Transcript Flexible display and Transparent electrodes 2009. 04. 05 : Gyeongsang National University

Gyeongsang National University
Flexible display and Transparent electrodes
발표자: 권동준
2009. 04. 05
School of Materials Science & Engineering
Composite Interface & NDE Laboratory
Gyeongsang National University
CONTENTS
 Flexible display 소개
 Flexible display 소재에 따른 제조
 Transparent electrodes 소개
 Transparent electrodes 소재에 따른 제조
School of Materials Science & Engineering
Composite Interface & NDE Laboratory
Gyeongsang National University
What is Flexible display ?
 유연한 기판을 이용
(Plastic Film, Metal Foil)
 Rollable, Curved, Bendable
 외부 디자인이 자유로움
 기계적 강도가 강함
 얇고 전력소모 적음
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Flexible display 발전방향
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Flexible display 특징
 플렉서블 디스플레이의 장점
1. 얇고 가볍고 컴팩트 함 (LCD 0.3mm, TET 1.9mm)
2. 구부러지고 휘고 접을 수 있음
3. 둥근 모양도 가능 (디자인에 제한이 줄어 듬)
4. 깨지지 않고 질김 ( 안정성을 가짐)
 플렉서블 디스플레이의 응용
1.가볍고 얇고 질긴 특성(PDA, PMP, Mobile phone)
2. 둥글고 휘는 특성(Digital Watch, MP3, Interior display in Automobile)
3. 초절전특성(Dynamic Signage Card Display (Bendable), E-book, E-paper)
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Flexible display 시장 발전
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기존의 LCD 제작
 기존의 LCD를 이용한 방식 LCD는 액정과 컬러필터를 통해 빛이 생성
각도에 따라 색상과 영상이 바뀜
 LCD는 수광형 디스플레이이므로 back light 및 color filter와 두 장의 편광판이
들어가야 함
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Liquid Crystal Display
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OLED 와 LCD 비교
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Organic Light Emitting Diode
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OLED 원리
 전압을 가하면 유기물이 빛을 내는 특징 이용
 유기물에 따라 R, G, B를 발하는 특성 이용
 저발광소자로 휘도 와 색순도 특성이 좋음
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OLED 구조
 ETL, EML, HTL 3개 층으로 구성
 ETL, HTL 에 cathode, anode 가 붙음
 메탈라인 연결 된 구조
 ETL 은 PN ,다이오드의 N, HTL 은 P, EML 은 PN junction 의 depletion 영역
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전자잉크
액체의 모양을 전기로 바꾸는 원리
흑백 색소를 담은 캡슐 이용
캡슐을 플라스틱 막 사이에 넣는 방식
전기신호에 따라 움직이며 흑백 영상
전원이 나가도 색소가 그 자리에 있어 영상이 사라지지 않음
흑백 대비가 선명하여 어느 각도에서나 선명한 영상
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전자 잉크형 디스플레이 장치
 쌍을 이루는 구조로 픽셀들이(전자 잉크)복수
매트릭스 형태로 배열됨
 전자 잉크패널의 상부와 하부에 일정한
패턴을 가짐
 프레임 단위로 정면이미지와 후면이미지를 생
성 그 후 결합 과정을 통해 전체 이미지가 생성
복수개의 픽셀들을 구동하여 픽셀별 휘도 제어
 마이크로 캡슐은 투명 유체 상기 투명 유체 내에서
양의 전하를 가진 블랙입자와 음의 전하를 가진 화이트 입자로 구성
 빛을 차폐하는 차단부와 빛을 투과하는 슬릿부로 이루어진 층이 두겹 있으며
슬릿부는 행으로나 열로 배열되어 배치 되어진다.
