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[2015 OLED Evaluation Seminar] Professor Hong Mun-Pyo of Korea University Retraces Flexible OLED’s Key Issues

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By Hyun Jun Jang

 

During the 2015 OLED Evaluation Seminar (December 4) hosted by UBI Research, Professor Hong Mun-Pyo of Korea University gave a talk titled Flexible AMOLED Gas Barrier Technology Development Status. Through this presentation, he discussed in detail flexible OLED’s outline, technological issues, and encapsulation among other key issues.

 

Flexible display signifies a display that was produced on top of flexible substrate, and not an existing glass substrate, which can bend, fold, or roll without breaking. Hong emphasized flexible display is the next generation display that can simultaneously satisfy consumers and panel makers, and an area that OLED can be more valuable compared to LCD.

 

There are 3 essential issues in flexible display, substrate, TFT array, and display processes, as well as ancillary issues such as application and cost. Hong reported key issues regarding substrate and display process.

 

Flexible display uses plastic substrate, instead of glass, that is strong against shock and can bend. Therefore, handling technology that manages plastic substrate is considered a key technology in flexible display production. Hong revealed that for handling technology, a film lamination method and vanish coating method are mainly used. A film lamination method is where plastic substrate is attached to carrier glass using adhesive before being processed and a vanish coating method is where the PI substrate is coated to the carrier glass before processing. He emphasized that no matter which method is used, the debonding technology used to detach the plastic substrate from the glass plays a crucial role in deciding yield.

 

Hong followed the substrate discussion with encapsulation technology. Encapsulation technology prevents moisture and oxygen that affect OLED panel’s performance from infiltrating in order to increase the display’s lifetime. As it is a core process that decides OLED panel’s yield, OLED panel production companies are focusing on optimum encapsulation technology development.

 

Key issues of encapsulation technology that is currently being applied to flexible OLED, barrier coating related issues are considered the most important. Barrier coating is the coating applied to the plastic substrate to overcome the limitations that occur as existing glass substrate is replaced by plastic. For flexible encapsulation, as can type or frit seal technologies that were used for glass encapsulation cannot be used, face seal or TFE technologies that can be applied to flexible are used. Also, as the permeability of oxygen and moisture has to be 10-6g/m2day or less, high performing barrier coating technology is needed.

 

When barrier coating is used to flexible OLED, generally 3 problems occur. Firstly, physically cracks or particles can develop. Regarding this, Hong explained that this issue can be solved if process is properly maintained. The second problem is micro defects that can arise on the surface of plastic film, which can be solved through optimized process, according to Hong. Lastly, nano-sized pin holes can come up. Hong revealed that multi-layers of barrier coating can solve this problem.

 

Generally, when OLED panel is produced the thickness of encapsulation layer is not a big issue. However, Hong emphasized that the thickness becomes a core issue when producing flexible OLED panel. He reported that hybrid structure of encapsulation where gas barrier cover plate is attached to passivation layer placed via PECVD can be the solution.

 

Although the most suitable process technology for hybrid encapsulation production is R2R, as appropriate results are not obtained when CVD is applied to R2R, Hong reported that research is being carried out toward the sputtering using direction. He revealed that if reflection plate is added to the sputtering equipment and neutron beam release is induced, defects that occur during the sputtering process can be reduced as the target thin film stabilizes.

 

홍문표 교수2

[2015 OLED 결산 세미나] 고려대학교 홍문표 교수, 플렉시블 OLED의 핵심이슈를 되짚다.

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4일 유비산업리서치가 개최한 ‘2015 OLED 결산 세미나’에서 고려대학교 홍문표 교수는 ‘Flexible AMOLED용 Gas Barrier 기술개발 현황’이라는 제목의 강연을 통해 플렉시블 OLED의 개요와 기술적인 이슈, 플렉시블 OLED에 적용되는 encapsulation들에 대하여 심층적으로 이해하는 시간을 가졌다.

플렉시블 디스플레이는 기존의 평판 디스플레이의 특성을 그대로 유지하면서 기존 유기기판이 아닌 깨지지 않으며, 휘거나 구부리거나 말 수 있는 유연한 기판 위에 제작된 디스플레이를 의미한다. 홍 교수는 플렉시블 디스플레이는 소비자와 패널 maker를 동시에 만족시킬 수 있는 차세대 디스플레이라고 강조하며 OLED가 LCD보다 더 유용하게 적용할 수 있는 분야라고 밝혔다.

