[특별기획(Ⅲ)] Flexible OLED Displays: 기술 개발 현황 및 기술적 이슈

1인치 급의 소형 디스플레이에서는 STN 등 초 저 가 제품과 가격 경쟁이 관건이다. 2000년대 중반부에 는 OLED와 같이 시야에 잘 띠는 디스플레이에 대한 요구가 많았으나 최근에는 완제품의 가격 압박도 심 하여 저가의 디스플레이가 요구된다. OLED는 산업 의 규모가 작고 모델당 판매 수량이 적기 때문에 원부 자재의 cost가 상대적으로 높은 편이며, 특히 구동 IC 의 가격이 높은 편이다. 2000년대 초반부터 지금까지 상당한 원부자재의 가격 하락이 진행되어 왔으나 판 매가의 하락은 더욱 극심한 형편이다. 2000년대 초반 에 1인치 기준으로 20$에 육박하는 10$대 후반의 판가를 형성하던 PM OLED가 현재는 2$대의 판가 요구를 받는다. 이러한 저가 요구를 달성하기 위하여 제조사들은 공정 단순화 및 수율 향상에 최선을 다하 고 있으며, COG(chip on glass)와 같은 모듈 공정 방 식을 사용하여 추가 비용 절감에 총력을 기울이고 있 는 추세이다. 최근에는 중국 업체들이 PM OLED의 양산화 계획을 발표하면서 앞으로 PM OLED 시장 은 더 많은 가격 압박을 받을 것으로 판단된다.

[그림 19]와 같이 PM OLED 시장은 시장 규모 측 면에서 어느 정도의 안정세를 취하고 있으며, AM OLED에 대한 요구가 상당히 많아질 것으로 전망된 다. PM OLED가 향후 시장에서의 의미 있는 경쟁력 을 확보하기 위해서는 AM OLED에 비견하는 특성 과 탁월한 가격 경쟁력을 확보하는 것이 과제이다. 현 재 개발이 진행되고 있는 여러 가지 구동 기술의 성공 과 꾸준한 생산성 향상 및 원가 절감을 통한 가격 경 쟁력 확보를 통해서 PM OLED가 중-소형 디스플레 이에서의 dark horse가 되기를 희망해 본다.

종류별 OLED 시장규모 추이 및 전망 (억달러)

능동형 OLED

수동형 OLED 40

3530 25 2015 10 50

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

그림 19. OLED의 시장 추이 및 전망.

Flexible OLED Displays:

모 연 곤

삼성 SDI, ygmo@samsung.com

Flexible OLED 디스플레이 소개

디지털 방송의 도입 및 인터넷의 빠른 성장과 더불 어 ‘언제 어디서나 누구나’ 영상 정보를 볼 수 있는 휴 대 단말기용 디스플레이에 대한 관심이 높아지고 있 다. 지상파 및 위성 DMB 방송에 따른 휴대전화 단말 기용 서비스가 시작되어 야외에서 영상이나 데이터 정보를 손쉽게 입수할 수 있는 정보 서비스 환경이 형 성되고 있다. 이러한 환경에서는 초박형, 경량은 물론, 둥글게 말아서 휴대할 수 있는 플렉서블 디스플레이

에 대한 실용화가 필수적으로 요구된다. 금년부터 시

장에 첫 선을 보이고자 하는 플렉서블 디스플레이는

아직 전기 영동 디스플레이와 같은 전자종이 기술을

기반으로 하는 디스플레이가 유일한 실정이다. 특히,

풀 컬러와 동영상이 요구되는 경우에는 OLED 소자

가 플렉서블 디스플레이의 주요 표시 소자로 가장 주

목을 받고 있다. 특히, 플렉서블 OLED 디스플레이는

[그림 1]에서와 같이 얇고, 가볍고, 튼튼한, 그리고 공

간적으로 효율적이며 디자인이 자유로운 저가의 디스

플레이로 특징지워진다는 점에서 많은 관심을 끌고 있다.

