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ETRI, 그래핀 투명전극으로 OLED 디스플레이 개발

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국내 연구진이 기존 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이의 투명전극을 그래핀으로 만드는데 성공했다. 특히 연구진은 대면적 기판상에 정확한 치수와 형태로 그래핀 투명전극을 패터닝 하는 공정을 개발했다. 향후 유연성이 요구되는 스마트 와치 등에 적용이 예상된다.

 

ETRI(한국전자통신연구원)는 기존 OLED 디스플레이용 전극으로 많이 활용되던 인듐주석산화물(ITO) 대신 꿈의 신소재라 불리는 그래핀을 이용, 전극을 만들어 디스플레이 개발에 성공했다.

연구진이 개발에 성공한 디스플레이 기판의 크기는 19인치 모니터 크기 수준인 370mm x 470mm로 현존하는 세계 최대 크기다. 그래핀 전극의 두께는 5나노미터(nm)이하이다.

ETRI는 그래핀과 유연한 기판을 결합하면 얇고 유연한 디스플레이 구현이 가능할 것으로 내다보고 있다. 이는 나아가 옷이나 피부 등에 적용할 수 있는 웨어러블 기기 제작에 활용될 수 있는 원천기술이 될 수 있다.

일반적으로 OLED는 기판, ITO 투명전극, 빛을 내는 유기물층, 양극인 알루미늄 층으로 적층되어 있다. 연구진은 통상적으로 사용되고 있는 ITO를 그래핀으로 대체했다.

특히 기존 전극으로 활용하던 ITO 소재는 유리성질로 잘 깨지는 게 단점이었다. 그래핀 소재는 유연성을 가지고 있어 깨지지 않는다. 따라서 향후 본 기술로 디스플레이를 제작하면 투명전극이 깨지는 문제점을 해결할 수 있다.

ETRI는 본 연구를 한화테크윈과 공동으로 기판을 대면적화 해 그래핀 성장 기술과 OLED 투명전극으로 응용하기 위한 전사기술을 개발하였으며  OLED에 적용가능한 60Ω/m²수준의 면저항과 85%이상의 투과도를 갖는 그래핀 투명전극 가공 및 공정기술을 확보하였다. 특히 디스플레이 공정에 절대적으로 요구되는 미세 패터닝 공정을 세계 최초로 개발하였다.

ETRI는 본 기술을 활용, 그래핀 전극 OLED 패널로서는 세계 최대 사이즈인 370mm x 470mm급 패널 점등에 성공했다. 본 연구 결과는 지난 4월초 스페인 바로셀로나에서 개최된 그래핀 관련 세계 최대 학회인 『그래핀 2017』에서 논문발표 및 시연해 호평을 얻었다.

산업통상자원부와 한국산업기술평가관리원의 지원으로 지난 2012년부터 4년여의 지원을 바탕으로 연구진은 OLED용 그래핀 투명전극 연구를 시작했다. 연구진은 2015년말 동전크기 수준인 7mm x 10mm를 시작으로 지난해 100mm x 100mm OLED 패널을 만드는데 성공하였고 최근 세계 최대 크기를 시연함으로써 그래핀 소재의 디스플레이 응용 가능성을 높이는 결과를 얻었다.

향후 연구진은 유리기판 대신 플래스틱 기판을 활용해 디스플레이를 개발할 것이라고 설명했다. 휠 수 있는 그래핀과 플래스틱 기판을 결합하면 웨어러블 OLED 소자의 제작이 가능하다고 ETRI 연구진은 설명했다.

ETRI 조남성 유연소자 연구그룹장은 “그래핀이 OLED 디스플레이에 적용될 수 있다는 일반적인 기대를 처음으로 현실화했다는 것에 매우 큰 의미를 부여할 수 있다. 향후 대면적 그래핀 필름 및 OLED 패널 기술과 플렉서블 OLED 패널 기술을 통해 상용화가 기대된다”고 말했다.

본 기술은 플렉서블 OLED 디스플레이의 수준을 한 단계 더 높일 수 있는 핵심기술로서 중국 등의 후발 추격자와의 기술 격차를 벌이는데 기여할 것으로 기대된다.

ETRI’s Development of OLED Display With A Graphene Transparent Electrode

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Reporter : Hana Oh(HanaOh@ubiresearch.com)

 

Researchers from Korea’s ETRI Institute developed a graphene transparent electrode for OLED display. Especially, they developed the process of patterning a graphene transparent electrode in exact size and shape on a large-sized substrate. Its application to smart watch requiring flexibility will be available.

ETRI(Electronics and Telecommunications Research Institute) has succeeded in developing a display with the electrode using graphene, a dream new-material, rather than using ITO(Indium Tin Oxide) that has been often used as existing electrodes for OLED display.

The successful display substrate is the current world’s largest one of 370mm x 470mm, a 19-inch monitor in size. The thickness of graphene electrodes is less than 5nm.

ETRI expects that if the graphene is deposited on flexible substrate, thin and flexible display will be feasible. Furthermore, it will become the source technology that can be used for manufacturing wearable devices applicable to clothing or skin.

In general, OLED is stacked with substrate, ITO transparent electrode, light-emitting organic layer, and anodized aluminum. The researches replaced typical ITO with grapheme.

In particular, ITO that has been used as existing electrode has a disadvantage of being made of fragile glass. Therefore, the display manufactured with this technology will clear up the problem of fragile transparent electrode.

ETRI developed graphene growth technology and oxide technology to be applied as an OLED transparent electrode by making a large-scale substrate in collaboration with Hanwha Techwin Co.,Ltd, and secured the grapheme transparent electrode fabricating and process technology with the sheet resistance of 60Ω/m² and the transmittance of 85% applicable to OLED. Especially, ETRI developed the world’s first micro-patterning process that is absolutely required for the display process.

