풍원정밀, 日 에칭기술 우회로 탐색...웨이브일렉트로닉스, 전주도금 연구
일본에 전량 의존하는 중소형 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이용 섀도마스크를 국산화하기 위해 국내 기업들이 각기 다른 방식의 기술을 시도하고 있어 눈길을 끈다. 일본 특허를 피하면서도 그동안 한계로 지적돼온 문제를 해결하기 위해 새로운 아이디어를 반영한 고유 기술을 접목하고 있다.
당장 수입품을 대체할 정도로 기술 완성도가 높진 않지만 향후 수 년 내 양산 공급망 진입을 목표로 기술 개발이 한창이다.
현재 국내 기업들이 개발하는 섀도마스크(파인메탈마스크·FMM) 기술 방식은 크게 세 가지다. 시장을 장악한 일본 다이닛폰프린팅(DNP)과 유사하게 △인바 소재를 압연해 얇은 두께로 만든 후 인바 소재 금속을 식각해 구멍을 뚫는 에칭방식 △전기용해로 인바를 녹여 패터닝된 기판에 도금하는 전주도금(electroforming) 방식 △고출력 레이저로 섀도마스크에 미세 패턴을 가공하는 레이저 방식이다.
기존 에칭방식은 국내 풍원정밀이 시도하고 있다. 구체적인 방식은 알려지지 않았으나 DNP처럼 화학약품을 이용한 에칭 방식을 사용하는 것으로 파악된다.
풍원정밀은 마스크 표면을 나노 처리해 외부 오염물질이 달라붙는 현상을 최소화하는 '나노쉴딩' 기술을 적용했다. 섀도마스크에 유기물질이 달라붙는 현상을 최소화하면 세정시간을 줄일 수 있고 마스크 자체 손상도 줄일 수 있다. 친환경 세정액을 개발해 마스크 세정 과정에서 환경 오염을 최소화하고 안정성을 높이는 방안도 연구하고 있다.
웨이브일렉트로닉스는 전주도금 방식으로 섀도마스크 기술 한계 돌파에 도전하고 있다. 현재 DNP의 인바 압연과 에칭방식으로는 스마트폰에서 UHD 해상도를 구현하기 어렵다. 이 때문에 증착 소스를 변경하는 등 다양한 시도가 있지만 아직 그 벽을 깨지 못하고 있다.
웨이브일렉트로닉스는 전주도금 방식으로 UHD 해상도 구현에 도전하고 있다. 열팽창계수(CTE)를 일정하게 유지하는 기술이 어렵지만 오랫동안 연구개발을 지속하면서 DNP 방식을 대체할 새로운 기술로 기대감을 모으고 있다.
스타트업인 티지오테크는 전주도금 방식으로 섀도마스크를 개발해왔으나 최근 에칭 방식으로 기술을 변경하는 등 새로운 시도를 하고 있다고 알려졌다. 에칭을 적용했지만 기존 상용화된 방식과 다르게 마스크를 형성하는 기술을 도입했다.
APS홀딩스와 AP시스템은 고출력 레이저를 이용하는 방식을 개발했다. 인바 가공 기술과 레이저를 이용한 섀도마스크 형성 기술을 모두 자체 개발했다. 국내에서 섀도마스크를 자체 생산할 수 있도록 관련 장비와 마스크 제작 기술을 모두 보유한 게 특징이다.
필옵틱스는 레이저 기술과 전주도금 방식을 모두 시도하고 있다. 자회사 필머트리얼즈와 함께 섀도마스크 시장 진입을 준비하고 있다. 전주도금 방식으로 인바 마스크 박판을 만들고 레이저 장비로 미세 구멍을 형성하는 방식이다.
LG이노텍도 레이저 기술을 활용해 섀도마스크를 개발하고 있다고 파악된다. 하이브리드 형태로 기존 방식과 레이저를 모두 사용하는 형태다.
국내에서 다양한 기술 방식으로 섀도마스크 국산화를 시도하면서 어떤 기술이 상용화 가능성이 가장 높은지 관심도 커지고 있다. 섀도마스크 수입에 차질이 생기면 국내 디스플레이 기업이 생산 차질을 겪는 만큼 국산 기술 상용화가 언제쯤 가능할지에 대한 관심도 커졌다.
이 분야 기업 관계자는 “워낙 기술 난도가 높아 당장 상용화는 어렵다”며 “다만 최근 일본 정부 수출 규제로 상용화 필요성이 커졌고 수요기업도 대체 가능성을 마련하는데 속도를 내고 있어서 협업 속도가 빨라지면 상용화 시기도 그만큼 당겨질 수 있다고 본다”고 말했다.
배옥진 디스플레이 전문기자 withok@etnews.com
