有機 EL이란? ● OLED-Organic Light Emitting Diode (유기발광다이오드) 유기 재료에 전계를 가하여 전기 에너지를 광 에너지로 바꿔주는 소자를 말한다.
● 기본 원리 유기물 박막 (저분자 혹은 고분자) 에서 음극과 양극을 통해 주입된 전자(Electron)와 정공(Hole)이 재결합되고 이때 생성되는 여기자(Exciton)가 바닥상태(Ground state)로 되돌아가면서 특정파장의 빛을 발광하는 현상이다.
● 장점 OLED 디스플레이의 自발광 특성으로 인하여 시야각을 갖지 않으며, 시인성이 우수하고, 액정(Liquid Crystal)을 사용하지 않기 때문에 응답속도가 빠르다.
1950년대 초 프랑스에서 최초 개발 1963년 Pope 등이 유기물 중 하나인 Anthracene 단결정을 이용
전기형광 물질 개발 1987년 Eastman-Kodak의 Chin Tan, Van Slyke 등이 발광층
(Alq3), 전하 수송층(TPD)으로 각각 분리된 이중층 저분자 유기 박막을 형성하여 효율, 안정성이 개선된 녹색 발광 소자 제작
1990년 영국 캠브리지 대학에서 OLED PPV (Poly p-phenylene Vinylene)라는 고분자 물질을 발광체로 사용한 박막 소자로부터
EL 특성 발견
OLED의 역사
일본 중심으로 재료 효율성, 공정 성숙도면에서 앞선 저분자 OLED 유럽, 미국은 물질 안정성, 공정 간편성 장점을 가진 고분자 OLED 개발에 집중하여 이미 알려진 OLED의 기본 소자 구조 및 기능이
변환된 SOLED (Stacked OLED), TOLED (transparent OLED), FOLED(flexible OLED) 등 새로운 개념 기념 전개.
선진국 이 기술 선점
OLED 연구현황
자체 발광 : C/F 및 B/L 불필요
고 색순도 : 높은 색 선명도
광 시야각 : >160°
고속 응답 시간 : ~1㎲ 저 소비전력 경량/박형 : 휴대용에 유리 단순한 공정 : 생산원가 절감
OLED의 특징
기판(유리, 플라스틱 등)과 상부 및 하부 전극(양극 , 음극) 그리고 두 전극 내에 유기 발광층이 삽입되어 있는 구조
동작 조건이 되면, 음극과 양극에서 각각 전자 Electron과 정공 Hole이 기층 내로 주입되고 유기층 내에서 Electron-Hole의 재결합 과정을 거쳐 빛 생성
OLED의 구조
OLED의 동작구조
한 개의 유기층이 존재한다면 단층 구조라 하며, 전하의 주입을 더욱 활성화 시키기 위하여 발광층의 상부 및 하부에 각각 전자 전송층, Hole 전송층, Hole 주입층 등을 적층화한 구조를 다층 구조라 한다.
OLED 소자 구조-단층:다층
구분방법 구분 특성
발광 재료
저분자 분자량이 작은 유기물
진공증착 방식으로 제작
수명특성이 상대적으로 우수
고분자 분자량이 큰 유기물
스핀코팅 또는 잉크젯 프린팅으로 제작
발광 방식
형광 최고 외부효율이 약 5%로 효율 향상에 제한
수명특성이 상대적으로 우수
인광 최고 외부효율이 약 20%로 고효율의 OLED 제작 가능
발광 구조 전면발광 유기층의 빛을 기판을 통과하지 않고 위로 발광
배면발광 유기층에서 발광된 빛이 기판을 통과
구동 방식 수동형(PM) 양극배선과 음극배선을 교차배열
능동형(AM) 각 화소 마다 TFT(Thin Film Transistor) 형성
OLED 분류
기판 Substrate (OLED 지지 -플라스틱, 유리, 호일) 유기층 Organic Layer: 전도층 Conducting Layer-유기 플라스틱 분자로 되어 음극에서 전공 이동. Polyaniline 폴리머 사용 발광층 Emissive Layer – 전도층과는 다른 유기 플라스틱 분자로 되어 음극에서 전자 이동 을 시켜 발광. Polyfluorene 같은 폴리머 사용
음극 Cathode OLED 유형에 따라 투명 또는 불투명- 기기에 전류가 흐르면 전자를 주입
OLED 구성
OLED 발광원리
전원이 공급되면 전자가 이동하면서 전류가 흐르게 되는데 음극에서는 전자(-)가 전자수송층(ETL)의 도움으로 발광층으로 이동하고, 상대적으로 양극에서는 정공 Hole(+개념, 전자가 빠져나간 상태)이 정공수송층(HTL)의 도움으로 발광층으로 이동한다. 유기물질인 발광층에서 만난 전자와 정공은 높은 에너지를 갖는 여기자(Exciton)를 생성하게 되는데 이때, 여기자가 낮은 에너지로 떨어지면서 빛을 발생한다.
OLED 발광원리
발광층을 구성하고 있는 유기물질이 어떤 것이냐에 따라 빛의 색깔은 달라지게 되며, R,G,B를 내는 각각의 유기물질을 이용하여 Full Color를 구현 할 수 있다. 단순히 Pixel을 열고 닫는 기능을 하는 LCD와는 달리 직접 발광하는 유기물을 이용한다.
