OLED 기술이 당면한 이슈들

OLED, 현재 모바일용 소형 디스플레이 시장을 맹렬히 점령하고 있으며, TV용 대형 디스플레이 시장에서는 QLED(현재는 양자점 BLU 적용 LCD)와 치열한 전쟁을 치르고 있는 최고의 디스플레이입니다.  소형의 주도권은 S사가 대형의 주도권은 L사가 쥐고 있으며, 아직은 우리나라가 1위로 2위 그룹과의 격차를 유지하고 있죠.  OLED 패널 기술이 당면한 이슈, 넘어야 할 허들을 정리하여 봅니다.

 

형광 발광 소재의 탈피입니다.  처음 발표된 OLED는 형광에 의한 발광 소자였습니다.  형광은 내부 양자 효율, 즉 주입된 캐리어가 광자를 만들어내는 비율이 25%에 불과하죠.  그리하여 효율을 높이고자 인광 소재를 비롯하여, 열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence;. TADF), 초형광(hyper fluorescence) 발광 소재들의 개발, 적용을 위해 노력하고 있습니다.  이는 열화(burn-in), 혹은 화소 열화 현상(image sticking)의 해결을 위해서도 시급합니다.  특히, 여전히 형광 소재에 머무르고 있는 청색에 대한 개선이 관심을 끌고 있습니다.

 

RGB 미세 패터닝 공정의 개선입니다.  FMM 공정으로 과연 어느 정도까지의 화소 피치(pixel per inch, ppi)에 이를 것인지, 기판의 크기와 수율 확보에 문제는 없는지, 아니라면 새로운 RGB 패터닝 공정이 개발되어야 하는지, 이는 꾸준한 고민입니다.  특히 AR/VR 용으로는 3,000ppi급 이상의 고해상도가 요구되기에 향후를 위해서도 마이크론 급 미세 패터닝은 필요합니다.  FMM 기술의 개선과 함께 마이크로 컨택 프린팅, 잉크 젯 프린팅(Ink Jet Printing, IJP), 나아가서는 3D 프린팅 등, 프린팅 기반 기술이 관심을 끌고 있습니다.  이 외에도 독일, 프라운호퍼에서 개발 중인 전자선(electron beam)을 이용한 패터닝 등도 일례에 해당됩니다.

 

곡률 반경(Radius of Coverture, RoC), 1mm 수준의 유연 투명 전극의 확보입니다.  이는 접을 수 있는 폰과 말 수 있는 TV가 출시되면서 더욱 관심을 끌고 있습니다.  현재로서는 기존의 ITO 두께를 줄이고 버퍼층을 덧댄 무기물 전극 구조, 은 나노선의 블랜딩을 동한 유기물 전극, 그리고 금속 격자(metal mesh) 보조 전극의 적용 등이 유력한 후보군입니다만, 여기에 국한될 필요는 없습니다.  1mm의 RoC, 수만회 이상의 반복 변형에도 충분한 내구성과 재현성, 여기에 생산성과 경제성까지 갖춘 유연, 투명 전극은 플리스틱 OLED의 장점 부각을 위해서도 꼭 필요합니다.

 

박막 봉지(Thin Film Encapsulation, TFE)는 플라스틱, 유연 OLED 시대에는 선택이 아니라 필수입니다.  기존의 캔 봉지 방식은 물론이고, 하이브리드 봉지 방식도 RoC, 패널 두께, 그리고 생산성 등에서 경쟁력을 잃어갑니다.  OLED 상부 전극 위에 무기-유기-무기층 등으로 이어지는 5층 구조, 그리고 무기-유기-무기층으로의 3층 구조까지 발전하였지먼, 이제는 생산성과 가격을 고려하여 단일층 구조, 그리고 대면적화도 적극 고려하여야 합니다.   고속의 저온 원자층 증착(Atomic Layer Deposition), 플라즈마 기상 화학 증착(Plasma-Enhased Chemical Vapor Deposition, PECVD), 그리고 유기물의 잉크 젯 프린팅 등이 유망합니다.  이와 함께 투산소율(Oxygen Transmission Ratio, OTR), 투습률(Water Vapor Transmission Ratio, WVTR) 측정을 위한 기술도 확보되어야 합니다.

 

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a. OLED 기술이 당면한 이슈들을 요약, 정리하여 머릿속에 넣어보자

b. 이러한 문제와 이슈들이 해결된다면, OLED는 어떻게 발전하여 갈까