플렉시블 디스플레이에는 크게 기판과 TFT array 공정, 디스플레이 공정 이라는 3가지의 기술적인 이슈가 있으며 application과 cost 등 부수적인 이슈들이 있다. 이 날 홍 교수는 기판, 디스플레이 공정에 대한 핵심 기술에 대한 내용을 발표했다.

플렉시블 디스플레이에는 유리기판이 아닌 휘어질 수 있고 충격에 강한 플라스틱 기판을 사용한다. 그래서 플라스틱 기판을 다루는 handling 기술은 플렉시블 디스플레이 제작에 핵심적인 기술로 꼽힌다. 홍 교수는 “Handling 기술에는 adhesive를 사용해서 플라스틱 기판을 carrier glass에 붙이고 공정을 진행하는 film lamination 방식과 PI기판을 carrier glass에 코팅한 후 공정을 진행하는 vanish coating 방식이 주요하게 쓰인다.”고 밝히며 어떤 방식을 사용하던지 플라스틱 기판을 glass에서 떼내는 debonding 기술이 수율에 결정적인 역할을 한다고 강조했다.

홍 교수는 이어서 디스플레이 공정 중 encapsulation 기술에 관해 논했다. Encapsulation 기술은 디스플레이의 수명을 증가시키기 위해 OLED panel의 성능에 영향을 주는 수분과 산소의 투습을 방지하는 기술을 말하며 OLED panel의 수율을 결정짓는 핵심 공정이기 때문에 각 OLED panel 제조 업체는 최적의 encapsulation 기술을 찾는데 집중하고 있다.

현재 플렉시블 OLED에 적용되는 encapsulation의 핵심 이슈로는 barrier coating에 대한 것이 가장 중요하게 꼽힌다. Barrier coating은 기존 유리기판을 플라스틱으로 대체하면서 발생하는 한계를 극복하기 위해 플라스틱 기판에 부착하는 코팅을 말한다. 플렉시블 encapsulation에는 기존 glass encapsulation에 쓰이는 can type나 frit seal과 같은 기술이 사용될 수 없기 때문에 플렉시블에 적용 가능한 face seal이나 TFE과 같은 기술이 사용된다. 또한 투습되는 산소와 수분의 양은 10-6g/m2day이하가 되어야 하기 때문에 고성능의 barrier coating 기술이 필요하다.

플렉시블 OLED에 barrier coating이 사용될 때 일반적으로 3가지 문제가 발생한다. 먼저 물리적으로 크랙이나 파티클이 발생할 수 있다. 이와 관련하여 홍 교수는 공정 관리를 잘해주면 해결 가능하다고 밝혔다. 두번째로는 플라스틱 필름의 표면에 마이크로 단위 크기의 defect가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 공정을 최적화해서 해결 가능하다고 밝혔다. 마지막으로 나노사이즈의 pin hole이 생기는 문제가 발생할 수 있는데 이에 대해서는 barrier coating을 다층박막으로 형성해 해결할 수 있다고 밝혔다.

홍 교수는 보통의 OLED 패널을 제작할 때는 encapsulation 층의 두께가 크게 이슈가 되지 않지만 플렉시블 OLED 패널을 제작할 때는 두께가 핵심적인 이슈가 된다고 강조하며 PECVD로 passivation 층을 올리고 그 위에 gas barrier cover plate를 합착하는 hybrid 구조의 encapsulation이 이에 대한 솔루션이 될 수 있다고 발표했다.

또한 Hybrid encapsulation 제조 시 가장 적합한 공정 기술은 R2R이지만 CVD를 R2R에 적용할 경우 적절한 특성이 나오지 않기 때문에 sputtering을 사용하는 방향으로 연구되고 있다고 하며, sputtering 장비에 반사판을 설치하여 중성화 빔이 방출하도록 유도하면 target 박막을 안정화시켜 기존 sputtering 공정 중에 발생되는 defect를 줄일 수 있다고 밝혔다.