Using this technology, ETRI successfully lighted the world’s largest grapheme electrode OLED panel of 370mm x 470mm. The finding of this study, which was published and demonstrated at 『Graphene 2017』, the world’s largest graphene conference held in Barcelona, Spain in early April, 2016, was highly acclaimed.

The researchers started to research grapheme transparent electrodes for OLED, based on the 4-year support of the Ministry of Trade, Industry and Energy(MOTIE) and Korea Evaluation Institute of Industrial Technology(KEIT) from 2012. They successfully developed a 100mm x 100mm OLED panel last year through the recent world’s largest demonstration, starting with a 7mm x 10mm coin-sized one, at the end of 2015, leading to the higher applicability of a grapheme-based display.

They said they will develop the display with a plastic substrate instead of a glass substrate. It is possible to manufacture a wearable OLED device if grapene is attached to plastic substrate, ETRI added.

ETRI’s Flexible Device Research Head Cho, Nam-sung said “The realization of a general expectation that grapheme would be applied to OLED display is very significant. We expect it will be successfully deployed on an commercial scale through large-scale grapheme film, OLED panel technology, and flexible OLED panel technology.”

This technology is expected to edge ahead from the later competitors including China as the core technology that can further increase the level of flexible OLED displays.

Transparent Electrode Needs Development for Next Generation Display to Surge

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Recently, with various research results regarding transparent electrode, interest in next generation transparent electrode is increasing.

 

In early December, UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology) developed printing technology that can arrange the Ag nanowire in the direction chosen on top of substrate. Ag nanowire is transparent electrode that can be applied to large area flexible touch panel and display products. This technology allows the surface to be flat through the fusion of nanotechnology to the existing printing process and increases transmittance.

 

Around the same time, ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) developed technology that replaces thin metal electrode on top of OLED substrate with graphene transparent electrode. The metal electrode that were being used in OLED was mostly silver (Ag) material, but due to the reflection of internal light, the viewing angle changed depending on the angle. The external light also affected picture quality due to reflection. The newly developed technology used graphene that mostly does not reflect internal/external light as transparent electrode and improved transmittance and picture quality.

 

At present, ITO (indium tin oxide) is most widely used as transparent electrode materials. However, the supply is limited and flexible electronic device application is narrow. As such, the demand for the development of new materials that can replace this is greatly increasing. Particularly, as ITO is not suitable for stretchable device, the next generation transparent electrode development is considered to be a key issue for future display.

 

At 2016 Production/Process Technology Development and Application Cases by Flexible Transparent Electrode and Film Materials Seminar (December 17) held in Seoul, South Korea, Dr. Won Mok Kim of KIST (Korea Institute of Science and Technology) discussed, of many flexible transparent electrodes, TCO (transparent conductive oxide) production and process technology through presentation titled ‘TCO based flexible transparent electrode production and process technology development trend and applications’.

 

Of the transparent conductive materials, oxides have been researched the longest, and they are most widely used transparent conductive materials. Oxide including conductive materials have optical band gap of ≥3.0 eV and therefore has high transmittance and can be flexible. Kim revealed that TCO needs further improvement in conductivity and transmittance for display application.

 

Regarding transparent body, when refractive indexes of components are different, the path of light through the transparent body is refracted. When this occurs, the object becomes hazy although transparent. Haze is quantified and used to assess the transparent body’s performance. Kim explained that for solar cell the haze is purposefully increased to transmit more light to the internal active materials. However, if the display is clouded the clarity of image is reduced and therefore haze has to be lowered. To achieve this, Kim reported that the TCO’s surface roughness has to be reduced.

 

Kim revealed that there are two issues, temperature and flexibility, when TCO is used as transparent electrode. ITO’s conductivity is highest at 300 ℃, and for ZnO it is around 200 ℃. Channel cracks could occur with TCO when higher than bending strain is applied, and the crack could snap when it is bent further, destroying the device performance. Kim explained that to increase the bending strain, the thickness has to be reduced. However, when doing so as the sheet tension increases, the process has to be designed carefully considering the tradeoff.

 

Transparent electrode could be applied to display, solar cell, touch panel, and lighting among others and therefore requires much development. Although oxides have been long researched as transparent electrode materials, Kim concluded that even more diverse value can be created through fusion with next generation materials.

 

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OLED and Graphene Together Achieves Innovative Technology

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By Choong Hoon Yi

 

Korean research team is expected to greatly improve display’s transmittance and picture quality through fusing graphene technology, focus of much attention as the new material to OLED technology.

 

On December 15, ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) replaced the thin metal electrode that was used as transparent electrode on top of the OLED substrate with graphene transparent electrode, and succeeded in developing original technology that is conductive and transparent.

 

This research results were presented in Scientific Reports, a journal from the publishers of Nature on December 2.

 

The metal electrode used in OLED until now has been mostly silver material, but due to the reflection of internal light, the viewing angle changed depending on the angle. The external light also affected picture quality due to reflection.

 

In order to solve this problem, ETRI research team focused on graphene that mostly does not reflect internal/external light. By replacing the material, the team reported that the transmittance increased by approximately 40% and reflectance improved by approximately 60%.

 

OLED was successfully lighted by attaching graphene transparent electrode to the organic layer on top of the film form (23 x 23 mm, 30 ㎛ thickness) of substrate. The research team believes this will be able to contribute much when applied to transparent OLED display and white OLED-based large area OLED display in future.

 

Particularly, unlike the existing vacuum process OLED production method, this technology can be employed via lamination where film is attached to the organic layer and graphene. Therefore, OLED can be produced through simpler process. It is expected that this can be evolved into production technology using roll to roll process.

