“ Add your slogan ” OLED 소자의 기술현황 및 연구방향 전기공학부 오건민 전기공학부 이양식

Contents 서론 1 OLED 의 개요 및 정리 2 OLED 의 분자재료 및 특성 3 OLED 의 기술분류 및 구동 4 5 검토 및 결론

1. 서론  차세대 디스플레이 기술로 주목 받고 있는 유 기 EL 의 개요와 정의에 관하여 언급하고 특 성, 구조 그리고 동작원리, 구동원리, 소자기 술을 알아보는 기회를 갖고자 한다.  현재 유기 EL 의 연구동향과 함께 미래에 대 한 과제를 생각해 봄으로서 디스플레이 강국 인 우리나라의 기업들이 나아갈 방향과 유기 EL 에 관한 연구와 기술개발의 방향이 무엇인 지 살펴보고자 한다.

2. OLED 개요 및 정리  일반적으로 디스플레이 장치는 크게 프로젝 션형과 직시형이 있으며, 프로젝션에는 CRT 방식, DMD 방식, LCD 방식, 레이져 방식이 있 다.  유기 EL 은 다음 페이지 그림에서 보는 것과 같이 EMITTER 형태에 속하는 장치이다.

2. OLED 개요 및 정리

2. OLED 개요 및 정리  유기 EL 은 유기물 박막에 음극과 양극을 통하 여 주입된 전자와 정공이 유기 물질 안에서 자 유롭게 돌아다니다가 재결합하여 여기자 (exciton) 를 형성하고 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장이 빛이 발생하는 현상을 이용한 것이다.

2. OLED 개요 및 정리

2. OLED 개요 및 정리 재료 구분저 분자 유기 EL 장점 고 분자 유기 EL 무기 EL Athracene, Alq3 발광 효율 우수 풀컬러 가능 다층막 형성 가능 픽셀화 용이 대면적화 가능 발광 효율 우수 풀컬러 가능 다층막 형성 가능 픽셀화 용이 대면적화 가능 내 충격성 내구성 내환경성 내 충격성 내구성 내환경성 상용화 시장 확대 예상 단점 전망 PPV, PPP, PT 낮은 구동 전압 기계적 강도 우수 편광발광 가능 대면적화 가능 박막 공정 용이 낮은 구동 전압 기계적 강도 우수 편광발광 가능 대면적화 가능 박막 공정 용이 픽셀화 쉽지 않음 다층막 형성 어려움 픽셀화 쉽지 않음 다층막 형성 어려움 연구 개발 중 ZnS, GaN, SiC 내 충격성 내구성 내환경성 내 충격성 내구성 내환경성 높은 AC 구동 전압 청색 발광 어려움 고가 높은 AC 구동 전압 청색 발광 어려움 고가 특수 분야 활용 중 ◈ 유기 EL 과 무기 EL 의 장단점 비교 ◈

3. OLED 의 분자재료 및 특성  3.1 저분자 유기물질  저분자 유기 물질로는 청색을 내는 안드라센, pheny1 치환된 eyclopentadiene 유도체 그리 고 DVPBi 등이 있으며 노란색 (580nm) 를 발하 는 1,2-phthalo-perinon 유도체 등과 가장 대표 적인 물질로 초록색 (550nm) 빛을 발하는 Alq3 가 있다.

3. OLED 의 분자재료 및 특성  3.2 고분자 유기물질  고분자 유기물은 저 분자 유기물에 비해 기계적 강 도가 좋고, 열 안정성이 높으며 유기물과 같이 합성 경로가 다양하여 합성된 분자의 성질이 그대로 나타 나므로 청색 발광이 용이하여 총천연색 (full color) 화 가 가능하다. 전기 발광 소자를 이용한 디스플레이 는 가장 상업화에 가까운 고분자 반도체의 응용분야 라고 할 수 있다. 고분자를 이용하는 전기 발광 디스 플레이는 저 분자를 이용한 전기 발광 디스플레이와 구별하기 위해 OLED 라는 용어 대신 PLED 라는 용 어를 사용한다.