OLED 발광색도
Anode Cathode HTL (HIL) ETL (EJL) EML: Doping
High Work func
ITO.ZnO
Au,Pt,p-Si
Vox
MoO
Low Work Func
Mg:Ag
Li:Ai
Ca
HOMO Level
CuPc
TDATA,TCTA
TPD
NPD
LOMO Level
Alq3
PBD
Spiro-PBD
TBA
Alq3
Emitting
assistant
OLED 구조 및 재료
▶ 발광 메카니즘에 따른 분류
형광재료 인광 재료
▶ 발광색에 따른 분류
기본 삼원색: RGB 재료 추가색: 노란색, 주황색
▶ Dopping System : Host Dopant
▶ 정공주입재 (HIL)
- 양극(ITO:indium tin oxide)으로부터 정공주입을 용이하게
▶ 정공전달재 (HTL)
- 정공 운반 (높은 정공 이동도)
- 전자를 발광영역에 속박 (낮은 전자 이동도)
▶ 전자전달재료 (ETL)
- 전자 운반 (높은 전자 이동도)
- 정공을 발광영역에 속박 (낮은 정공 이동도)
발광(EML) 및 부수 재료
N
O
N O
Al
N
O
Kodak
R B G Y
rubrene
Alq
S
CH 3 O
O
N
O
N
O
Ga O
N
N
O
N
O
Al O
N
CH 3
CH 3
CH 3
Or
Gaq
modified
BTX
ABTX
Alq-family
Idemitsu
DPVBi
distyrylbiphenyl
perylene Kodak
S N
O
O H
DCJTB
red shift
N
N O
O H
H Quinacridone
Pioneer
MCC
MCC Novel Host
N
CH CH
C 2 H
5 2
MCC: developing
DPT O
NC CN
t-Bu
N
MCC Novel Host
stability
Idemitsu MCC
MCC
for white
efficiency
color purity
Kodak
efficiency
improving
MCC
Host
Dopant
(Rj)m
(Ri)n
L
2 TDK
color purity
저분자 형광재료
저분자 인광재료
[원리] 산소, 아르곤 가스 등 불활성 기체에 RF 파워를 인가시켜 생성된 플라즈마로 기판의 표면을 화학/물리적 반응에 의해 처리 [원재료] 산소, 아르곤 가스 [목표] ITO 층의 Work Function 값을 높여줌으로써 OLED 기기의 특성을 향상 시켜 준다.
OLED기판세정공정– Plasma Treatment 법
OLED 기판세정공정 - UV Cleaning 법
[원리] 산소, 아르곤 가스를 조사 시켜 화학반응에 의해 생성된 오존으로 기판 표면의 불순물을 제거 한다 [원재료] 산소, UV 램프 [목표] 기판 표면의 유기물 제거로 기기의 효율을 향상 시켜준다
OLED 성막공정-Thermal Evaporation 법
[원리] 도가니에 원료를 넣고 가열 시켜 녹이면 상부의 기판으로 날아가 성막 된다 [원재료] 아르곤 가스, RGB dopant, CuPc a-NPD, LiF, Al [목표] 유기물질 또는 Metal 증착 시 사용한다
OLED 성막공정-E-Beam Evaporation 법
[원리] 마그네틱 필드에 의해 회절된 전자빔으로 원료물질을 가열하여 증착 [원재료] LiF, Al [목표] 유기물 또는 Metal 증착 시 사용
OLED 성막공정-잉크젯 프린팅 법
OLED 성막공정 - 스핀 코팅법
OLED 유형-저분자
유기EL은 유기물 층의 재료에 따라 저분자형과 고분자형으로 분류할 수 있다. 먼저 개발된 저분자 유기EL은 미국 Eastman Kodak사가 소유하고 있는 특허에 기초하여 개발되고 있다. 저분자형의 경우 재료의 특성이 잘 알려져 있어 개발이 쉽고 조기양산이 가능한 장점이 있으나 수명이 짧고 발광 효율이 낮아 대화면화에 어려움이 있다.
OLED 유형-저분자
N N
a -NPD
N N H 3 C CH 3
N N BCP
EML(20nm)
HBL(6nm)
MgAg
ITO
HTL(40nm)
ETL(20nm)
Glass Substrate
Alq
CBP
N Ir
3
Ir(ppy) 3
no energy transfer in Alq host
N
N
N O O
O
A l phosphorescent
6% doping
형광
OLED
인광
OLED
Cathode (Al)
Electron Transfer Layer
Hole Transfer Layer
Hole Injection Layer
Anode (ITO)
Emissive Layer
Thermal
Evaporation
←LiF
←HIL
←LiF
HBL :
Hole
Blocking
Layer
OLED -Color Patterning 유형 저분자
Blue EL + Color Changing Material
Cathode
Anode
CCM
White Emission + Color Filter
Cathode
White
Anode
CF
Challenges
Remark
Shadow Mask를 이용한 RGB EL 형성
Anode
Cathode
기본 구조
Advantages • High Efficiency • Good Color
• Unpatterned EL • High Resolution
• Unpatterned EL • High Resolution
• Resolution • Scalability
• Efficiency • Color Purity
• Efficient Blue EL • Stable CCM
• RGBW / White EL
OLED 유형-고분자
고분자 소재는 저분자 소재에 비하여 열적 안정성이 높으며 기계적 강도가 우수하고 자연색과 같은 색감을 지니면서 구동전압이 낮기 때문에 디스플레이 응용에 유리하다. 그러나 아직 재료의 신뢰성 확보가 미흡한 실정으로 고분자 소재에 대한 활발한 연구가 진행 중이다. 고분자 방식은 영국의 CDT (Cambridge Display Technology)사가 원천특허를 가지고 있다.