OLED를 기반으로 하는 평판 디스플레이는 이미 삼성SDI 등에서 사업을 하고 있으며 고객으로부터 많 은 관심을 받고 있다. 이와 같은 평판 디스플레이와 다르게, 플렉서블 OLED 표시 소자는 100nm의 얇은 유기 박막에 전류를 흘려 보내서 그 유기재료 고유의 발광을 얻을 수 있는 자발광 소자로 얇은 플렉서블 기 판 상에 소자를 형성하여 플렉서블 OLED 디스플레 이를 구현한다.

플렉서블 OLED 디스플레이의 기본 구조는 [그림 2]에 나타낸 것과 같이 플렉서블 기판, 구동 소자, 표 시 소자, 박막 봉지 등으로 구성되며, 주요 특성은 [그 림 2]에 보이는 바와 같이 표현할 수 있다. 플렉서블 기판은 주로 플라스틱 재료가 대부분이며, 경우에 따 라 얇은 금속 박막 또는 유리 기판이 사용되고 있다.

구동방식으로는 수동(passive matrix:PM)와 능동 (active matrix:AM) 구동의 2가지 방식으로 구분되 며, 디스플레이의 대형화에 어려움이 있는 수동 방식 보다 다양한 사이즈의 디스플레이 구현에 유리한 능 동 구동 방식이 주로 연구가 많이 되고 있다. 능동 구 동은 박막 트랜지스터(thin-film transistor: TFT)를 기반으로 OLED 디스플레이의 구동에 검증된 다결정 실리콘 TFT와 산화물 TFT, 유기 TFT 등이 주요한 구동 소자로 연구하고 있다. 현재 상품화가 되고 있는 평판 OLED 디스플레이에 구동 소자로 사용되고 있 는 다결정 실리콘 TFT가 가장 많이 구동 소자로 사 용되고 있으나, 향후에는 산화물 TFT 또는 저가격의 유기 TFT가 사용될 수 있다. 특히, 유기 TFT는 반 도체층에 유기 반도체 재료를 이용한 트랜지스터로 OLED 소자의 능동 구동 소자로 쓰인다. 플렉서블 OLED 디스플레이 능동 구동은 고휘도와 고콘트라스 트 및 장수명화라는 점에서 장기적으로 매우 중요한 기술이다. 유기재료를 이용한 전자 소자는 아직 신뢰 성이나 특성 측면에서 미흡한 수준이지만 무기재료를 이용한 것에 비해 유연성이 뛰어나고 저온에서 제작 할 수 있다는 장점이 있기 때문에 플라스틱 기판을 기 본으로 하는 플렉서블 OLED 디스플레이에 적합하 다. 또한 유연성에 기판 외에 중요한 부분이 OLED 층 위에 형성되는 박막 봉지이며 디스플레이의 유연 성 확보 및 유기물을 물과 산소로부터 보호해야 하는 측면에서 반드시 필요하다.

Flexible OLED 디스플레이 기술 개발 현황 Flexible 디스플레이의 개발 현황은 [그림 3]에 나 타낸 것과 전자 종이(e-paper) 방식이 가장 많이 연 구되고 있으며, 그 다음으로 OLED 방식이 관심을 끌 고 있다는 것을 알 수 있다. 기술적으로 구현이 비교 적 쉬운 전자 종이 방식의 플렉서블 디스플레이가 비 록 4096컬러 수준과 동영상 구현이 어려운 정도임에 도 불구하고 먼저 시장에 출시될 것으로 보인다. 주로 흑백 또는 8 color 이하의 수준으로 signage와 e-book

그림 2. 플렉서블 OLED 디스플레이 구조.

과 같은 응용 분야에서 서서히 제품 출시가 금년부터 시작될 것으로 보인다.

Flexible OLED 디스플레이의 경우에는 2003년부 터 활발하게 발표되기 시작하였으며, Pioneer의 수동 구동 방식의 OLED(2003년), Samsung SDI의 다결 정 실리콘 TFT에 의한 OLED(2005년), Sony의 유 기 TFT 방식에 의한 flexible OLED 디스플레이 (2007년) 등으로 개발되어 왔다.