4. OLED 의 기술분류 및 구동 4.1 주요 공정 기술 먼저 기판 위에 양극을 증착한 후 패터닝하는데, 주로 투명 전극인 ITO 가 코 팅된 유리 기판에 바로 패터닝 작업에 들어간다. 다음 단계로서 유기 발광층 을 형성하게 되며, 이 단계부터 진공이나 질소, 아르곤 등과 같은 비활성 기 체 분위기 내에서 공정이 진행된다. 4.2 소재 관련 기술 유기재료의 접착력에 큰 영향을 미치는 TEC(Thermal Expansion Coefficient) 면에서 볼 때에는 유리기판 보다는 플라스틱 이 상대적으로 유리하며, 이외 에 가격, 유연성, 중량 등에서 플라스틱 기판이 강점을 갖고 있다. 반면에 습 기나 산소의 침투 방지, 물리적인 강도, 공정 온도 및 열에 대한 내구성, 그리 고 투명성 등에 있어서는 유리 기판이 상대적으로 유리하다.

4. OLED 의 기술분류 및 구동 4.3 마이크로 가공 관련 기술 음극 형성 및 패터닝은 유기층의 형성 후에 이루어지므로 유기층이 수분 이나 기타 화학적인 성분에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 건식공 정을 사용하게 되며, lift-off 공정이나 shadow mask 를 이용하게 된다. 4.4 소자 관련 기술 유기 EL 소자와 관련된 기술 중에서 R-G-B 컬러 형성을 위해서는 주로 5 종류의 방식이 적용되고 있는데, 첫번째로, R-G-B 각각의 발광층을 이용 하는 방법 (side-by-side 방법 ), 두 번째로 백색 발광층을 형성하고 R-G-B 컬러 필터를 사용하는 방법, 세 번째로 청색 발광층을 형성하고 청색을 녹색과 적색으로 변환하는 색 변환 물질을 사용하는 방법, 네 번째로 넓 은 색 스펙트럼을 갖는 발광층에 대해 광학적 메커니즘을 사용하여 R-G- B 로 변환 시키는 방법 (micro-cavity 방법 ), 그리고 한 개의 sub-pixel 이 R- G-B 를 선택적으로 생성시키는 방법 등이 이에 해당한다.

4. OLED 의 기술분류 및 구동 4.5 패키징 관련 기술 유기 EL 패널 제조에 있어서는 패키징 기술이 매우 중요한 데, 특히 발광층 등의 유기 소재가 수분과 산소에 매우 취 약하여 진공이나 불활성 기체 내에서 밀봉성 패키징을 하 여 신뢰성과 수명을 향상시켜야 하고, 이와 함께 공정 시 간이 짧아 생산성을 증가시켜야 한다. 즉, 무반응성 - 밀봉 성 - 일괄 공정 등을 갖춘 패키징 기술의 개발이 반드시 필 요하다.

4. OLED 의 기술분류 및 구동 4.6 OLED 의 구동기술 - 수동 구동 방식 수동 소자는 가로, 세로 전극이 교차하면서 매트릭스 형태 로 소자를 구성한다. 수동 구동 방식을 이용한 유기 EL 소 자의 제작을 위해서는 규칙적인 선형 패턴을 가진 음극 전 극을 형성하는 것이 필요하다. - 능동 구동 방식 수동 구동 방식의 단점을 개선하기위해서 각 화소에 TFT 를 집적화시켜 각 화소가 안전하게 on-off 되고, 아울러 화 소 전류를 일정치로 유지시킴으로써 대조비, 소비전력 등 을 향상시키는 능동 구동 방식을 사용한다.

4. OLED 의 기술분류 및 구동

5. 검토 및 결론  5.1 OLED 시장 ▶ 세계시장 AM 및 PMOLED 를 포함한 전체 OLED 분야의 시장은 2011 년 세계 시장 규모는 29 억 달러 수준으로 PMOLED 휴대폰이, 2007 ～ 2008 년을 기점으로 점차적으로 줄어들 고 full color AMOLED 가 증가함을 알 수 있다.

5. 검토 및 결론  5.1 OLED 시장 ▶ 국내시장 세계 시장동향에서 나타나 듯이 OLED 분야에서 국내 시장동향 은 삼성 SDI(88%) 가 출하량이 가장 많으며, 이어서 LG 전자 (8%), Ness 디스플레이 (3%), 오리온전기 (1%), Neoview (0.5%) 의 순이다. 주된 OLED 생산품은 소형 (2 ～ 4‘) 및 초소형 (1“ 이하 ) Multi Color 소자에 집중되었으나, 응용분야 및 시장이 확장됨 에 따라 소형 문자 표시기와 대형 그래픽 패널 부품 모두에 있 어서 분포가 매우 다양화 될 것으로 예상된다.