OLED 유형-고분자
Anode (ITO) HTL LEP
Cathode
HTL Interlayer
LEP Cathode
Anode (ITO)
고분자 OLED 구조
Ink-jet Printing
Bank
LEP : Light Emitting Polymer
저분자 고분자 구조 비교
저분자 고분자 특성 비교
장점 단점
저분자
조기 양산 가능
증착법에 의한 전자동 생산
방식의 적용가능
재료정제가 용이
대화면 곤란
증착율 낮고 물에 약함
고분자
고색상 가능
고가격의 진공장치 불필요
디바이스구조와 간단함
내실성이 뛰어남
재료 신뢰성 확보 미흡
재료 손실이 많음
잉크젯 방식의 경우 잦은 노즐막힘 현상 발생
(자료 : 인피니트 테크놀로지)
OLED 구동
Passive Matrix 구동
Scan line이 순차적으로 선택될 때, Data line의 신호 따라
선택된 Pixel이 순간적으로 발광하는 방식
Active Matrix 구동
Scan Line이 순차적으로 선택할때, Data line의 신호에 따라
다른 신호(다음 frame)가 입력될 때까지 계속 발광하는 방식.
구동 방식 비교
구동방식 차이 요약
PM 수동 AM 능동 (bottom emission 구조)
구조
공정
ITO/보조전극 → 절연막 → 격벽
→ Organic Layers → Cathode
→ Encapsulation → Module
TFT Backplane → OLED Layers
→ Encapsulation → Module
Glass Can
Desiccant
Separator Anode Insulator
Glass
Cathode
Blue EL
Red EL
Green EL
N2 Gas
구동방식 차이 요약
PM 수동 AM 능동
장점
제조공정이 단순
저가격
Row Line 증가에 따른 휘도 저하 X
전력 소비 적음
고해상도 가능
대면적 구현 가능
단점
전력소비 기준 대면적에 부적합
Row Line 증가에 따른 휘도 저하
전력 소비 많음
제조 공정 복잡
고비용
PMOLED 구조
Metal Can
Desiccant N2 Gas
Substrate
Organic Layers
Encapsulation
Insulator & Separator
Cr Electrode (배선)
ITO Electrode
Cathode (Al)
ETL
EML
HTL
HIL
Al Electrode
(Scan Line)
Active Area
Cr Electrode
(배선전극) ITO Electrode
(Data Line)
Separator Insulator
Pad 부
PMOLED 제조 공정
O2
UV-Cleaning
R/G/B source
Evaporation Loading
PLASMA
O2
Plasma 처리
Seal 형성 Sealing Canister 세척 제습제 부착
Encap. 공정
UV 조사
UV 조사
증착 공정
후공정
ITO sputtering ITO patterning Metal patterning 절연막 형성 격벽 형성
Array 공정
출하검사 TAB 공정 Pol 부착 Cell 검사 Cell 절단 Aging
AMOLED 구조
OLED 응용 변화
OLED 응용 분야-소형 디스플레이 기기
이동전화 단말기나 PDA 등의 휴대정보기기 분야와 디지털 카메라, 캠코더, 휴대용 게임기 등 패널 사이즈가 작은 소형 디스플레이기기에 응용. 효율, 수명 등에서 진전이 이루어져 왔고 경쟁 기술인 LCD에 비해 고해상도, 칼라화 등에서 상대적으로 우월한 것으로 나타나, 소형, 저전력, 저가격을 특징으로 하는 휴대형 디스플레이의 대명사로 등장 특히 이동전화단말기의 경우, 동영상 촬영과 TV 시청기능이 부가된 다기능화된 TV폰으로 진화할 것으로 예상되어 OLED의 장점이 더욱더 부각될 전망 국내에서는 이동전화 단말기의 외부창에만 주로 활용되어 왔으나 PDA, 휴대용 게임기, 디지털 카메라, 캠코더, 카오디오 및 네비게이션 등 이동 통신기기로 응용 분야가 확대 중
OLED 응용 분야-소형 디스플레이 기기
OLED 응용 분야-중대형 디스플레이 기기
노트북 PC와 모니터, TV 등의 중대형 디스플레이 분야에 적용 노력 초기에는 퍼스널 TV, 노트북 PC, 모니터 등 PC용 디스플레이 시장에, 이후에는 벽걸이 TV와 대형 광고판 등 대형 디스플레이 시장에 OLED가 진입할 것으로 예상 OLED는 화질의 반응속도가 TFT-LCD에 비해 1천 배 이상 빠른 차세대 평판 디스플레이로 두께와 무게도 LCD보다 3분의 1로 줄일 수 있어 대형화될 경우 PDP, LCD의 자리를 충분히 위협 예상
OLED 응용 분야-중대형 디스플레이 기기
LCD보다 반응 속도 신속 에너지 절감 Flexible 및 Conformal Displays 전원 차단 시 투명 박막형-백 라이트 불필요 명암비 향상 광 시야각 최대 170도 LCD 비교 리프래시 1,000배 빠름 재료 및 조립 비용 절감 기판의 다양한 프린팅 가능 프라스틱 스크린 가능; LCD는 가스 배킹 필요
OLED 디스플레이 장점
수명- Red Green OLED는 (46,000-230,000 시간), Blue OLED는 약 14,000시간으로 짧음
생산 비용이 LCD보다 비쌈 수분 -OLED는 물기에 취약 OLED스크린은 LCD 보다 직사광선에 취약 휘도 열화 (luminance Degradation) 시판 제약 요소 존재
OLED 디스플레이 단점
OLED 시장(AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 (AM/PM통합)
OLED 시장 전망 (AM/PM통합) 단위:\억
Televisions SONY LG transparent TV
Cell Phone screens Wrist Watch Computer Screens
Laptops Desktops
Keyboards Optimus Maximus Keyboard OCZ Keyboard etc……
Digital Camera KODAK Easy share LS633
Lights Bendable Devices Portable Device displays
Philips Go Gear MP3 Player
OLED 응용 예
IT-BT-NT 융합기술로 LED는 정보통신, 디지털가전, 교통, 자동차, 의료, 조명산업 등 응용분야의 급속한 저변 확대가 예상되는 가운데 광원으로서 월등한 고효율과 장수명, 소형화, 박형화, 광제어, 발광 대역 조정 등의 혁신적 기능을 구현할 것으로 기대된다.