1) Pioneer의 Flexible PMOLED Display

Pioneer는 2003년에 수동 구동 방식의 3인치의 플 렉서블 OLED 디스플레이를 발표하였다. 기판은 [그 림 4]와 같은 다층 구조의 barrier 박막이 증착된 플라 스틱 기판을 사용하여 수동 구동 방식의 플렉서블 OLED 소자를 제작하였다.

OLED 재료가 산소나 물 등에 아주 취약하기 때문 에 OLED 소자를 제작 시에는 반드시 이로부터 소자 를 보호하여야 한다. 일반적으로 OLED 소자에 있어 서 투습율의 수준이 10

g/m

/day 보다 작아야 한다.

[그림 4]의 구조를 OLED 소자에 적용했을 때, 휘도 반감 등의 측정에 의한 예상 수명은 6,000시간 정도로 발표되었다.

OLED 휘도 특성은 [그림 5]에 보이는 바와 같이 유리 기판과 플라스틱 기판에서 거의 유사한 것을 알 그림 3. Flexible 디스플레이 개발 현황.

그림 5. 유리 및 플라스틱 기판 상에서의 OLED 휘도 특성.

Barrier Layer (SiON) Intermediate Layer (Resin)

Barrier Layer (SiON) Smoothing Layer (Resin)

Plastic Substrate

그림 4. Barrier 기판의 구조.

수 있다. 강건한 barrier 기판 및 passivation layer를 적용하여 유리 기판 상에서의 소자 특성과 거의 비슷 한 소자 특성을 구현한 것으로 발표하였다. 2003년도 당시 가장 주목을 받았던 부분은 상당히 좋은 화질의 플렉서블 OLED 디스플레이를 개발했다는 것으로 봉 지 기술과 저온 공정 기술이 이전에 비하여 많이 발전 됐다는 측면을 반영하였다[그림 6]. 수동 방식의 플렉 서블 OLED 디스플레이는 소비 전력이 높다는 부분 과 대면적이 어렵다는 문제로 인하여 지속적으로 관 심을 끄는 데는 어느 정도 한계가 있어서, 이후 능동 구동 방식의 플렉서블 OLED 디스플레이로 개발 방 향이 바뀌고 있음을 [그림 3]에서도 알 수 있다.

2) Samsung SDI의 Flexible AMOLED Display 능동 구동 방식의 플렉서블 OLED 디스플레이를 구현하기 위해서는 다결정 실리콘 TFT와 같은 구동 소자가 필요하지만, 공정 온도가 450℃정도로 높기 때 문에 플라스틱을 기판으로 쓰는 데는 공정상으로 매

우 어렵다. 또한, 플라스틱 기판은 본질적으로 산소 및 수분을 완벽하게 차단하기가 어렵기 때문에 다양한 barrier 박막 구조가 반드시 필요하게 된다. 이러한 문 제를 해결하기 위해서, Samsung SDI에서는 barrier 박막이 필요 없는 140 µm의 얇은 금속 박막 기판을 사용하여 5인치 급의 플렉서블 AMOLED 디스플레 이를 제작하였다[그림 7].

금속 박막(일반적으로 stainless steel)은 barrier 특 성면에서 완벽하지만, 기판 표면 거칠기가 크기 때문 에 반드시 평탄화 막이 필요하다는 단점이 있다. 금속 박막 표면에 평탄화 막을 증착하거나 또는 반도체 공 정에서 사용되는 CMP 같은 연마 공정으로 기판 표면 을 평탄화하는 방식으로 기판 초기 공정을 진행한다.

[그림 8]에 나타낸 것과 같이 평탄화된 금속 박막 기판 상에 일반적인 저온 폴리 실리콘 TFT 공정을 진행하고 저분자 구조의 EL층을 쌓고 최종적으로 박 막 봉지 공정을 진행하여 최종 OLED 소자 제작을 완료한다. 유연성 확보를 위한 박막 봉지 공정은 Vitex사의 다층 박막 구조인 Barix

를 적용하였다.

