Transcript 투명 디스플레이의 자동차 응용

투명 디스플레이의 자동차 응용
HUD
현대.기아 연구개발본부 금속재료연구팀
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 OLED & TOLED Technologies
 Possibility for the Automobile Display
 Requirements for the Automobile Display
 Technologies for the Development
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유기 EL의 기본 구조
유기 EL은 기본적으로 음극,양극의 전극과
유기물 그리고 기판의 구조로 되어 있다. 전
극에 전기를 가하면 양극에서 발생된 정공
과 음극에서 발생된 전자가 유기물 층에서
재결합되며 이 때 생긴 에너지 갭에 해당하
는 빛이 발생하게 된다.
일반적으로 유기 박막 층들과 electrode는 금속 shadow mask를 이용하여
10-7 torr 이하의 고진공 상태에서 증착한다. 유기 EL 소자는 수분과 공기에
매우 취약하므로 sealing 공정도 중요한 소자의 수명에 지대한 영향을 준다.
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Advantages of OLED Displays
- Self-Emissive Full Color Display
- Very High Brightness(>100K cd/m2), Efficiency(up to 80 lm/W)
- Low Driving Voltage
- Very Thin Form-factorPossibly Flexible
- Simple Device Structure
- Fast Response Time ( order of nsec)
- No eye-fatigue: best for head-mount display in vehicles
(HMD and HUD, ex: eMagin Co.)
- Best Candidate for Immersive Display
OLED
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유기 EL의 구동 방법
1. Passive matrix (수동 구동)
 양극과 음극이 교차하는 부분에 유기 EL 소자를
위치 시키는 방식
 패널의 해상도와 크기가 증가할수록 소비전력이
급격히 증가하게 되므로 5인치 미만의 디스플레이
기기로 활용
 소자의 효율 증가나 구동 전압의 감소, 배선의 저
저항화 기술, 저 소비전력 구동 IC 개발 필요
2. Active matrix (능동 구동)
 하나의 유기 EL 소자당 한 개 이상의 트랜지스터
를 사용하여 각 소자 별로 On/Off를 조절
 저장용량을 이용하여 정보를 저장하기 때문에 소
비전력이 작아지고 픽셀 형성 공정이 간단하고,
고해상도의 패널을 제작할 수 있는 장점
 개구율, 소자 수명 개선 필요
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* ON going Development Area in OLED *
 OLED를 위한 플라스틱 기판 개발 연구
- 유기-무기 다층 복합 PET 기판
 OLED 소자의 박막형 봉합 연구 (thin film encapsulation)
 플라스틱 기판의 수분 침투 측정 및 방지 연구
 LCD 백라이트용 백색 OLED 소자
 저전력 OLED 개발 연구
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자동차용 OLED
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Possible Applications
source: GE
- High Efficiency Flat Illumination System
- BLU (Back-light Unit) for LCD Display
Signage
- Transparent Vehicle Display
- Flexible and Rugged Display for Civilian
and Military Applications
source: MicroSoft
source: ARL/DARPA
source: UDC
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자동차 유리에 적용하기 위한 투명 유기 EL (TOLED)
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Directed top emission
Transparency
High-ambient contrast
Multi-stacked devices
기존의 금속 Cathode (Top electrode)를
투명한 전도성 ITO 등으로 대체
-> 상하부 양방향으로의 emission
투명성으로 인한 다층 구조 가능
ADVANCED->
TECHNOLOGY
CTR MATERIALS
RESEARCH
TEAM
Smart Glass와
병행하여
사용 가능
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* 자동차용 TOLED 성능 요구사항 *
※ 3.426 cd/㎡(nit) = fL, LCD : 250~300 nit
※ Brightness for Brake Lamp ; 25~100 cd/bulb
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* 자동차용 TOLED 요구사항 *
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Flexible TOLED의 장점
- 안전성
* 플라스틱 기판의 적용 → 차량 적용
- 곡면에 장착 가능
- HUD (Head Up Display)로 활용 가능
※ Inserting in laminated auto glass panel !!!!
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- Transparent (Window) Display; Demonstration
3 mm
On 2
Off
On 1
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On 3
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Vehicle Displays (chances and requirements)
-
Reconfigurable Cluster
Lower logistics cost and better performance
-
Better human-vehicle interaction: Safety
Minimizing driver distraction  better crash avoidance
Communication between vehicles
-
May not have to be full-color, at the beginning
Low density on-window display
High density (such as navigation system) in-vehicle display
Instrument Cluster on Windshield (RPM, Speed, Blindspot image
-
Should be environmentally robust;
Temperature, UV, Humidity, mechanical shocks…
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TOELD의 자동차 Application
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일광 (Daylight) 에서 판독 가능한 자동차 계기판
야간에도 식별하기 쉬운 W/S Navigation System
차량 내부 엔터테인먼트용 (PlayStation, HDTV)
차량용 Door Glass 화상 전화
내 외부 동시에 정보 표시 가능한 자동차 유리
차량 외부의 광고용 판넬
안전성을 높이는 브레이크 등
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Universaldisplay Technology company
Head-up Display Helmet for F1 driver
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기존 HUD 시스템
영상표시계(combiner)으로 사용된 Windshield
허상
HUD
Unit
Windshield - 영상표시 기능
허상
운전자의 눈
반사거울
투영 거울
(표시화면의 주요 영상을 제공하며 앞유리
형상에 따른 왜곡을 보정해줌)
기본 영상 (밝기가 중요)
Windshield에는 반사율이 유리와 다른 산화물 코팅(TiO2/SiO2 복합층)을 하거나 쐐기 형태의 PVB필름을 삽입하는 방법등으로 유
리에 허상을 맺히게 하는 방안을 이용하고 있다.
