삼성디스플레이가 2026년 세계 최초로 8.6세대 IT OLED(유기발광다이오드) 양산을 본격화하면서 기술 경쟁력을 강화하고 있는 가운데 관련 공정 기술과 연구 인력에 대한 관심도 높아지고 있다.IT OLED는 맥북 및 아이패드에 주로 적용되는 중형 디스플레이를 의미한다. 8.6세대 공정은 기존 6세대(가로 1500mm×세로 1850mm)에 비해 약 2.25배 확대된 크기로 안정적 생산을 위해서는 공정기술의 확보가 중요하다. 중형 OLED 생산이 본격화되면 전극 구조와 공정 메커니즘에 대한 학술적·산업적 중요성 커질 전망이다. 삼성 디스플레이는 동일한 8세대 라인을 구축 중인 중국 업체들과 비교해도 수명 저하, 휘도 균일도 등 품질 및 기술 경쟁력에서 우위를 확보하고 있다.
이 같은 공정 기술 개발 과정에서 형건우 삼성디스플레이 박사가 참여한 전극 공정 연구가 업계에서 주목받고 있다.
형건우 박사는 “대형 OLED 생산에서 가장 큰 기술적 난제는 패널 크기 확대와 고해상도 구현에 따라 발생하는 수명 저하, 휘도 균일도 저하, 전극 계면 품질 문제”라며 “이를 해결하기 위해서는 전극 두께 균일도, 계면 상태, 저항 값 등을 정밀하게 제어하는 차별화된 공정 기술과 이를 뒷받침하는 설비 특허가 핵심 경쟁력으로 꼽힌다”고 설명했다.
형 박사는 박사 과정부터 ITO 전극을 사용하지 않는 OLED 전극 공정과 계면 특성 연구를 지속해 왔다. 대표 논문인 ‘Bottom-emission organic light-emitting diodes using semitransparent anode electrode by O₂ plasma’에서는 산소 플라즈마 처리를 활용한 Ag 기반의 다중 반투명 전극 구조를 제안해 전기적·광학적 특성을 동시에 향상시키는 방법을 제시했다. 특히 니켈 전극의 산소 플라즈마 공정을 통한 전극 계면 제어(interface engineering)로 전하 주입 효율을 높이는 메커니즘을 규명했다.
OLED 소자는 기본적으로 전하 주입(charge injection), 전하 수송(charge transport), 재결합(recombination)이라는 물리적 과정에 의해 발광이 이뤄진다. 이때 전극 구조는 전자와 정공의 주입 효율을 결정하는 핵심 요소로 작용한다. 전극의 일함수(work function), 전기 전도도, 광 투과율, 계면 에너지 정렬(energy level alignment) 등은 OLED의 구동 전압, 발광 효율, 소자 수명과 직접적으로 연결된다.
플라즈마 처리를 통해 전극 표면의 화학적 상태와 에너지 준위를 조절하면 전자 또는 정공의 주입 장벽을 낮출 수 있으며, 이는 OLED 소자의 구동 전압 감소와 효율 향상으로 이어질 수 있다. OLED 전극 기술은 단순한 공정 최적화가 아니라 증착 장비·공정 시스템 설계, 재료공학, 표면과학, 전자소자 물리가 결합된 고난도 기술이다. 특히 전극-유기층 계면의 물리적 특성은 소자 효율과 수명에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 전극 구조 설계와 공정 기술을 아우르는 연구는 산업 경쟁력의 핵심으로 평가된다.
형건우 박사의 연구는 전극 공정 연구와 실제 OLED 제조 공정을 연결한 사례로, 학술적 이해를 대형 OLED 생산 기술과 접목했다는 점에서 의미가 있다. 우리가 매일 들여다보는 OLED 스크린 뒤에는 이러한 현장형 연구자들의 노력이 자리하고 있다.
김성혜 한경닷컴 기자 shkimmy@hankyung.com
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