Barix

다층 박막 구조는 [그림 9]에 보이는 바와 같이 유기 층과 무기 박막의 반복적인 구조로 이루어 진다. 무기 박막이 가지고 있는 pin hole이나 defect 등의 문제를 유기 막으로 쌓아주는 방식으로 산소나 습기로부터 보호하는 역할을 수행한다. 일반적으로 2~5pair의 다층 봉지 구조가 실제 소자에 적용된다.

얇은 기판 위에 TFT와 EL 층을 형성한 후, 수 µm의 박막 봉지 기술을 접목하면 [그림 7]에 보이는

그림 8. Flexible AMOLED의 구조.

그림 6. 3인치 플렉서블 OLED 디스플레이.

150 µm 정도의 초박형의 플렉서블 OLED 디스플레 이를 제작할 수 있다.

3) Sony의 Flexible AMOLED Display

종이와 같이 얇고 둥글게 말아 가지고 다닐 수 있

는, 또는 스크린과 같이 경량이고 벽에 걸 수 있는 디 스플레이를 실현하기 위해서는 유기 TFT와 같은 플 렉서블한 구동 소자가 요구된다. Sony는 이러한 플렉 서블한 디스플레이의 구현을 위한 유기 TFT 기반의 2.5인치 플렉서블 OLED 디스플레이를 2007년 SID국 제 학회에서 발표하였다. 발표된 패널은 [그림 10]에 나타낸 바와 같이 해상도가 160×120이며, 1,600만 컬 러와 1000:1의 콘트라스트비를 갖는 화질이 비교적 우수한 유기 TFT 기반의 플렉서블 OLED 디스플레 이로 개발 자체가 갖는 의미가 매우 크다. 특히, 플라 스틱 기판 위에 저온의 유기 TFT 공정을 실현하여 OLED를 구동했다는 것은 그 동안 기술적으로 유기 TFT가 OLED의 구동 소자로는 어렵다는 선입견을 없애준 중요한 결과라고 보여진다. 플렉서블한 유기 TFT를 유연한 플라스틱 기판(PES) 위에 제작하는 경우에는, 일반적으로 플라스틱 기판의 유리 전이 온 도가 200℃ 전후이므로 TFT 공정이 이보다 낮은 온 도에서 진행되어야 한다.

유기 TFT의 전형적인 구조는 [그림 11]에 나타내 었다. Sony의 유기 TFT는 게이트 및 소스/드레인 전극은 금속 재료를 사용하였고, 게이트 절연막으로 는 고분자 및 무기 절연막을, 유기 반도체 층은 펜타 센계의 저분자와 폴리티오펜계의 고분자를 사용하였 다. Sony의 발표에서 기존의 유기 TFT 기술과 차별 화된 새로운 기술이 접목되었다.

새로 접목된 기술은 기존의 유기 TFT 구조에서 볼 수 있는 배면 발광 구조에서 전면 발광 구조의 유기

그림 10. OTFT 기반의 2.5인치 flexible AMOLED Display

(A) 패널 사진 (B) 패널 사양. 그림 11. 유기 TFT 구조.

그림 9. Vitex사의 Barix^TM봉지 구조.

(A)

(B)

TFT를 개발하여 해상도가 높은 집적도가 있는 TFT 를 실현하였다. 또한 유기 절연막 도포와 광 패턴닝을 통해 개구부를 만든 격벽 구조를 소스 드레인 전극 사 이에 제작하는 방법으로 공정시 발생하는 유기 반도 체의 damage를 최소화하여 소자의 특성을 개선하는 결과를 보여 주었다. 이외에도 독자적으로 개발한

‘PVP-OTS’라는 유기 게이트 절연막을 이용하여 subthreshold 영역의 전류 상승과 이동도를 개선하였 다.