 

Additionally, ETRI, together with Hanwha Techwin, is working on applying graphene transparent electrode to OLED’s lower electrode through collaboration of high quality graphene thin film electrode materials. The related technology development results were published online by The IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) of Selected Topics in Quantum Electronics.

 

ETRI’s Dr. Jeong-Ik Lee (soft I/O interface research section) anticipated that “this technology will be able to play a role in widening the gap with latecomer countries in OLED industry where challenging latecomers are strong”.

 

This research was carried out through Korea’s Ministry of Science, ICT and Future Planning and Institute for Information & Communications Technology Promotion (IITP)’s “Energy reducing environment adapting I/O platform technology development for future advertisement service” project and Ministry of Trade, Industry and Energy and Korea Evaluation Institute of Industrial Technology’s “Substrate size 5.5 generation or larger graphene film and OLED device/panel foundation and application technology development for graphene materials OLED transparent electrode and thin film encapsulation application”.

 

ETRI is planning to additionally develop sheet tension reducing technology by manufacturing metal in thin, grid forms and enlargement technology to produce mobile display size within 2016.

 

Through this technology, the research team produced 6 international patent applications and 6 papers. ETRI is intending to transfer the technology to graphene film and display panel companies among others. Commercialization is estimated to begin after 3 years.

1.Graphene transparent electrode applied lit OLED

1. Graphene transparent electrode applied lit OLED

 

2. OLED with existing thin metal electrode and graphene electrode OLED comparison (Left: Graphene, Right: Thin Metal, Ag)

2. OLED with existing thin metal electrode and graphene electrode OLED comparison (Left: Graphene, Right: Thin Metal, Ag)

 

3.Film including graphene transparent electrode applied to lamination process using OLED production

3. Comparison graph of existing thin metal electrode OLED and graphene electrode OLED

 

4.Film including graphene transparent electrode applied to lamination process using OLED production

4. Film including graphene transparent electrode applied to lamination process using OLED production

 

5.Graphene transparent electrode OLED Production Process

5. Graphene transparent electrode OLED Production Process

 

[Process Explanation]

After manufacturing laminated film, formed with bonding layer (BL) and PET film, using surface treated substrate, graphene transparent electrode is transferred on to the bonding layer. By laminating the laminated film that includes graphene transparent electrode on the substrate (lower electrode and organic layer), OLED where graphene transparent electrode is used as upper electrode is complete.

 

6.Graphene OLED of diverse colors

6. Graphene OLED of diverse colors

투명전극, 차세대 디스플레이 도약을 위한 개발이 필요

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최근 투명전극에 대한 여러 연구성과들이 발표되며 차세대 투명전극에 대한 관심이 높아지고 있다.

12월 초 UNIST는 Ag nano wire를 원하는 기판에 원하는 방향으로 정렬시키는 인쇄기술을 개발했다. Ag nano wire는 플렉서블 터치패널과 디스플레이 제품에 대면적으로 생산이 가능한 투명전극으로 이번에 개발한 기술은 기존 인쇄공정에 나노기술을 접목하여 표면을 매끄럽게 하고 투명도를 높였다.

비슷한 시기 ETRI는 OLED 기판 위의 얇은 금속전극을 그래핀 투명전극으로 대체하는 기술을 개발했다. 그 동안 OLED에 사용하던 금속전극은 주로 은(Ag)소재였지만 내부광에 의한 반사로 각도에 따라 시야각이 바뀌는 문제가 있었다. 또한 외부광에 의해서도 반사로 인해 화질에 영향을 주었다. 이번에 개발한 기술은 내/외부광에 대한 반사가 거의 없는 그래핀을 투명전극으로 적용해 투명도와 화질을 개선했다.

현재 투명전극 물질로 ITO(Indium Tin Oxide)가 가장 널리 사용되고 있지만 자원량에 한계가 있고 플렉서블 전자소자에 적용되는데 한계가 있어 이를 대체할 수 있는 새로운 물질 개발에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 특히 stretchable 소자에는 ITO가 동작하지 않기 때문에 차세대 투명전극의 개발은 미래 디스플레이에 핵심적인 요소로 보인다.

여의도 사학연금회관에서 17일 개최된 ‘2016년 유연 투명전극 및 필름 소재 별 제조/공정 기술개발과 적용사례 세미나’에서 KIST(한국과학기술연구원)의 김원목 박사는 ‘투명 전도성 산화물(TCO) 기반 유연 투명전극 제조 및 공정 기술개발동향과 적용사례’라는 제목의 강연을 통해 여러 유연 투명전극들 중 TCO에 대한 제조와 공정기술에 대해 발표했다.

투명 전도성 산화물이란 전기 전도도를 가지면서 광학적으로 투명한 물질 중 oxide(산소)가 함유된 물질을 말한다. 투명 전도성 재료 중 산화물은 가장 오래 연구가 진행되었으며 투명전극 재료로 널리 쓰이는 물질이다. Oxide가 함유된 전도성 물질은 광학적인 bandgap이 3.0eV이상으로 크기 때문에 투과율이 높은 성질을 가지고 flexible이 가능한 성질을 가지고 있다. 김 박사는 투명 전도성 산화물에는 크게 전기전도성과 투과율을 높이는 이슈가 있다고 밝히며 디스플레이에 적용될 경우 전기전도성과 투과율이 특히 높아야 한다고 발표했다.

투명체에 있어서 요소들 사이의 굴절률이 다를 경우 투명체를 지나는 빛의 경로가 굴절되게 된다. 이 경우 투명하지만 뿌옇게 보이는 현상이 나타나는데 이 정도를 haze(혼탁도)라고 부른다. Haze는 정량화하여 투명체의 성능을 평가하는데 사용된다. 김박사는 태양전지는 내부 active material에 빛을 더 많이 전달해주기 위해 haze를 일부러 높이기도 하지만 디스플레이는 뿌옇게 보이면 이미지가 원래대로 보이지 않기 때문에 haze를 낮추어주어야 하며 이를 위해 투명 전도성 산화물의 표면 roughness를 낮추어 주어야 한다고 발표했다.