LED의 혁신적 기능은 기존 산업 전반에 폭넓게 응용되며 신 산업 창출과 함께 한계산업에 대해 획기적인 돌파구를 제공할 것으로 보인다.
OLED 조명
OLED 디스플레이와 조명 비교
OLED 응용 분야-조명
기존의 광원에 비해 에너지 효율이 높고, 수은 등의 유해물질을 포함하지 않아 차세대 조명으로 각광 두께가 얇은 고체 평면 광원으로서, 대면적 조명에서 완전히 새로운 응용 분야를 개척할 것으로 기대 색깔 조절이 가능한 조명 시스템에도 응용이 가능하여 가정 내에서 조명의 분위기 변화를 요구하는 소비자의 니즈에도 부합 향후 구부러지는 기판 위에서도 제작이 가능할 것이므로 다양한 형태의 평면 조명에도 응용이 가능할 것으로 전망 그 외 OLED는 LCD용 backlight, LCD Projector 등의 백색 면광원으로서도 활용 가능
반도체 조명은 기존의 형광등, 백열등 등의 진공상태 조명이 아닌 LED 또는 OLED와 같이 반도체를 이용한 조명을 통칭하며 LED는 기존 산업에 폭넓게 응용되어 신산업 창출과 함께 한계산업에 돌파구를 제공할 것으로 기대된다. LED 조명은 LED를 이용한 조명기구(LED 모듈과 방열 및 광학 기구로 구성) 및 시스템(전원장치, 구동회로, S/W및 시스템 제어)을 통칭
반도체 조명
반도체 조명
기존 광원 대비, 월등한 고효율, 저전력 소모, 장수명(반영구적), 빠른 응답속도, 친환경성(무 수은) 등 장점. 기존 조명을 LED 조명으로 20% 교체 시 1조원/년의 전기료를 절감 각종 전자기기, 조명기기, 자동차 계기판, 전자 표시판에 주로 활용 고효율 LED의 대량 생산을 위한 장비 대형화, 안정성 확보를 통한 비용절감 및 이익 확보가 필수적 LED 모듈 소재는 광소자 생산성 및 부품의 특성에 직접적으로 영향을 미치고 이는 조명의 내구성과 신뢰성에도 직결되므로 온도, 물리·화학적 안정성 및 내구성 확보가 중요
LED 조명
LED 조명 발전도
LED는 기존 반도체와 유사한 공정으로 소자를 제작하며 제조 공정은 기판 위에 단결정의 얇은 막을 성장시키는 에피텍시(epitaxy) 웨이퍼 제작 공정. 에피텍시 웨이퍼에 전극을 형성시키고 각 소자로 분리하는 칩 공정으로 습기 충격 등 외부로부터 칩을 보호하는 패키징 공정 등으로 나눌 수 있으며, 각각의 제조 공정에 따라 다양한 세부기술이 요구된다. LED 생산을 위한 에피텍시 웨이퍼 제작을 위해 MOCVD 등 장비이용 이용한다.
