플렉서블 OLED 디스플레이를 구현하는 데는 아직 [그림 12]와 같은 EPLaR(electronic on plastic by laser release) 공정을 개발하였다. 기본적인 원리는 SUFTLA(surface free technology by laser ablation) 이라고 하는 전사법에 의한 공정 방식을 개발하여 시
Nch TFT Pch TFT
Original substrate
(Glass) Sacrifical a-Si layer
Permanant adhosive (Non water soluble)
Temporary substrateTemporary adinesive (Water soluble)
특·별·기·획(Ⅲ)
판의 접착 분리시 발생하는 불량과 유리 기판의 재활 용 문제는 EPLaR 방법에서와 같이 잔존하고 있다.
기존의 평판 디스플레이 공정과 설비를 사용하는 경우에는 앞에서 언급한 여러 가지 기판 핸들링 방법 과 같은 기술 개발이 필수적으로 요구 된다. 특히, 공 정 온도를 적어도 200℃ 이하에서 진행하는 공법 개 발이 필요하다. 공정 온도를 낮춤으로 인하여 기판 및 공정시 발생하는 stress, 계면 오염, 패턴닝 오류 등을 최소화할 수 있으며, 기판 핸들링 문제도 어느 정도 해결할 수 있다.
궁극적으로 대면적의 플렉서블 OLED 디스플레이 의 개발을 고려해 본다면, 우선 두가지의 방법을 생각 해 볼 수 있다. 첫째는 기존의 평판 디스플레이용 대 면적 설비를 이용하는 방법이며, 둘째는 프린팅 설비 또는 R2R 공정 설비를 사용하는 신규 공정 방법이다.
첫째의 방법은 기본적으로 저온 공정을 기반으로, 기존의 유휴 생산 라인을 일부 개조 등을 통하여 플렉 서블 전용의 공정 라인을 구성하는 현실적인 방법이 다. 신규 투자를 필요로 하는 둘째 방법은 앞으로 플 렉서블 디스플레이의 저가격화와 대중화를 위해 궁극 적으로 필요할 것이다. 다만, 아직까지 공정 및 설비
측면에서 새로 발생될 수 있는 문제점 해결에 많은 노 력을 기울여야 할 것이다. 특히, 저가격 공정의 하나로 관심을 받고 있는 R2R 공정 개발의 경우, [그림 14]
에서와 같이 기본적인 오염과 bending에서 오는 불 량, registration 문제 등을 해결해야만 이 분야에 대한 실질적인 결과를 볼 수 있을 것으로 예측된다.
2) 재료 기술 이슈
Flexible OLED 디스플레이를 개발함에 있어서 재 료는 매우 중요하다. 재료는 직접적으로 공정 기술과 연관되어 있어서 재료가 가지고 있는 취약성을 공정 적으로 해결해야 하는 측면이 많이 존재한다. 플라스 틱 기판을 사용해야 해야 하기 때문에 저온 공정이 필 요한 것과 유연한 재료를 사용함에 따라 재료의 dimensional stability에 따른 적절한 공정 방법이 요 구되는 것이 그러한 이유이다. 재료는 기판, EL layers, 전극, TFT 공정에 소요되는 유무기 재료 등 이 있으며 각각 용도에 따라 요구 되는 조건이 다르 다.
2.1 기판
프렉서블용 기판 재료로는 얇은 유리, 얇은 금속 박 막, 프라스틱(순수 고분자, 유무기 composite 포함) 등으로 구분할 수 있다. 우선 유리 기판의 경우, 두께 는 일반적으로 20µm에서 200µm사이가 되며, 유연성 확보를 위해서 양면에 고분자 박막이 코팅되어 있다.
Barrier 특성이 완벽한 면은 있으나, 공정 시 발생하는 깨짐 현상이 빈번하게 발생함으로 인하여 사용이 많 은 편은 아니며, 반대로 300µm이상의 유리 위에 소자 를 제작한 후, 유리를 연마하여 두께를 줄이는 방법이 더 많이 적용되고 있다.
금속 박막의 경우는 기판 자체의 표면이 거칠기 때 문에 디스플레이용으로는 사용시 반드시 표면 평탄화 가 필요하다. 반도체 공정에서 사용되는 CMP 공정은 공정 가격이 비싸기 때문에 양산 시에는 적용이 불가 하며, 대신 표면에 평탄화 막을 증착하는 방법이 주된 그림 14. R2R(roll to roll) 공정 이슈.
특·별·기·획(Ⅲ)
방법이다. 금속 박막은 주로 고온 공정인 LTPS (low temperature poly-silicon) TFT 이나 a-Si TFT 공 정에서 기판으로 사용되기 때문에 평탄화 박막은 열
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발과 강건한 유기 재료를 개발하는 것이다. 기술적으 로 다층 구조의 박막 봉지는 전면으로는 완벽하게 산 소나 습기를 차단하고 있으나, edge에서는 완벽하게 차단을 하지 못해서 소자에 damage를 주는 현상이 발생하고 있다. 따라서 edge에서 취약한 문제점 해결 과 봉지막 전면 부분의 보호 장치를 개선한다면 기존 의 유리 또는 금속 재료에 의한 봉지에 비교하여 손색 이 없는 수준에 이를 것이다.
향후 전망
Flexible OLED 디스플레이가 궁극적인 차세대 디 스플레이가 될 것이라는 데에는 이견이 없을 것이다.
풀 컬러와 동영상이 완벽한 그리고 유기 재료와의 결 합성이 우수한 OLED가 갖는 장점이 미래의 디스플
레이의 요구와 일치하기 때문이다.
플렉서블 디스플레이를 [그림 16]에서와 같이 세가 지로 분류한다면, 이에 대한 기술적인 접근 방법은 달 라져야 할 것이다. Rollable한 OLED 디스플레이를 제외한 경우 무기 재료를 기반으로 한 LTPS TFT나 oxide TFT 등의 backplane과 EL을 접목하면 가능 하다. 그러나, rollable한 두루마리 형의 OLED 디스플 레이의 경우에는 유기 TFT 또는 미래의 nanowire TFT 등의 개발이 필요할 것이다. 유기 재료가 기반 이 되는 유기 TFT, EL 재료와 유기 박막 봉지 재료 등을 조합한 OLED 디스플레이만이 두루마리 형태의 모습으로 구현될 수 있을 것이다. 현실적인 측면으로 는 rugged하거나 conformable/bendable한 특성의 플 렉서블 OLED 디스플레이가 가장 많이 범용적으로 사용될 것으로 예상된다.
결론적으로 플렉서블 OLED 디스플레이 제품을 주 변에서 쉽게 볼 수 있도록 필요한 재료, 설비와 공정 등의 개발이 필요하며 많은 관심과 열정이 요구된다.
그림 16. Flexible OLED display의 유형.
그림 15. 박막 봉지 구조.