5. 검토 및 결론 Master Technology CAGR s-Si TET LCE PMLCD PDP LTPS TET LCD OLED HITPS TFT LCD DLP VFD EL LCOS EINK 21,601 4,004 1, ,494 5,255 2,816 2, ,144 6,290 4,155 4, , ,943 4,896 5,348 5, ,260 1, ,058 4,138 6,769 6,250 1,871 1,388 1, ,416 3,875 8,096 6,038 3,753 1,491 1, ,967 3,631 8,458 5,797 5,171 1,522 1, % -7,1% 24.6% 14.9% 85.9% 14.8% 30.4% -7.5% -3.4% 46.1% - Total 29,69143,86961,70562,59575,93985,31591, % Y/Y Growth 38%48%41%1%21%12%7% ( 단위 : 달러 ) 출처 : iSuppli, Semi-annual report (2005) ◆ Display 종류별, 년 도별 매출액 ◆

5. 검토 및 결론  5.2 OLED 의 연구 동향 ▶ 국외 연구 개발 동향 전세계적으로 약 100 여개의 디스플레이, 재료, 장비 및 반도체업 체가 참여하고 있으며, LCD 가 주도하고 있는 휴대폰 · PDA· 카오 디오 · 캠코더 · 디지털카메라 · 게임기 등 휴대형 초소형 정보단말기 에 OLED 디스플레이가 적용되면서 저분자 OLED 제품의 양산화 는 일본, 한국, 대만을 중심으로, 고분자 OLED 제품은 미국과 유 럽을 중심으로 개발과 상용화가 진행되고 있다. ▶ 국내 연구 개발 동향 국내 기술은 아직 원천기술이 부족하고, 성장기반이 미약하며, OLED 관련 인프라도 취약한 실정이나 짧은 기간 동안 빠른 속도 로 발전하여, 양산 및 제품화 기술에 있어서는 세계적인 수준에 도 달하고 있는 것으로 평가받고 있다.

5. 검토 및 결론 패널의 신뢰성확보 수명증가 소재 및 소자의 전반적 공정에서 독창적인 접근방법 저소비 전력화 ▶ 수명이 향상된 고해상도의 Full Color OLED 제품 개발을 실현하기 위한 기술적 과제

5. 검토 및 결론  5.3 결론 기존의 LCD, PDP 와 같은 다른 종류의 디스플레이와 차 별화 될 수 있는 초절전형, 벽걸이 형 TV 나 Flexible 디스 플레이와 같은 차별화된 미래형 디스플레이를 향한 연구 개발과 함께, 끊임없는 초저가, 저전력의 기술을 선점할 수 있는 핵심기술의 개발이 이루어 진다면 향후 OLED 디 스플레이는 또 LCD, PDP 와 함께 또 다른 정상의 디스플 레이로 자리매김을 할 것으로 기대한다.

reference  [1] 류연수, 디스플레이 재료 및 기술동향, 전자부품연구원,  [2] 전자부품연구원, 유기 EL 의 발전전망 및 과제,  [3] 정보통신정책연구원, 정보통신기기편 : 유기 EL, 정보통신산업동향,  [4] 전자부품연구원, EL 디스플레이의 개발동향 및 과제,  [5] 전자부품연구원, 유기 EL 의 산업동향,  [6] LG 주간경제, 소형 디스플레이의 주역, 유기 EL,  [7] 전자부품연구원, 유기 EL 개발동향,  [8] 이창희, 유기 EL 디스플레이 부품소재 기술개발,  [9] 전자부품연구원, 유기 EL 부품소재 산업동향,  [10] Display Search, 유기 EL 기술 및 시장동향 세미나 자료,  [11] RiTdisplay, OLED Technology and Product Development RiTdisplay,  [12] Stanford Resources, Flat Panel Display Market,  [13] 김형렬, 새로운 디스플레이 성장산업, 한국투자신탁증권,  [14] 한국전자부품연구원, 유망전자부품보고서 : 디스플레이, 2003  [15] 권지인, 유기 EL, 정보통신산업연구원,  [16] 전자부품연구원, 일본의 디스플레이 부품소재 산업동향, 2003.

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