[그림 10(A)]에 보이는 바와 같이 Sony가 발표한 플렉서블 OLED 디스플레이는 휘도, 콘트라스트 모두 양호한 성능을 보였으나, 실용화를 생각하면 신뢰성 향상이나 이동도 향상, 플렉서블 기판을 사용한 대면 적화 기술 개발 등, 아직 풀어야 할 과제가 남아 있다.

Flexible OLED Display 기술 이슈

플렉서블 OLED 디스플레이를 구현하는 데는 아직 도 여러 가지의 기술적인 이슈가 남아 있다. 공정 및 재료 기술 측면에서 논의해 보도록 한다.

1) 공정 기술 이슈

플렉서블 기판을 사용하는 디스플레이 제작 공정은 유리 기판을 기반으로 하는 기존의 평판 디스플레이 제작 공정과 여러 가지 면에서 어려운 점이 발생한다.

프라스틱 기판은 유연하고, 온도에 변화에 따라 수축 과 팽창이 쉽게 발생하기 때문에 공정 중에 발생하는

오염 및 패턴닝 오류 등의 치명적인 문제점을 수반한 다. 또한 기존의 평판 디스플레이 공정 설비를 사용함 으로 인하여 기판 핸들링의 중요성이 부각된다. 현재 는 기판 핸들링의 방법으로 glass carrier에 플렉서블 기판을 접착 필름이나 점착제 등을 이용하여 고정시 켜 공정을 진행하고 있다. 이러한 방법은 접착제나 접 착 필름의 고온 안정성이 취약하여 150℃ 이상에서는 사용이 어려운 실정이다.

Philips는 앞에서 기술한 문제점을 해결하기 위해서 [그림 12]와 같은 EPLaR(electronic on plastic by laser release) 공정을 개발하였다. 기본적인 원리는 고온 안정성이 있는 polyimide계 용액 물질을 유리 기 판 상에 코팅한 후 소자 제작을 하고 최후에 laser를 이용하여 유리 기판에서 소자를 탈착시키는 기술이다.

이 방법의 남아있는 문제점은 탈착시 생기는 불량을 최소화하는 것과 유기 기판을 재활용하는 것이다.

또한 Epson은 [그림 13]에 나타낸 바와 같이 SUFTLA(surface free technology by laser ablation) 이라고 하는 전사법에 의한 공정 방식을 개발하여 시 제품 제작에 적용하였다. 이 방법의 기본 원리는 유리 기판 위에 희생층 박막을 우선 증착한 후, 소자를 제 작 공정을 진행한다. 공정이 완료된 후 유리에서 소자 를 탈착하여 플라스틱 기판에 다시 접착시켜 디스플 레이를 완성한다. 소자를 탈착하기 전에 필요로 하는 보호막 등이 추가로 필요하고, 공정 스텝이 늘어남으 로 인한 공정 가격이 상승하는 단점이 있다. 또한 기

그림 12. EPLaR^TM공정.

1st Transfer

2nd Transfer

Nch TFT Pch TFT

Original substrate

(Glass) Sacrifical a-Si layer

Permanant adhosive (Non water soluble)

Temporary substrateTemporary adinesive (Water soluble)

Under Water Temporary adhesive

(Water soluble)

Excimer laser

Temporary substrate

Final substrate (Plastic substrate)

그림 13. SUFTLA^TM공정.

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 20 µm에서 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

방법이다. 금속 박막은 주로 고온 공정인 LTPS (low temperature poly-silicon) TFT 이나 a-Si TFT 공 정에서 기판으로 사용되기 때문에 평탄화 박막은 열 적 안정성이 우수하여야 하고, 전기적으로 절연성이 보장되도록 절연특성이 좋아야 한다.

프라스틱 기판의 경우, 일반적으로 낮은 유리 전이 온도 특성을 갖는 플라스틱이 대부분이므로 열팽창 계수가 적어도 20 이하이거나, 투명도, 광이방성, 열안 정성, 내 화학성 등이 우수한 재료의 개발이 시급하다.