김 박사는 투명 전도성 산화물을 투명전극으로 적용할 때 온도와, 플렉시블 2가지 이슈가 있다고 밝혔다. ITO는 공정온도 300℃에서 전도성이 가장 좋고 ZnO는 약 200℃에서 전도성이 가장 좋다. 또한 투명 전도성 산화물은 어느 정도의 bending strain을 넘으면 channel crack이 나오고 여기서 더 구부려지면 crack이 끊어지면서 소자의 성능이 망가지게 된다. 김 박사는 “Bending strain을 높이기 위해서는 두께를 얇게 해야 하는데 이때 면저항이 높아지기 때문에 trade off 관계를 잘 따져 공정설계를 해야 한다.”고 발표했다.

투명 전극은 디스플레이와 태양전지, 터치패널, 조명 등에 적용될 수 있을 것으로 보이기 때문에 많은 개발이 필요하다. 김박사는 산화물은 투명전극재료로 오래 연구가 진행되었지만 차세대 재료와의 융합을 통해 더욱 다양한 가치를 창출할 수 있을 것으로 보인다고 하며 발표를 마쳤다.

 

ETRI, OLED에 그래핀 붙여 투명도•화질개선

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국내 연구진이 꿈의 디스플레이로 각광받고 있는 OLED 기술에 최근 신소재로 주목받고 있는 그래핀 기술을 접목, 디스플레이의 투명도와 화질을 크게 개선시킬 전망이다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 OLED 기판의 위쪽에 투명전극으로 사용하던 얇은 금속전극을 그래핀 투명전극으로 대체, 전기가 흐르되 투명하게 만드는 원천기술 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.

이번 연구성과는 지난 2일, 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에 게재되었다.

그동안 OLED에 사용하던 금속전극은 주로 은(Ag)소재 였는데 내부광에 의한 반사로 각도에 따라 시야각이 바뀌는 문제가 있었다. 또한 외부광에 의해서도 반사로 인해 화질에 영향을 주었다.

ETRI 연구진은 이를 원천적으로 해결하기 위해 내·외부광에 반사가 거의 없는 그래핀에 주목하고 이를 대체한 결과, 투명도는 약 40%,  반사도는 약 60% 더 좋아졌다고 밝혔다.

본 기술은 현재, 가로 세로 각 23mm 크기, 두께 30㎛(마이크로미터)  필름형태로 만들어 유기층에 그래핀 투명전극을 붙여 OLED 점등 시연에 성공했다고 말했다.

향후, 투명 OLED 디스플레이와 백색 OLED 기반 대면적 OLED 디스플레이에 적용할 경우 투명도와 화질개선에 크게 기여할 수 있을 것으로 연구진은 내다봤다.

특히, 본 기술은 기존 진공 공정의 OLED 제조 방법과 달리, 유기층과 그래핀에 필름을 붙이는 방식(Lamination)으로 만들 수 있다. 따라서 보다 간단한 공정으로 OLED 제조가 가능하다. 향후 둘둘 말아 쓰는 형태(Roll to roll)의 연속공정을 이용한 제조기술로 발전해 나갈 전망이다.

또한, ETRI는 한화테크윈(주)과 함께 그래핀 투명전극을 OLED의 하부전극에도 적용하는 기술개발을 고품질 그래핀 박막 전극 소재 협력을 통해 진행 중이다. 관련 기술 개발 결과는 미국전기전자학회(IEEE)서 발행하는 나노포토닉스 분야(JSTQE) 저널의 온라인판에 게재되었다.

ETRI 이정익 소프트I/O인터페이스연구실장은“후발국의 거센 도전을 받고 있는 OLED 산업에서 본 기술은 후발국과의 초격차를 확대해 나가는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

본 연구 결과는 미래창조과학부 및 정보통신기술진흥센터(IITP)“미래광고 서비스를 위한 에너지절감형 환경적응 I/O 플랫폼 기술 개발” 과제와 산업통상자원부 및 한국산업기술평가관리원의“그래핀 소재의 OLED 투명전극과 박막봉지 적용을 위한 기판 사이즈 5.5.세대 이상의 그래핀 필름 및 OLED 소자/패널 기초 및 응용 기술 개발”과제를 통해 이뤄졌다.

ETRI는 향후, 금속을 얇게 그리드 형태로 만들어 면저항을 낮추는 기술과 크기를 모바일 디스플레이 크기로 대면적화 하는 기술을 내년 중 추가로 개발할 계획이다.

연구진은 본 기술개발을 통해 국제특허 출원 6건, SCI급 논문 6편의 성과를 올렸다.

향후 ETRI는 본 기술을 그래핀 필름, 디스플레이 패널업체 등에 기술이전 할 계획이다. 상용화시점은 3년 후로 보고 있다.

1. 그래핀 투명전극을 적용한 OLED의 점등 모습

1. 그래핀 투명전극을 적용한 OLED의 점등 모습

2. 기존의 얇은 금속 전극을 갖는 OLED와 그래핀 전극의 OLED의 비교 사진

2. 기존의 얇은 금속 전극을 갖는 OLED와 그래핀 전극의 OLED의 비교 사진(좌 : 그래핀, 우: 얇은 금속, Ag)

3. 기존의 얇은 금속 전극을 갖는 OLED와 그래핀 전극의 OLED의 비교 그래프

3. 기존의 얇은 금속 전극을 갖는 OLED와 그래핀 전극의 OLED의 비교 그래프

4. 라미네이션 공정을 이용한 OLED 제조에 사용되는 그래핀 투명전극을 포함하는 필름

4. 라미네이션 공정을 이용한 OLED 제조에 사용되는 그래핀 투명전극을 포함하는 필름

4. 그래핀 투명전극 OLED의 제조 공정도

5. 그래핀 투명전극 OLED의 제조 공정도

[공정설명]

표면처리가 된 기판을 이용하여 Bonding layer (BL)와 PET필름으로 구성된 접합필름을 제조한 이후 그래핀 투명전극을 Bonding layer 상부로 전사한다. 하부전극과 유기층으로 이루어진 기판에 그래핀 투명전극이 포함된 접합필름을 라미네이션 함으로써 그래핀 투명전극이 상부전극으로 사용되는 OLED 제조가 완성된다.

