6-2-1) OLED, 손상과 봉지, 개요

OLED의 기판이 유리에서 플라스틱, 즉, 딱딱한 디스플레이에서 유연 디스플레이로 진화하여가면서 OLED의 봉지 기술은 더 중요시되고 있습니다.  즉, 휠 수 있는 OLED에서는 플라스틱 기판의 등장과 함께 휨에 적응할 수 있는 백플레인과 발광 소자, 그리고 얇고 휠 수 있는 봉지 기술과 터치 패널, 커버 윈도우가 필수 소재, 부품 그리고 기술들이죠.  특히 봉지 기술은 OLED의 수명의 증가와 생산 가격의 절감에 매우 중요합니다.

 

OLED 봉지

 

먼저, 수명을 살펴보면, 디스플레이의 수명은 일반적으로 작동 초기의 밝기에서 절반이 감소할 때까지 걸리는 시간으로 정의됩니다.  주로 밝기 감소를 기준으로 정하지만, 경우에 따라서는 소비 전력의 상승이나 빛의색깔의 변화, 그리고 화면에서의 영상 균일도 등을 함께 고려하죠.  따라서 수명에 영향을 주는 인자도 밝기의 정도에 더하여서 작동 모드, 사용 환경 등이 복합적으로 작용하죠.  OLED에서 밝기가 감소하는 현상은 주로 두가지 형태를 띄는데, 전체 밝기가 점차로 감소하는 현상과 혹은 국부적으로 검은 점(암점, dark spot)이 생기고 커져가면서 빛이 나노지 않는 면적이 증가하는 현상으로 구분됩니다.  전체적으로 밝기가 감소하는 경우에는 주로 OLED 소자 내부로부터의 원인이 주가 되며, 암점에 의한 발광 면적 감소는 소자 외부로부터 비롯되는 경우가 많죠.

 

수명

 

암점의 영향, 즉 외부로부터의 요인으로는 습기와 산소의 유입, 이로인한 전극의 손상이 주된 이유로 밝혀져 왔으며, 따라서 소자 외부로부터 내부로의 습기와 산소의 유입을 차단하기 위해 뚜껑을 덥거나 여타 보호구조를 씌우는 것을 봉지(encapsulation)라 합니다.  종래에는 금속이나 유기 구조물이 주로 이용되어 산소와 습기의 유입을 막아왔죠.  그로 인하여 OLED의 제조 라인은 소자 제작을 위한 증착 라인과 봉지 공정을 위한 라인으로 구분되어, 소자 제작 후에 봉지 과정을 거쳐 외부로 나오게 됩니다.  봉지 라인은 주로 금속이나 유리 구조물의 반입, 흡습체 부착(경우에 따라), 접착제 도포, 그리고 소자와의 합착을 통한 밀봉 과정으로 이루어지죠.  만일, 봉지가 박막만으로 가능하다면, 음극 코팅 후 박막들의 코팅으로 제조 라인과 공정이 단순화될 수 있습니다.

 

생산

 

수명을 결정하는 손상(degradation)에는 소자 내부로부터의 요인에 따른 손상, 내인성 손상(intrinsic degradation)과 외부 요인에 의한 손상인 외인성 손상(extrinsic degradation)이 있습니다.  내인성 손상의 경우, 발광 물질의 여기 상태, 전하 주입과 수송 특성 등에 관련되며, 외인성 손상은 불완전한 공정, 기체나 액체 등과의 불필요한 반응, 그리고 빛이나 열에 등이 원인이 됩니다.  특히 외인성 손상에서는 습기와 산소와의 반응, 그리고 외부 오염원과 자극으로 인한 손상으로 구분이 되죠.  습기와 산소와의 반응으로 인한 손상의 경우, 보관 및 작동 상태에서 공히 진행이 되며, 주로 암점을 만들고, 표면에서 측면을 따라 번져갑니다.  외부 오염이니 자극에 따른 손상의 경우에는 주로 작동 시간에만 진행이 되며, 암점 형성과 함께 양극과 음극 간에 필라멘트 현상으로 인한 전기적 단락을 유발하기도 하죠.  봉지와 관련하여서는 주로 외인성 손상을 다루는 것으로 충분하며, 원인에 따라 네가지 정도로 구분합니다.  먼저, 습기와 산소 유입으로 인한 손상, 열 손상과 열로 인한 재결정화로 인한 손상, 빛, 즉 자외선이나 가시광선으로 인한 손상, 그리고 소자의 제조 공정에서 유발되는 손상 등을 들 수 있습니다.

 

손상

 

특히 암점의 경우, 위로 볼록한 원형 모양으로 시간이 경과함에 따라 점점 면적이 커져가는 현상을 보이고 있죠.  혹은 OLED (부)화소의 가장자리 부분이 취약한 점을 파고들어 화소의 면적이 사각형에서 점점 줄어들어가는, 즉 암점이 가장자리로부터 영역을 확장해가는 모습을 보이기도 합니다.  이는 특히 빨강, 초록 그리고 파랑을 독립적으로 만들어내는 부화소들에 있어서 더 예민한 문제이기도 합니다. 

 

외부로부터의 손상

 

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5-10) OLED, 제조, 봉지