나노임프린트 리소그래피(NIL:NanoImprint Lithography) 기술이 액정표시장치(LCD) 생산 공장에 먼저 적용될 전망이다. NIL은 차세대 패턴 형성 기술이다. 당초 반도체 생산공정에 활용될 것으로 전망됐다.
17일 업계에 따르면 국내 디스플레이 패널 업체 LCD 공정개발팀은 최근 해외 NIL 장비 업체 본사에 방문했다. NIL 장비 패턴 형성 능력을 실제 확인하기 위해서다. 공정개발팀은 “도입하면 패널 성능을 끌어올릴 수 있다”는 결론을 내고 구체적 공급 논의를 시작했다.
NIL은 패턴이 각인된 스탬프로 도장을 찍듯 기판 위에 패턴을 전사하는 공정 방식이다. 기판 위 UV 감광액을 코팅한 다음 스탬프를 접촉하고 압력을 가하면 패턴이 형성된다. 식각 공정을 거치면 패턴이 새겨진다.
NIL은 LCD 유리기판에 편광 패턴을 새겨 넣는다. 별도 편광 필름을 부착할 필요가 없어진다. NIL, 식각 공정이 추가되지만 편광 필름 부착 공정이 생략되므로 생산 원가는 동등 수준을 유지할 수 있다.
성능은 더 좋아진다. 편광 필름은 일부 빛을 흡수해 휘도를 낮춘다. 유리기판에 직접 편광 패턴을 새겨 넣으면 휘도가 떨어질 일이 없다.
통상 패널 해상도가 높아지면 개구율(단위 화소당 실제 빛을 낼 수 있는 면적) 확보가 어렵다. 배선이 많아지기 때문이다. 패널 업체는 낮은 개구율을 보상하려 백라이트에 발광다이오드(LED)를 더 많이 탑재하는 기술 방식을 활용한다. 이 경우 소비전력이 높다. 시중에 판매되는 4K 해상도 TV 소비전력 수준이 대부분 2등급으로 낮다. NIL 공정을 활용하면 적정 개구율 확보가 가능해 결과적으로 소비전력이 낮아진다.
일반 노광 장비로도 유리기판에 편광 패턴을 새기는 것은 가능하다. 그러나 8세대 노광 장비가 한 번에 새길 수 있는 패턴 면적은 좁다. 55인치 패널이라면 수 십번의 노광을 해야 한다. 공정 시간이 오래 걸리는 것도 문제지만 이렇게 여러 번 노광을 하면 패턴 사이 미세한 경계선(스티치)이 생겨 영상을 제대로 표현하지 못한다. NIL은 5세대 크기 장비를 만들면 55인치, 60인치 편광 패턴을 한 번에 형성 가능하다. 8세대 기판에서 55인치 패널 6장이 나오는데, 여섯 번의 스탬프 접촉으로 8세대 기판 한 장을 처리할 수 있다는 의미다.
업계 관계자는 “유리기판에 편광 패턴을 새겨 넣어 품질을 높이는 생산 공정은 LCD 분야에서 마지막으로 남은 혁신 과제”라고 말했다. LCD 생산에 NIL 공정 도입이 가속화되면 편광필름 업체 매출도 줄어들 것으로 예상된다. 국내 패널 업계 외 중국, 대만 디스플레이 업체도 NIL 공정 도입을 검토하는 것으로 전해졌다.
NIL은 반도체 노광 공정을 대체할 수 있는 리소그래피 기술로 각광받아왔다. SK하이닉스는 일본 도시바와 NIL 공정을 도입하기 위해 공동 기술 개발을 진행하고 있다. 업계에선 NIL이 상용 라인에 도입된다면 노광 장비로 패턴을 형성하는 것보다 저렴하게 칩을 생산할 있다고 관측한다. 보다 미세한 회로 패턴을 새기기 위해 NIL 장비 해상력을 끌어올리는 것이 과제다.
한주엽기자 powerusr@etnews.com