LED 에피텍시/칩/패키지/장비
[에피텍시/칩/패키지/장비] 기존 반도체와 유사한 공정으로 소자 제작. 제조 공정은 기판 위에 단결정 박막을 성장시키는 에피텍시(epitaxy) 웨이퍼 제작. 에피텍시 웨이퍼에 전극을 형성시키고 각 소자로 분리하는 칩 공정으로 습기 충격 등 외부로부터 칩을 보호하는 패키징 공정 등으로 나누며 다양한 세부 기술이 필요. 생산을 위한 에피텍시 웨이퍼 제작을 위해 MOCVD 등 장비이용 [모듈 소재] 화합물 반도체 특성을 이용, 전기에너지를 빛 에너지로 효율적으로 전환하여 최적 효율로 안정적으로 방출되도록 하는 소재로, 기판 소재, 형광체 소재, 봉지 소재, 고방열 소재 및 혼성 복합 소재로 구분 [LED 조명 및 응용] 응용 분야에 따라서 일반 조명과 더불어 디스플레이, 수송 조명, 농생물, 의료, 해양수산과 같은 LED-IT/NT/BT 융/복합 기술을 활용한 특수조명 및 이에 대한 특성·신뢰성 평가 분야로 분류
LED 조명 공정 응용
융합 광기술 융합 광기술은 LED/LD/PD/수동광소자 등 광 부품의 고유 특성을 이용, 새로운 산업과 융합하는 응용기술로 나노 광 응용기술, 정보통신용 광소자, 차세대 광 응용기술 분야로 분류 나노 광 응용기술은 기존 광통신 부품기술의 고도화 및 차세대 컴퓨터, 디스플레이, 태양광 및 센서 분야에 활용 가능한 융합 응용기술 정보통신용 광소자 기술은 광가입자용 부품 기술과 대용량 정보전송 부품 기술 및 유무선 통합 시스템용 광 부품기술로 차세대 광응용기술은 광인터커넥션 기술, 광센서 기술, 광학식 터치 및 입출력 패널 기술로 구분
LED 조명 기술
LED 조명 효율 추이
LED 조명 효율 추이
LED 조명 원가 추이
DOE OLED Efficacy Targets
SSL Multi-Year Program Plan, March 2011,
www.ssl.energy.gov/techroadmaps.html
세계 LED 조명 시장
한국 LED 조명 시장 단위
단위:\억
세계 OLED 조명 시장
15억$
63억$
세계 OLED 조명 시장
고효율 및 고기능성 LED 제품 개발을 위한 광손실 저감 기술 및 방열·광학·기구 설계 기술개발과 더불어 고효율 및 고기능성 LED 실 내외 조명 제품 개발 및 판매가 진행 중인 시장 진입 초기 단계 핵심요소기술 및 융합기술 개발을 통한 LED 조명 네트워크 시스템 개발 3D TV용 LED BLU 경쟁력을 위한 색 제어 및 효율 증대와 고효율 헤드램프용 LED 광원, 지역별 LED 특화 클러스터 조성으로 생명, IT, 해양 항만·수산·조선 융합기술 개발 활발 심리학의 인지과학, 아트 디자인 감성 이미지를 조명 콘텐츠화 해 제품의 고급화 추구 세계적으로도 광색변화 혹은 백색과의 색온도 변화가 가능한 감성조명 시스템 분야의 영역 확대.
한국 조명 시장 동향
대형 LCD TV 적용용 열원해석 및 제어기술 확보 승용·승합차를 중심으로 LED 광원이식이 추진 의료·농업·환경 분야에 기존 광원 LED 램프 전환 (임상 포함) 비구면 형상 봉지, 색 불균일 제어기술 등 요소기술 개발 대형 조명회사 및 LED 칩 제조사 전략적 제휴 드라이버 IC 개발과 LED와 음성인식 및 무선통신기술 결합 조명기기 휘도 향상 융합 기술로 전환하여 새로운 건축·의료·수송·농업·해양시장 등 형성 자동차 헤드램프용 LED 광원 개발을 중심으로 기술적 진화 예상 열+광원+드라이버+기구+렌즈+디자인 상호 융,복합 기술 형태 발전 표준화 노력
한국 LED 조명시장 개발 동향
한국 LED 응용 표준화
우리나라는 세계 최초로 LED TV 개발과 양산에 성공 (LCD패널의 Back Light광원을 CCFL램프에서 LED로 광원교체.) 09년 세계 LED 시장의 25%를 차지 LED는 TV BLU시장, 조명시장 정부의 녹색성장정책 채택 시장 초기단계로 가격 경쟁이 어려워 정부 보급 위주 시장 형성 LED조명 업체 수는 08년 457, 09년 550, 10년 700여개 82%가 5인 이하의 영세업체 삼성 LED, LG, 금호전기, 일진반도체 등 칩, 패키지, 등기구 라인 을 갖추어 수직계열화를 완성.
한국 LED 조명 현황
일반조명 기술 선진국 대비 60% 수준이나 BLU용 LED 패키지 및 모듈 구조 설계 및 관련 기구 설계, 기본 구동회로 설계 분야에서는 선진국 대비 경쟁력 구비.LED 관련 기업 약 450개 중 LED 조명 업체는 283개로 62%10여 개 제외하면 대부분 영세/중소 기업형 구조로 최대 잠재 시장 엔드-서플라이어 영세로 시장 및 기술 경쟁력 취약. 대기업 진출 가시화-기술력과 브랜드 인지도는 아직 열위 국가 전략산업으로 육성하여 집중 투자
한국 LED 조명업체 경쟁력
한국 OLED 관련업체
한국 AMOLED 장비업체
한국 OLED 관련업체 실적
한국 LED 조명 발전 전망
한국 LED 조명 기술 로드맵
저가 생산 Roll-to-Roll 제조 공정 청색 휘도 효율성 개선 수명 연장
OLED 개발 방향
Head Mount Display, E-book, Flexible Display, 대형 광고판 등 새롭게 등장하는 디스플레이 분야에서도 적용 예상
플라스틱 기판을 사용할 수 있어 휘거나 접을 수 있는 유연성을 지닐 수 있다는 점 이외에도 OLED는 작은 크기에서도 고해상도 구현이 가능하기 때문에 요구하는 기술 특성을 만족시킬 수 있다
Transparent OLED 등장은 자동차 및 건물외관의 윈도우 등에 투명 그래픽 디스플레이와 같이 다양하게 응용 전망
OLED 미래 응용
착용형 디스플레이 신흥 시장 (Nokia 888,착용형 OLED) 저전력 전자제품 시장 (휴대폰, PDA) 두루마리형 디스플레이 벽지형 조명 창문과 같은 투명 형태
