OLED패널은 색을 이루는 3원색인 RGB(레드·그린·블루) 화소를 아래에서 위로 디스플레이 기판에 진공 증착시키는 방식으로 만들어진다. 섀도마스크는 디스플레이 기판 아래에 위치해 RGB화소가 원하는 영역에 증착되도록 하는 역할을 한다. 섀도마스크 구멍이 미세할수록 보다 높은 화질을 구현할 수 있다.

섀도마스크는 일본 다이니폰프린팅(DNP)이 선두업체다. DNP는 삼성디스플레이에 이를 독점 공급하고 있다. DNP도 최근 기술 한계에 부딪혀 UHD급(3840x2160)에 필요한 섀도마스크 구현을 하지 못하고 있다.

필옵틱스 등은 차세대 섀도마스크를 개발에 뛰어들어 시장 진입을 노리고 있다. DNP는 독점공급 덕분에 연간 영업이익이 1250억~1500억 원, 이익률이 50%에 달하는 것으로 알려졌다.

필옵틱스는 2015년부터 자회사 필머트리얼즈를 세워 섀도마스크 개발에 착수했다. 개발인력은 10명 내외로 소수정예로 꾸린 것으로 알려졌다. 인력 중에는 DNP에서 인바를 취급했던 경험자도 일부 있다. 필옵틱스는 지난해 10월 한국디스플레이산업 전시회 'IMID2017'에서 비공개 전시공간을 꾸리고 일부 고객사들을 대상으로 1200pp(인치 당 화소수)급 섀도마스크 시제품을 소개하기도 했다.

필옵틱스는 하이브리드 방식으로 섀도마스크를 개발하고 있다. 현재 주요 업체들이 택하거나 개발하고 있는 방식은 압연방식과 전주도금(electroforming), 레이저 방식 등 3가지다. DNP는 압연방식으로 시장을 석권하고 있고 국내 웨이브일렉트로는 전주도금, AP시스템은 레이저 방식으로 차세대 섀도마스크를 개발하고 있다. 필옵틱스는 전주도금과 레이저 방식을 섞었다.

압연방식은 고온에도 쉽게 변하지 않는 인바(invar) 소재를 롤링(rolling)을 거쳐 압연해 얇은 박판으로 만든 후 표면을 산(酸)으로 부식시켜 미세 구멍을 패터닝하는 식이다. 보다 높은 해상도를 구현하기 위해서는 인바 박판을 더욱 얇게 만들어야 하는데 압연방식은 롤링을 반복하는 특성상 20마이크로미터(㎛) 이하 두께 구현이 어렵다.

이에 대안으로 부상한 것이 전주도금 방식이다. 전주도금은 바닷물을 말리면 얇은 소금막이 형성되는 원리와 비슷하다. 인바를 전기 용해를 통해 녹여 패터닝 된 기판에 도금시킨 후 떼어내 20 마이크로미터(㎛)보다 얇은 섀도마스크를 만들어 내는 식이다. 다만 도금 과정에서 인바 특성인 열팽창계수(CT)가 틀어지는 것이 최대 난제로 꼽히고 있다. CT가 틀어지면 섀도마스크 두께나 미세 구멍의 균일도(유니포미티, uniformity)가 떨어진다.

레이저 방식은 패터닝을 레이저로 하기 때문에 두께나 미세 구멍의 유니포미티를 잡는데 유리하다. 반면 레이저로 구멍을 일일이 뚫어야 하기 때문에 생산성이 떨어지는 것이 단점으로 지목된다.

필옵틱스는 인바 박판만 전주도금 방식으로 만들고. 이후 패터닝은 레이저 장비로 따로 하는 것으로 알려졌다.

필옵틱스가 섀도마스크를 상용화하는데까진 시간이 다소 더 걸릴 전망이다. 필옵틱스는 고객사 요청에 따른 개발 과제를 완료한 것은 아니고 자체 프로젝트를 수행한 상황이다. 전자업계 관계자는 "한 사장이 표현한 개발 완료는 자체 기술 개발이 완료됐다는 것"이라며 "미흡했던 점에 대한 개선이 이뤄진 것으로 보면 된다"고 말했다. 이어 "상용화를 위해선 고객사가 원하는 디자인으로 다시 양산성을 확보할 수 있어야 한다"며 "앞으로도 갈 길이 멀다"고 덧붙였다.

필옵틱스 주요 생산 장비(자료:필옵틱스 홈페이지)