다양한 색상의 그래핀 OLED

6. 다양한 색상의 그래핀 OLED

ETRI Reveals Graphene Applied OLED Lighting

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At R&D Korea 2015 (November 19-21), ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) revealed OLED lighting and graphene related research results.

 

Since 2013, ETRI has been participating in ‘Graphene Applied OLED Device/Panel Technology Development’ project as a supervising organization. This project is a part of ‘Graphene Device/Component Commercialization Technology Business’, which is a Korean national project. This project’s ultimate aims include development of graphene electrode material with ≥15Ω sheet resistance, ≥90% transmittance, 3nm thickness, ≤5% sheet resistance uniformity, ≤5nm surface profile, and ≥5.5 generation area, graphene based protection layer that can be used for 5.5 generation 55inch OLED panel with ≤10-6 g/m2 WVTR, graphene anode OLED with ≥90% external quantum efficiency compared to ITO anode OLED, and diagonally 1300mm OLED panel prototype.

 

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In this exhibition, ETRI presented OLED lighting that used graphene as the electrode. ETRI’s Dr. Jeong-Ik Lee explained that recently interest in graphene electrode is increasing to replace ITO electrode and to apply graphene electrode, optical, electrical, and process issues have to be considered. When graphene is used as OLED electrode instead of ITO, thickness and refractive index change optically and electrically energy levels change, and these have to be considered when designing. He also emphasized that in terms of process, it has to be designed keeping in mind of before and after process of electrode procedure. Dr. Lee revealed that at present optical and electrical issues are solved while the process issues are in research stage, and they are planning to present the results of this research within this year.

 

Graphene, with its high resistivity, is known as next generation electrode material favorable to flexible and foldable. Dr. Lee pointed out that graphene has wider viewing angle than ITO when used as transparent electrode is another important advantage, and particularly as white light source’s spectrum cannot change according to the viewing angle, graphene is suitable for application.

 

Graphene is a key material with a wide arrange of applications, it is being developed in diverse areas such as OLED encapsulation as well as in electrode sector. The Ministry of Science, ICT and Future Planning of Korea estimated that domestic graphene market will record 19 billion KRW until 2025. Korea Evaluation Institute of Industrial Technology, the organization in charge of this national project, gave their target as developing 9 top technology through graphene and achieve 17 billion KRW sales. Regarding this, Dr. Lee emphasized compared to other countries, Korean investment in graphene is relatively low and that now is the time for the Korean corporations and government agencies to pay more attention higher value-added businesses.

[Automotive Display Seminar] Automotive Display, Urgent Transparent Display Technology Development Needed

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By Choong Hoon Yi

 

On November 13, Automotive Display Development Technology and Commercialization Planning seminar was hosted by Educational Center of Future Technology in Yeouido, South Korea.

 

KATECH (Korea Automotive Technology Institute)’s Dr. Sun-Hong Park explained that “as the automotive display market grows, display market’s domain is expanding” and announced “market for CID (Central Information Display) that mainly functions as navigation device and HUD (Head Up Display) that can show mileage and speed is steadily growing since 2008 and it is anticipated to grow considerably in future”. He added that particularly, 7inch or larger CID is increasing its market share in display market and that CID is becoming larger. He also mentioned that with the increase of traffic accidents from driver’s lack of attention to the road, HUD that can show information on the front window is necessary. However, legibility issues due to brightness and reflectiveness and technological issues such as integration with other display device need to be solved.

 

Dr. Sun-Hong Park of KATECH (Korea Automotive Technology Institute)

Dr. Sun-Hong Park of KATECH (Korea Automotive Technology Institute)

 

Dr. Chi-Sun Hwang of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) compared display technology that can actualize transparent display, and technological issues to be solved in order for it to be applied to automotive. Hwang explained that although display technology that can produce transparent display include LCD, OLED TFEL (thin film EL), HUD (projection) among others, AMOLED is the most suitable considering resolution and transmittance. Although LCD technology level is at commercialization stage, as the transmittance is not high it can interfere with the driver’s viewing field. He also added that “poly Si TFT technology performance is good, transmittance is limited. However, oxide TFT technology’s transmittance is high and performance is continuing to improve, it needs to be more actively developed”. To be used as an automotive display, it has to meet certain conditions such as temperature, production cost, and brightness to be an automotive component as well as being placed in the suitable location in the driver’s viewing field; compared to other general display, automotive display is facing higher number of technical issues.

 

Dr. Chi-Sun Hwang of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute)

Dr. Chi-Sun Hwang of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute)

 

Source: Dr. Chi-Sun Hwang of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute)

Source: Dr. Chi-Sun Hwang of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute)

 

With the focus on the transparent display from automotive display industry, the interest in the technology needed for the application to automotive is also increasing. In order to lead the automotive display market, understanding of automotive components’ characteristics and effort to solve the diverse issues facing the optimized driving condition are required as well as knowledge of display itself.

ETRI, 그래핀을 적용한 OLED 조명 공개

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11월 19일부터 21일까지 개최된 2015 대한민국 산업기술 R&D 대전에서 ETRI(한국전자통신연구원)은 OLED 조명과 그래핀과 관련된 연구 성과를 공개했다.