미래 OLED 적용
데이터 글래스 GPS 시스템 OLED 장착 자동차 굴곡면 장착 가능한 곡면형 OLED 디스플레이 현재로서는 상상 불가한 분야 두루마리 랩탑: 노키아 컨셉
미래 OLED 적용
참조 자료 http://impnerd.com/the-history-and-future-of-oled http://en.wikipedia.org/wiki/Organic_light-emitting_diode http://www.oled-research.com/oleds/oleds-history.html http://www.voidspace.org.uk/technology/top_ten_phone_techs.shtml#keep-your-eye-on-
flexible-displays-coming-soon http://www.pocket-lint.com/news/news.phtml/23150/24174/samsung-say-oled-not-
ready.phtml http://www.cepro.com/article/study_future_bright_for_oled_lighting_market/ http://www.technologyreview.com/energy/21116/page1/ http://optics.org/cws/article/industry/37032 http://jalopnik.com/5154953/samsung-transparent-oled-display-pitched-as-automotive-hud
전자 발광Electroluminescence (EL) 전기에 의한 발광현상. 약칭 EL. 일반적으로 형광체를 유전체(誘電體) 내에 분산한 발광층을 평행전극(平行電極) 사이에 삽입하고 전기장을 가해 발광시키는 진성(眞性) EL을 말하지만, 반도체에 대한 전류의 주입으로 발광하는 주입형 EL 도 포함 유기화합물 organic compound 홑원소물질인 탄소, 산화탄소, 금속의 탄산염, 시안화물·탄화물 등을 제외한 탄소화합물의 총칭 픽셀 Pixel
화소(畵素) 또는 픽셀(pixel; picture element에서 유래)은 디지털 화면의 단위로, 표현할 수 있는 가장 작은 점 박막 트랜지스터 Thin-film Transistor-TFT 기판 위에 진공 증착 등의 방법으로 형성된 박막을 이용하여 만들어진 트랜지스터. 제작을 위해서는 반도체와 절연체, 그리고 금속의 박막을 차례로 증착 하여 만든다 유기 정공 수송층 유기 정공 수송층은 전도성 유기 박막. 정공이란 마이너스의 전기를 띤 전자가 물체 안을 돌면서 움직이면, 전자와는 반대로 플러스 전기를 띤 (+)가 전자(-)와는 반대 방향으로 돌면서 움직인다. (-)와 (+)가 부딪혀 결합하면 발광을 하는 구조로, 이때 (+)를 정공이라 부른다. 정공 운반층을 정공 수송층이라고 하고, 유기 정공 수송층은 유기 재료로형성된 정공 수송층이라 한다
첨부 –용어 및 응용 사례
● 유기 형광체 박막 유기 형광체 박막은 유기 재료로 형성된 발광층으로, 전자 수송층의 역할. 박막 적층형 OLED 디스플레이는 회사마다 조금씩 다른 구조로 개발 진행 ● 표면 플라즈몬 금속박막 표면에 빛을 쪼이면 전자들이 동시에 진동하는 현상을 의미 ● 진공 열증착법 높은 진공상태에서 특정 물질에 열을 가해 기화시키고, 기체 상태의 증기가 목표하는 곳으로 날아가 박막으로 증착 시키는 방법 ● 직류 승압회로 (DC-DC converter) 외부에서 입력되는 특정한 값의 전압을 panel 내부의 회로 동작에 필요한 전압으로 바꿔주는 역할을 담당하는 전원 장치 ● 유기발광다이오드(OLED)용 전력 드라이버 이 칩은 휴대전화, 디지털카메라, PMP 등휴대용 IT기기의 2.5인치 이하 소형 AMOLED (능동형 유기발광다이오드) 디스플레이에 쓰이며 출력 전압을 -7V부터 4.6V까지 생성할 수 있다. 기존 전력관리 칩이 인덕터를 2개 사용해야 했던 반면, 이 제품은 한 개의 인덕터로 2개 이상 출력하는 다중 출력 컨버터 기술을 갖춰, 휴대용 기기에서 발생할 수 있는 잠재적인 디스플레이 간섭요소를 막아준다
첨부 -용어
● 전류구동 드라이버 (current driver) 일정한 전류의 입출력을 조절할 수 있는 구동 드라이버. 유기 발광 다이오드에 일정한 전류를 입출력시키고 조절하는 구동 드라이버 ● 이방성 전도접착제 (ACA; Anisotropic Conductive Adhesive) 열경화성 수지와 미세한 도전볼이 함유되어 패널과 TCP (또는 COF)필름 사이에서 도전볼(Ball)이 전기적 연결을 형성시켜 주는 접착제 ● 이방성 전도필름 (ACF; Anisotropic Conductive Film) 이방성 전도 접착제가 포함된 필름으로 열과 압력을 가하면 패널과 TCP (또는 COF)필름 사이에서 도전볼(Ball)이 전기적 연결을 형성시켜 주는 필름 ● 진공 증착 (vapour deposition) 성막 방법의 한 종류로써 대개 화학적 진공 증착과 물리적 진공 증착으로 분류된다. 진공 상태의 chamber 내에서 화학반응, 가열 또는 이온충돌 반응 등을 이용하여 특정물질을 증발시켜 대상물에 얇은 막을 형성하는 공정을 말한다. CVD, thermal evaporation, plasma, sputter 등의 방식이 있다. ● 주사 드라이버 (scan driver) / 스캔 드라이버 스캔 라인의 영상신호를 출력하는 구동 드라이버로 로 드라이버 , 또는 콤 드라이버라고도 한다.(OLED) 행열 구동에서 행을 순차적으로 선택하는 기능을 수행하는 집적회로 (FED)이다.