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자동차 접합 유리의 전면 또는 일부에 OLED를 삽입하여 투
명한 Display 역할이 가능한 기능성 유리
(Tansparent Organic Light Emitting Device)
Glass
PVB (Poly Vinyl Butal)
접합필름
OLED
Substrate (PET)
Glass
TOLED Glass 의 구조
HUD System의 영상표시장치를 제공함에 있어서, 자동차용
Windshield(접합유리) 내부에 직접 표시하고자 하는 영상을 컴퓨터 모니터
와 같이 맺히게 하는 장치로서 전원 신호를 인가하는 경우숮자나 그림등의
정보가 유리에 표시되고 전원 신호를 차단하면 투명하게 되어 기존의 유리
와 같은 기능을 하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 임. 장치의 구조는 윗
그림과 같이 투명한 PET-film위에 구성된 OLED 표시장치와 이 장치를 두
장의 접합유리 사이에 넣고 접합 시킬 때 사용하는 PVB 또는 EVA film으로
구성 되었음.
OLED Glass 발광 상태
본 장치를 이용하면 자동차유리면 위에 휘도가 우수한 뚜렸한 실상을 맺히게 하므로 운전자가 정보를 명확하게 인식할 수 있으며
다음장의 그림에서와 같이 투영장치가 없이 제작된 기본영상의 전기적 신호를 유리에 직접 공급하게 되므로 구성에 큰 공간이 필
요한 기존의 HUD용 Display 장치의 단점을 보완 할 수 있다.
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TOLED - HUD 시스템
Windshield - TOLED 장치 삽입된
실상
운전자의 눈
기본 영상 제공장치
TOLED - HUD 제조공정
De-Airing & Bonding 공정
전극 장치
삽입
유리 절단
/성형
접합필름
준비(PVB)
 접합필름 공기빼기
- 3단계처리 각 단계 4분
- 10-4torr
유리 접합 AutoCleve 가열,가압
(10Bar, 75분, 150℃)
OLED 장치
삽입
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통전/검사
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Laminated Glass
자동차용 접합유리
Poly Vinyl Butiral Film (0.78)
절 단
세 척
성 형
(650℃ X 2~3분)
접 합
(150℃, 10기압)
Outer Glass (2.1mm)
검
사
Inner Glass (2.1mm)
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TOLED를 이용한 디스플레이 장치의 예상 제조공정은 전 페이지의 그림과 같음.
공정은 대략 기존의 자동차용 유리의 접합 공정 중에 투명한 PET-film위에 구성된 OLED 장치를 삽입하고 전원 신호를 보낼 수 있
는 전극을 끼워 넣은 다음 후 기존의 PVB-film을 접합하는 것과 같은 공정을 통하여 유리를 접합하게 됨.
•상세 공정 *
1. 일반 자동차용 유리의 절단/성형공정을 거쳐 준비된 두께가 같은 2장의 유리를 사용 함.
2. 두께 2.1mm 두 장의 유리와 같은 크기로 절단된 접합용 두께 0.38 mm Film 2매 사이에 약 0.38 mm두께로 제작
된 투명한 PET Film상에 형성된 OLED 장치와 전극을 삽입.
3. 상기 공정은 일반적인 유리 접합에 사용되는 Clean Room 조건에서 수행 함.
4. 이렇게 접합 Film 사이에 삽입된 TOLED 장치에서 이들 사이에 존재하는 공기를 제거하기 위하여 진공 백에 정렬된
유리와 필름을 넣고 1차로 10-4torr 까지 감압 시킨 다음 50℃ 로 가열시키면서 약 4분간 유지한다.
5. 1차 유지 후 다시 같은 진공 하에서 약 100℃ 가열 하면서 다시 4분간 유지 시킨다.
6. 이 후 마지막으로 전 항과 같은 조건으로 4분간 유지하여 Deairing 시킨다.
7. 이렇게 공기 빼기를 실시한 가 접합 상태의 제품을 Auto –Cleve내에 넣고 150℃의 온도로 9Bar의 압력을 가하면서
75분간 유지 시켜서 유리와 필름, TOLED와 전극이 완전하게 접합 되도록 한다.
가능성 타진
1단계 : Full Color 구현이 아닌 3색 또는5색의 단순 정보 표시 장치가 가능한가?
2단계 : 상기가 가능하다면 이를 기존 접합 필름 사이에 넣고 기존 자동차 유리 접합공정을 거쳐서 제작이 가능한가?
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* Technological Requirements for TOLED *
 박막형 봉합 필요성 (thin film encapsulation)
- 기존 자동차 유리 접합공정 적용
 플라스틱 기판을 사용하는 것이 절대 유리
- 가시광 투과율 ＞70%
 플라스틱 기판을 사용하는 경우에 수분침투방지가 필수
- 우수한 전도성 ; ITO/FTA on PC, PET with 1.30×10-4 Ω㎝
- 내열성 : 150℃ X 75 min
- 내압성 : 10 bar
 저전력, 고효율 소자 필요성
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