ETRI는 2013년부터 ‘그래핀 소재/부품 상용화 기술 사업’ 국책과제 중 세부 과제인 “그래핀 응용 OLED 소자/패널 기술개발”의 주관 기관으로 참여하고 있다. 이 과제의 최종 목표는 면저항 15Ω 이상이며 투과도 90% 이상, 두께 3nm, 면저항 균일도 5% 이하, 표면조도 5nm이하, 면적은 5.5세대 이상인 그래핀 전극 소재와 WVTR 10-6 g/m2이하, 면적은 5.5세대에 55인치 OLED 패널 적용 가능 수준인 그래핀 기반 방진막 소재, ITO 양극 OLED 대비 외부광자효율이 90%이상인 그래핀 양극 OLED, 그래핀이 적용된 대각 사이즈 1300mm 이상의 OLED 패널 시제품 개발이다.

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이번 전시회에서 ETRI는 그래핀을 전극으로 적용한 OLED 조명을 공개하였다. ETRI의 이정익 박사는 “최근 ITO전극을 대체하기 위해 그래핀 전극에 대한 관심이 높아지고 있다. 그래핀 전극을 적용하기 위해서는 광학적, 전기적, 공정적인 요소를 고려해야 한다.”며, “ITO 대신 그래핀을 OLED 전극으로 사용할 경우 광학적으로는 두께와 굴절률이 바뀌며, 전기적으로는 에너지 준위가 바뀌기 때문에 이를 고려해서 설계를 해줘야 한다. 또한 공정적으로는 전극 공정의 전후 공정과 맞추어 설계해야 한다.” 라고 강조하였다. 또한 현재 광학적, 전기적 문제들은 해결된 상태이며 공정적인 문제를 연구 중에 있고, 올해 안에 공정 문제 해결과 관련된 연구 결과를 공개할 예정이라고 밝혔다.

그래핀은 resistivity가 높기 때문에 flexible과 foldable에 유리한 차세대 전극 재료로 알려져 있다. 이정익 박사는 “그래핀이 resistivity가 높을 뿐만 아니라 투명전극으로 쓰일 때 ITO에 비해 시야각이 넓다는 것도 중요한 장점이며, 특히 백색광원은 시야각에 따라 spectrum이 바뀌면 안되기 때문에 그래핀이 적용되기 좋다.” 라고 밝혔다.

그래핀은 응용범위가 넓은 핵심소재로서 전극 뿐만 아니라 OLED의 encapsulation등 다양한 분야로 개발되고 있다. 미래창조과학부는 2025년까지 국내 그래핀 시장이 19조까지 성장할 것으로 예측했으며, 이번 국책과제의 전담기관인 한국산업기술평가관리원은 그래핀을 통해 9개의 세계 1등 기술을 개발하고 17조원의 매출을 달성하겠다는 목표를 내세웠다. 이와 관련하여 이정익 박사는 “외국에 비해 국내의 그래핀에 대한 투자는 아직 적은 편이며, 국내 기업과 정부 기관이 고부가가치 산업에 좀더 관심을 기울일 때”라고 강조하였다.

[자동차용 디스플레이 세미나]자동차용 디스플레이, 투명 디스플레이 기술이 시급하다

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지난 13일 여의도 전경련회관에서 한국미래기술교육연구원이 주최한 ‘자동차용 디스플레이 개발기술과 상용화 방안’ 세미나가 열렸다.
자동차부품연구원의 박선홍 박사는 “자동차용 디스플레이 시장이 커지면서 디스플레이의 시장 영역이 점점 확장되고 있다.”고 말하며, “주로 네비게이션 역할을 하는 중앙정보 디스플레이(CID)와 주행거리나 속도를 표시해줄 수 있는 Head up display(HUD)의 시장이 2008년부터 꾸준히 성장하고 있으며 앞으로도 크게 성장할 것으로 기대되고 있다.”라고 발표했다. 특히 CID는 7인치 이상의 디스플레이의 시장점유율이 높아지고 있으며 대형화가 진행되고 있다고 덧붙였다. 또한 운전 중 전방 주시 태만으로 인한 교통사고의 비율이 늘고 있어 정보를 운전하면서 확인할 수 있도록 전방 유리에 표시할 수 있는 HUD의 필요성에 대한 언급도 하였다. 하지만 아직 밝기나 반사에 의한 가독성 문제와 다른 표시 장치와의 조화 등의 기술적인 이슈가 해결되어야 한다고 말했다.

자동차부품연구원 박선홍 박사

한국전자통신연구원의 황치선 실장은 투명 디스플레이를 구현할 수 있는 디스플레이 기술에 대한 비교와 함께 자동차에 적용하기 위해 해결해야 할 기술 이슈에 대해 발표하였다. 황치선 실장은 “투명 디스플레이가 구현 가능한 디스플레이 기술로는 LCD, OLED, TFEL(Thin Film EL), HUD(Projection) 등이 있지만 해상도와 투명도를 고려했을 때 가장 적합한 디스플레이는 AMOLED이다.  LCD는 기술이 상용화 단계에 있긴 하지만 투명도가 높지 않아 운전자의 시야에 불편함을 줄 수 있다는 단점이 있다.” 라고 설명했다. 또한 “Poly Si TFT 기술은 특성이 좋지만 투명도가 한정되어있다는 단점이 있지만 Oxide TFT 기술은 투명도도 높고 특성도 점차 개선되고 있어 oxide TFT에 대한 개발이 보다 적극적으로 필요하다.”라고 발표했다. 자동차용 디스플레이로 적용되기 위해서는 운전자 시야에 적합한 위치와 자동차 부품이 되기 위한 온도, 원가, 밝기 등의 조건 등을 충족시켜야 하므로 일반적인 display보다 해결해야 할 기술 이슈들이 많다고 언급했다.