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● 주입 장벽 (injection barrier) 유기 반도체의 경우 전하 이동도가 낮기때문에 에너지 장벽이 동일하더라도 전하 이동도가 높은 무기반도체와 달리 전하 주입 효율이 많이 떨어진다. 전하 이동도가 낮으면 주입된 전하가 전극 계면에 축적되어 공간 전하를 일으킨다. 이 전하에 의해 생기는 전기장 때문에 다음에 주입되는 전하는 전극 쪽으로 되돌아가는 (backflow) 현상이 생긴다.유기반도체에서 관측되는 전류를 Ohmic contact이라고 가정하고 공간제한 전류식으로부터 이론적으로 계산한 결과와 비교 하면 약 100배 정도 작게 나온다는 것이 밝혀졌다. 따라서 OLED 소자의 구동전압을 떨어뜨리기 위해서는 유기반도체의 전하 이동도를 높이는 것이 중요하다. 유기반도체 박막은 비결정 상태로 증착되므로 박막의 무질서도가 높아서 전하들이 localized energy level 사이를 hopping을 통해 이 동한다. 또한 불순물 등에 의해 생성된 트랩이 전하의 이동을 제한한다. 따라서 물질의 순도를 높이고 박막의 무질서도를 줄일 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러나 유기박막의 이동도를 높이기 위해 다결정박막으로 만들면 일반적으로 엑시톤 소멸이 잘 일어나서 발광효율이 높지 않으므로 바람직하지 않다.
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● 잉크젯 인쇄 (ink-jet printing) 액상의 재료를 용지위에 분사시켜 영상을 그려내는 비충격식 인쇄방식. 기판의 대면적화가 용이하고, 고해상도화가 가능하며 Mask가 필요 없고, CAD data를 직접 구현할 수 있다. 또한, 원료의 loss가 없고 폐기물의 회수도 용이하며 Photolithography에 비해서 제조 process가 짧고, 적은 설비투자와 좁은 설치 공간에서 생산 가능하다는 장점이 있다.기판 위에 R, G, B를 도포하는 printing법 은 마스크를 이용할 필요가 없고, 저비용의 용액으로 넓은 기판에 도포가 가능하므 로 알려진 소자의 제작법 중 spin coating법과 증착법에 비해 대형화 디스플레이에 유리하다. 잉크젯 프린팅 법이 스핀코팅법보다 더 좋은 효율을 나타냄을 알 수 있 다. 또 스핀코팅 법으로는 단색의 디스플레이소자만을 만들 수 있다는 점을 생각 해봤을 때 R, G, B의 도포를 통해서 풀 컬러의 구현이 가능한 잉크젯 프린팅 법이 더 우수한 디스플레이 제작법이라고 볼 수 있다. Ink-jet printing법은 용액 프로세스이므로 고분자 재료를 용매에 녹여 사용한다. 그런데 고분자계의 재료는 저분자계의 재료 보다 색순도 및 효율, 수명에 대해 개선 해야 할 점이 아직 많이 남아 있으므로, Ink-jet printing법의 활성화를 위해서 좋은 재료의 개발이 시급하다. 또한, 작은 잉크방울을 이용하여 정밀하게 R, G, B를 기판 위에 도포하는 것은 잉크젯 프린팅 기술의핵심이라고 말할 수 있다. 균일하게 도포 해야 하는 점과 head를 정밀하게 조절하는 점, 또 잉크의 기본적인 물성성질도 잘 조합하여야 한다.
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● 씨오지 (COG; chip on glass) 유리기판 위의 단자에 범프 집적회로를 이방성 전도필름 (또는 이방성전도접착제)을 이용하여 실장한 형태의 부품으로 패널의 유리 기판 위에 드라이버 집적 회로를 직 접 내장하는 방식이다. 인쇄 회로 기판이 필요 없는 초박형 경량화와 미세한 접속 피치의 실장 방식이다. 위성 위치 확인 시스템으로(GPS), 바코드 시스템, 측정기 등 휴대용 장비에 사용된다. ● 배면 발광 (bottom emission) 유기 발광층으로 이루어진 소자에서 빛이 아래쪽 기판 방향으로 방출되는 현상으로 유기 발광층에서 방출하는 빛의 방향을 아래로 향하게 하는 구조이다. 능동형 유기발 광 다이오드의 경우, 발광된 빛이 화소를 구성하고 있는 TFT (Transistor), Capacitor 등의 회로를 통과하기 때문에 실제 빛이 나오는 부분이 가려져 발광 부분의 면적이 작아진다. ● 백색 균일도 (white chromatic uniformity/ white chromaticity uniformity) 주어진 측정 위치에서 전면 백색 화면의 색도 균일성. 백색 균일도는 색순도를 완 전하게 조정한 상태에서 콘트라스트를 최소로 하고 밝기를 올려가면서 화면전체의 백색이 일정하게 표시되는가를 체크함으로써 측정할 수 있다.