최근에는 열적 안정성이 우수한 투명한 polyimide계 의 재료 개발이 두드러지고 있지만, 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있어서 미래가 불확실하다. 이상적인 모습은 아주 극저온의 공정 기술의 개발로 PET와 같 은 저가의 기판 재료를 사용하는 것이다. 아직도 플라 스틱 기판 재료 개발에 대한 요구는 뜨겁다고 할 수 있다.

2.2 EL 재료

EL 재료는 이미 상용화되고 있는 유리 기판 상의 OLED 디스플레이에 다양한 재료가 사용되고 있고, 현재는 주로 저분자 기반의 형광 또는 인광 재료이다.

고분자 EL 재료가 플렉서블 OLED 디스플레이에 있 어서 공정 측면으로 이상적이지만 아직 재료 수명이 저분자 재료에 비해 짧기 때문에 일부 회사에서만 적 용되고 있는 실정이다. 특히 청색 재료 개발이 어렵기 때문에 일반적으로 사용되기가 어려운 상태이지만, 잉크젯과 같은 신규 공법을 적용할 수 있다는 측면에 서 지속적으로 관심은 육지하고 있다. 현재 FMM(fine metal mask)을 이용하는 방식으로 대면 적 증착이 제한적이므로, 대면적으로 EL 층을 증착하 기 위해서는 용액 방식의 저분자 재료, 레이저 전사법 에 의한 EL 전사 또는 프린팅이 가능한 고분자 재료 가 앞으로 필요하다.

2.3 TFT 재료

OLED 디스플레이에서 구동 소자의 역할을 하는

TFT로는 앞장에서 언급한 것과 같이 LTPS TFT, oxide TFT, 유기 TFT 등이 있다. 무기 재료를 기반 으로 하는 LTPS TFT와 oxide TFT는 플렉서블 디 스플레이용으로 적용하기 위해서 저온 공정이 필수이 기 때문에 저온 공정에 적절한 고품질의 gate insulator 물질의 개발이 필요하며, 유기 재료가 기반 이 되는 유기 TFT의 경우에는 CNT와 같은 유연한 전극, 강건한 유기 gate insulator, 강건한 유기 반도체 등의 재료에 대한 개발 요구가 시급하다. 현재는 재료 의 획기적인 개발보다는 공정 최적화를 통한 TFT 소 자의 개선에 더 많은 시간과 인력이 투입되고 있는 실 정이다. 유기 TFT의 경우, 소자의 특성을 개선시키기 위해서 무기 재료를 쓰거나, 비싼 금속의 전극을 사용 하고 있으나 조만간 유기 전극 또는 CNT, metal nanoparticle 기반의 유연한 전극 개발이 필요하다. 유 기 반도체 재료의 경우에는 현재까지 가장 성능이 좋 은 pentacene계열의 저분자 물질, 폴리티오펜 계의 고분자 물질, 저분자와 고분자를 적절하게 배합한 재 료 등이 주로 사용되고 있다. 유기 TFT가 OLED의 구동 소자로서 사용되기 위해서는 소자 특성과 신뢰 성 개선이 우선적으로 필요하며, 이를 위해서는 신규 재료의 개발이 요구된다.

2.4 박막 봉지 재료

플렉서블 OLED 디스플레이의 주요 구성 요소의 하나는 박막 봉지이다. 유연한 특성을 갖는 재료 구성 으로 산소와 습기로부터 EL층 재료를 보호해야 한다.

이러한 EL 재료의 보호는 디스플레이의 신뢰성과 가 장 밀접한 관계가 있기 때문에 무엇보다도 중요하다.

박막 봉지의 구조는 [그림 15]에 표시한 바와 같이

여러 회사의 다양한 방식으로 나타낼 수 있지만, 기본

적으로는 유기/무기 재료의 pair 형태로 구성되는 것

이 대부분이다. 많은 회사들이 2~5pair의 다층막 구

조를 사용하고 있지만, 향후 가격과 공정 시간 측면에

서 one pair로 가는 것이 궁극적인 방향이다. 이러한

방향으로 가기 위해서는 defect free한 무기 박막 개

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.