한국전자통신연구원 황치선 실장

Source:한국전자통신연구원 황치선 실장 발표자료

이처럼 자동차용 디스플레이에서 투명 디스플레이가 주목을 받고 있으며 자동차에 적용하기 위한 기술에도 관심이 커지고 있다. 자동차용 디스플레이 시장을 주도하기 위해서는 display 자체적인 특성뿐만 아니라 자동차 부품들의 특성을 이해함과 동시에 운전자에게 최적화 시키기 위한 다양한 이슈들을 파악하고 이를 해결하기 위한 노력이 필요할 것으로 예상된다.

[IWFPE 2015] What Will Replace ITO?

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2015 IWFPE (International Workshop on Flexible & Printable Electronics) was held at Le Win Hotel in Jeonju, South Korea (November 4-6). During the workshop, many OLED display related presentations commented on ITO’s replacement material.

 

Dr. Jennifer Colegrove, CEO of US research company Touch Display Research, discussed hot trends of 2015-2016. Dr. Colegrove included high resolution, transparent display, wearable device, and flexible display in the hot trends. Of these she pointed out ITO replacement material regarding touch panel. She mentioning metal mesh, silver nanowire, CNT, and graphene as materials that could replace ITO. Dr. Colegrove added that the material has to be flexible in order to be applicable to flexible display and needs to have high efficiency.

 

그래핀

 

Hanwha Techwin’s Dr. Seungmin Cho announced that graphene, which has higher uniformity compared to ITO, will be the material of future. With lower resistance than ITO, graphene shows good characteristics, but Dr. Cho explained that high cost and particles produced are issues that need to be solved. He also commented that China selected graphene related national projects and is striving to develop the technology.

 

Dr. Hyunkoo Lee of ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) presented that the multi-layered graphene that ETRI, Sungkyunkwan University, and KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) co-developed will become the material that can replace ITO. He also introduced the results that as the transmittance is particularly high, it is suitable for transparent display, and compared to silver nanowire material in high resolution top emission structure, the display’s brightness is higher.

 

ITO replacement development is an issue for the future of display industry’s progress. It is estimated that research development on graphene as one of the ITO replacement electrodes will be actively carried out.

 

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[IWFPE 2015] ITO의 자리를 꿰찰 소재는?

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지난 11월 4일부터 ‘2015 국제 인쇄전자 및 플렉서블 디스플레이 워크숍(IWFPE 2015)’가 전주 르윈호텔에서 열렸다. 이번 워크숍에서 OLED 디스플레이 관련 발표 중에는 ITO의 대체 소재에 대한 언급이 많았다.

미국의 리서치 업체 Touch Display Research의 CEO, Jennifer Colegrove박사는 2015-2016의 핫 트렌드를 발표했다.  Colegrove박사가 발표한 핫 트렌드는 고해상도화, 투명 디스플레이, 웨어러블 디바이스, 플렉서블 디스플레이 등이 포함되어 있다. 핫트렌드 중 특히 touch panel에 관련해서 ITO 대체 소재를 꼽았다. ITO를 대체할 수 있는 소재로는 메탈 메쉬, 실버 나노와이어, CNT, 그래핀 등을 언급했다. Colegrove박사는 ‘ITO를 대체할 수 있는 소재는 플렉서블 디스플레이에 맞출 수 있게 유연해야 하며, 효율이 좋은 재료가 필요하다’라고 덧붙였다.

한화테크윈의 조성민 연구원은 ITO보다 균일도가 높은 그래핀이 미래의 소재가 될 것이라고 발표했다. 특히 그래핀은 저항이 ITO 보다 낮아 좋은 특성을 보이지만, 제작 시 발생하는 파티클과 높은 비용은 해결해야 할 이슈라고 말했다. 때문에 중국에서는 그래핀에 관련된 국책과제들이 선정되어 기술 개발에 힘쓰고 있다고 덧붙였다.

ETRI의 이현구 책임연구원은 ETRI, 성균관대, KAIST에서 공동 개발한 다층 그래핀이 ITO를 대체할 수 있는 소재가 될 것이라고 발표했다. 특히 투과율이 높아 미래의 투명 디스플레이에 적합하고, 고해상도 top emission 구조에서 실버 나노와이어 소재와 비교해 디스플레이의 밝기가 더 높다는 결과를 소개했다.

앞으로 미래의 디스플레이 산업 발전을 위해 ITO의 대체 전극개발이 이슈이며, ITO 대체 전극의 하나로 그래핀에 대한 연구개발이 적극적으로 이루어질 것으로 예상된다.

ETRI’s Doo-Hee Cho Receives IEC 1906 Award

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On October 23, ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute) Information & Communications Core Technology Research Laboratory’s Dr. Doo-Hee Cho received IEC 1906 Award at World Standards Day ceremony. The IEC 1906 Award recognizes exceptional current achievements and it is presented by the International Electrotechnical Commission, one of the top 3 international standards organizations.

 

Dr. Cho has been active in IEC since his involvement in 2009. The activities include serving as the president of IEC·TC34 (lighting)’s OLED working group and establishment of IEC 62866: Organic Light Emitting Diode (OLED) panels for general lighting – Safety requirements.

 

Founded in 1906, IEC is one of the top 3 international standards organizations along with ISO (International Organization for Standardization) and ITU (International Telecommunication Union) with 83 member countries. IEC established IEC 1906 Award in 2004. Since then they have been selecting industry’s experts with outstanding contribution to electrotechnical standardization and IEC development and presenting the award annually. With this award for Dr. Cho, acceleration to OLED lighting’s international standardization and OLED lighting business growth are anticipated.