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● 매트릭스 디스플레이 (matrix display) 행과 열로 정렬되어 규칙적으로 분포된 화소로 구성된 디스플레이이다. 픽셀 혹은 서브픽셀이 행과 열이 교차하는 배열로 위치하면서 정보를 표시하는 디스플레이로 구동방식에 따라 패시브 매트릭스(passive matrix), 액티브 매트릭스 (active matrix)로 크게 구분된다. ● 디스펜서 (dispenser) 기판에 밀봉선을 만들기 위하여 페이스트 (paste) 상태의 유리 프릿을 도포하는 장치로 다른 말로는 액체 정량 토출기라고 부르기도 한다. ● 습도가속시험 (humidity acceleration test) 신뢰성 평가를 위하여 상대 습도 환경에 대하여 단기간 내 가혹한 조건을 가하는 것 으로 실제 사용되는 환경보다 고온고습 (가속조건)에서 동작을 하게 한다. 단시간 내에 소자의 특성 열화를 유발시켜 불량 발생 유형 및 메커니즘을 분석하고, 이를 피드백하여 설계, 공정들을 개선함으로써 고객의 요구를 만족하는 고신뢰성, 고품질 의 제품을 생산 하는 데 그 목적이 있다.
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Optimus Maximus Keyboard
키 마다 소형 OLED 스크린 총 113개 OLED 스크린 각 키마다 일련의 기능 프로그램 키와 앱과 연결 글자, 수치, 기호, HTML 코드 등... SD 카드 삽입 슬럿
Kodak LS633 Easy Share with OLED display
2003년 Kodak 최초 OLED 디지털 카메라 Easy Share LS633($168)
The Sony.11-inch XEL-1 OLED TV
2007년 12월 SONY XEL-1 일본에서 출시 20만 엔 • 세계 시장 출시 2009년 2월 • $2500 USD • 최초 OLED TV 미국 시장 시판 • 11인치 화면, 두께 3mm • 중량 약 1.9 kg • 178도 광시각 • 명암 1,000,000:1
The SONY XEL-1
TVs almost as thin as a credit card
Samsung's 40-inch OLED TV
LG Display 19-inch OLED
Flexible OLED
삼성/LG의 OLED TV 시제품
굴절형 OLED roll-to-roll 프린팅 기술로 제조 유럽의 VTT 주관 유럽 연구 프로젝트 진행
Roll-to-Roll 인쇄 기술.
신속 반응 속도로 움직임 포착
OLED LCD
Fast Response Time
Constant Contrast Ratio-wide viewing angle
굴절형OLED을 이용한 벽면부착으로 환상적인 분위기 창출 굴절형 기판에 프린팅한 OLED는 Roll-up 디스플레이, 벽지, 섬유나 의류에 엠베딩 가능
디지털 월페이퍼
OCZ OLED Keyboard
OCZ 는 현재 세계에서 가장 지능적인 게임용 키보드 9가지 프로그램 가능한 OLED키는 게임, 웹서핑, 이메일, 고객관리 등에 시간 효율적 OLED 키로 이미지, 글자, 맞춤 아이콘 등 표시 가능하고 고객별 단축 키도 가능 총 103개 128MB 내장 메모리 가격 2009년9월 $135 - $179
Philips Go Gear 2940 MP3 player OLED 디스플레이 장착 MP3, WAV, WMA 파일 지원 통합 이퀼라이저, USB 2.0 연결, 음성 녹음, 내장 FM 튜너 등 2945, spark 등 모델 출시
Philips Go Gear 2940 MP3 Player (OLED)
굴절형 OLED display
Sony PSP2 컨셉-OLED Rollable Display
와이파이 연결 기능, 콘텐츠 접속 및 공급 기능 강화 e-리더 노트북 개념 검토 노트북 라인업에 e-북 단말기 추가 스마트폰과 전자책 연동 등 전자종이 분야에 강점 이용 9.7인치 크기의 컬러 전자종이 세계 최초 양산 + 휘어질 수 있는 플렉시블형 전자종이 개발
LG E-Book Laptop
Bendable OLED Display
OLED 기술은 저전력 소모와 다양한 굴절, 굴곡 형태로 LCD 위협
OLED Data glass
독일 Fraunhofer Institute의 한 학생이 개발 인터랙티브 데이터 안경 알 OLED 마이크로 디스플레이로부터 망막에 이미지 조영을 통해 착용자의 안경에 나타남 이전 형태는 정지 이미지만 가능했으나 동영상도 가능 안구를 움직여 스크롤
직사광선 하에서 비교
Nokia N00 OLED Display Apple iPHONE LCD Display
OLED 차량 적용(PMOLED)
이미 사용 중: 계기판 전면 차창 투명 OLED 내부 조명등 외부 조명등 후방 경고 및 메시지 장치
JVC 3 mm OLED TV
LG / 삼성 굴절형 투명 OLED
HP LiM은 스탠드형 Less is More 19인치 투명 OLED 터치 스크린 + 무선 키보드
19인치 투명 OLED
TIWE OLED Wrist Watch
디자이너 Lv Zhongfang이 설계한 손목시계 다지인. 시간을 볼 때 살짝 흔들어 주거나 톡 두드려 주면 시간을 정렬해서 보여줌
Rodrigo Mercado 디자인 Nokia Scroll OLED 랩탑은 모든 장치를 종이 두께로, 터치식 마우스나 키보드가 없으며 고품질 이미지 화질 배터리 수명도 관건. 초경량에 신속한 화면 전환
Nokia Scroll OLED Laptop
무연> 환경 친화 소재 저온> 실링 전 소성 온도가 낮아 시간 절약 저온> 주변 전자 부품 및 소재 영향 감소 특히, 레이저 실링 시 더 적합
무연저온프릿 실링의 장점
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