 

IEC 1906 Award Badge

IEC 1906 Award Badge

 

 

IEC 1906 Award Certificate

IEC 1906 Award Certificate

 

조두희박사

Dr. Doo-Hee Cho

 

ETRI의 조두희 책임연구원 IEC 1906 Award 수상

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한국전자통신연구원 (ETRI) 정보통신부품소재연구소 조두희 박사가 23일 ‘세계 표준의 날’ 기념식에서 세계 3대 국제표준기구로 꼽히는 국제전기기술위원회(IEC)의 공로상인 IEC 1906 Award를 수상했다.

지난 2009년부터 IEC에서 활동해온 조두희박사는 IEC·TC34(조명)의 OLED 워킹그룹 의장을 역임하며 OLED 조명의 표준화를 위해 IEC 62866: Organic Light Emitting Diode (OLED) panels for general lighting – Safety requirements를 제정하는 등 국제표준전문가로서 활발한 활동을 펼쳐왔다.

1906년에 설립된 IEC는 국제표준화기구(ISO), 전기통신연합(ITU)와 함께 세계 3대 표준 기구 중 하나로 83개국이 회원으로 참여하고 있으며 2004년부터 IEC 1906 어워드를 제정, 전기기술 분야 국제표준화 업적이 탁월하고 IEC 발전에 기여가 큰 전문가를 선정해 매년 시상하고 있다. 이번 조두희 박사의 수상을 계기로 OLED조명 국제 표준 제정에 속도가 더해지고, 아울러 OLED 조명 산업의 성장이 촉진될 것으로 기대된다.

IEC 1906 Award 뱃지

IEC 1906 Award 상장

 

조두희박사

ETRI achieved the first international standard for OLED lighting

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  • – The world’s first OLED lighting international standard proposed by Korea
  • – Promote OLED Industry by standardizing ‘Low Power’‘Eco-friendly’ OLED Lighting
  • – Establish New Ecosystem for the Next Generation Lighting Industry, Take the lead of Creative Economy

The grand achievement was made for the Korean researchers as the Organic Light Emitting Diodes (OLED) lighting technology that they have suggested for the first time in the world was chosen as the international standard by the International Electrotechnical Commission (IEC).

This accomplishment will promote domestic companies to enter into the OLED lighting field as Korea occupies more than 90% of the entire global market in case of AMOLED display using OLED.

The ETRI (Electronics Telecommunications Research Institute, President Heung Nam Kim) announced on the 11th that Dr. Jo Du-hui from the Soft I/O Interface Research Lab conduced significantly to the international standard of 『Safety requirements for OLED panels used in general lighting』.

OLED lighting is drawing attention as a representative creative technology to lead the next generation lighting industry for it has eco-friendly properties like energy saving and, in addition, it is thin, lightweight, transparent and bendable.

Especially for OLED, it is advantageous in terms of industrial infrastructure utilization as Korea is dominating the global market of AMOLED display.

Therefore, the researchers are expecting to have higher international competitiveness than in any other lighting fields.

ETRI was carrying out the enactment of international standard as a pressing task along with the development of relevant technologies to build OLED lighting industry ecosystem.

It is because the standardization is critical to use and industrialize the OLED as a light source of numerous lighting fixtures.

Thus, the speedy preoccupancy of international standard by ETRI is to be the favorable condition in the Korean OLED lighting related industry.

In the course of legislating the international standard, the opinions and test results concluded in consultation with the domestic company were reflected on the standard.

Accordingly, the ETRI expects to create groundwork for the expansion of market in a short period of time by saving time and cost for domestic companies in industrializing and minimizing the confusion in entering into the market.

ETRI is planning to take the lead of the performance standard in relation to the efficiency and lifespan of OLED light source following the international standard regarding safety field.

Furthermore, it was said that the standard for the module will be carried forward additionally.

Supported by the Lighting Committee of Korea Agency for Technology and Standards, Dr. Jo Du-hui performed outstandingly as the chairperson of ‘OLED Lighting Working Group,’ which is IEC’s technical subcommittee for lighting fields since 2011.

The standard proposal for the ‘Safety requirements for OLED panels used in general lighting’ was submitted to IEC in November, 2011 for the first time and issued in September as the final decision was made after the three-year long discussions and revisions.

Every electronics must be certified through the safety test when importing and exporting. The international standard that Dr. Jo of ETRI accomplished is defining test methods and standard values for various electric/mechanical characteristics of OLED together with the labelling requirements for the safety certification.

The registration of international standard for OLED lighting is a remarkable success of obtaining Korea’s first international standard in the international standard organization of lighting field where advanced countries are taking the lead.

As stated by the UBI Research which is the professional OLED related market research media, the OLED lighting panel market is prospected to be about $ 4.7 billion in 2020 globally.

ETRI forecasts that there is growing possibility of Korea occupying the world’s OLED lighting market in advance on this occasion of the international standardization besides the fact that it is the OLED lighting industry of Korea which has the one and only mass production technology in the world.

Lee Jeong-ik, the executive director of Soft I/O Interface Research Lab said that, “This research result is expected to activate OLED lighting industry and contribute to establishment of the new ecosystem for the next generation lighting industry conform to creative economy scheme.”

ETRI performed a leading role in periodic technology developments together with international standardization tasks from the material/parts to the light source-lighting fixtures through the support by the Ministry of Science, ICT and Future Planning and the Ministry of Trade, Industry and Energy.

This accomplishment of standardization was facilitated through the ‘Development of Key Technology for Interactive Smart OLED Lighting’ project by the Ministry of Science, ICT and Future Planning.

Through this project, the research team produced satisfactory results of developing OLED lighting technology of wireless power system among 12 domestic and international papers, 29 national and international patents, and 4 technology transfers.

Source – ETRI