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전자 잉크형 사용 분야
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ITO 투명전극
 가시광영역의 빛을 투과하면서도 전기전도성을 가지는 기능성 박막전극으로 평판디스플레이
 터치스크린, 태양전지, 조명 및 자동차 등 다양한 분야에 사용
 ITO (산화인듐 주석)을 사용하는데 인듐의 고갈로 물가 상승
 ITO 타겟 소재를 이용하여 박형의 유리나 필름 상에 수백 수천 Å두께로 코팅하는 방식 사용
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투명전극
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ITO투명전극
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ITO 투명전극
 ITO는 비저항이 낮아 전기전도성이 우수 가시광선 영역에 투과율 양호
 ITO는 산화 인듐(In2O3)의 격자 구조에 주석 이온 (Sn4+)이 도핑 된 상태
 인듐과 주석의 중량비가 약 95:5 or 90:10 으로 구성
 ITO는 박막 상태에서는 전기적 전도 및 광학적 투과 특성이 있음
 ITO 박막의 두께가 증가 할수록 전기전도도 증가 광 투과율 감소
 ITO 박막 두께가 감소 할수록 전기전도도 감소하지만 광 투과율은 증가
 ITO 메커니즘은 전하의 재결합 및 이동에 의해 이루어 진다 산화인듐 의 격자구조에 주석이온이 도핑 되어 인듐
이온 과 원자가 차이로 인해 도전 운반자가 형성 적절한 운반자 농도 하 에서는 온도상승에 비례하여 증가
 ITO투명전극의 전기전도도의 균일성을 유지하기 위해선 박막 내 ITO구조를 조밀하게 제작하는 것이 중요
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ITO 소개
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ITO 투명전극 제조
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ITO투명전극과 CNT투명전극
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CNT 투명전극
 면저항이 10³Ω/sq 이하로 전기전도성이 우수
400에서 800nm의 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상의 성질 만족
유리기판은 전극 생성이나 제조공정상에서는 안정성이 있어 유리, 무겁고 단단하기 때문에
플렉서블 디스플레이나 이동 통신용의 차세대 디스플레이에는 적합하지 않고 고가
 전기전도도, 투명도, 기계적 안정성 및 기판과의 접착안정성이 우수하고, 열팽창에 따른 변형이 적은
탄소나노튜브 투명전극 이용 투명한 PET필름에 탄소나노튜브가 박막의 형태로 코팅된 구조
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CNT 투명전극 특징
1. 균일한 전기 전도성
탄소나노튜브가 균일한 네트워크를 형성하고 있어 전기전도도의 균일성이 우수하다.
2. 우수한 광투과성
탄소나노튜브로 구성된 필름의 두께는 약 30~200 nm로 가시광선 영역의 광 투과도가 우수하다.
3. 우수한 기계적 내구성
ITO 필름과는 달리 수 만회 이상의 반복적인 folding 테스트 후에도 저항의 변화율이 적다.
4. 기타
- 플라스틱 기판과 유사한 열팽창계수
- 우수한 내화학성
- 우수한 내열, 내습성 등의 내구성
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CNT 투명전극 응용분야
 전도막의 조성 및 두께를 조절함으로써 광투과도는 70~90% 범위에서,
면저항은 수백~수천Ω/sq까지 조절이 가능하여 다양한 제품에 응용 가능
 투명전극을 평판디스프레이, 터치패널, 디지털 페이퍼, 전자파 차폐제,
면상발열체, 정전기 방지제에 적용이 가능
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CNT 투명전극 (음향필름)
제품의 특징
1. 우수한 음질 : 높은 전기 전도도와 균일한 코팅기술에 의한
조밀한 네트웍을 형성으로 저음영역에서도 우수함
2. 뛰어난 내구성 : 내마모성, 자외선 및 내환경성이 우수
3. 형상 유연성 : 쉽게 구부리거나, 접어서 사용이 가능하다.
4. 형상 변형 자율성 : 필름의 형상은 자유롭게 변형이 가능하다.
5. 다양한 응용 : 완구 및 PC나 가전 기기, 안내판 등 다양한 분야에 응용
응용분야
1. 탄소나노튜브 박막코팅기술을 통한 음질, 출력 및 광투과성 조절이 용이
다양한 형태의 스피커와 마이크로 사용이 가능
2. 센서, 엑추에이터(actuator), 초음파 트랜듀서, 비휘발성 기억소자 및 멤브레인 등의 소재로 사용
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CNT 투명전극 (발열필름)
제품의 특징
1. 넓은 사용 온도 범위: 인가 전압에 따라 약 200℃까지 가열 가능
2. 높은 광 투과성: 일반적으로 80% 이상의 높은 투과
전도체의 코팅 두께를 조절하여 투과도 조절이 가능
3. 형상 유연성: 쉽게 구부리거나, 접어서 사용이 가능
4. 형상 변형 자율성: 필름의 형상은 자유롭게 변형이 가능
응용분야
1. 여러 종류의 평면 디스플레이 온도 컨트롤에 사용 가능
2. 창문의 김서림 방지 및 제거를 위해 사용 가능.
3. 생물학 의학 분야의 항온 현미경 관찰에 사용 가능 .
4. 자동차 , 선박 , 비행기 , 우주선 등의 창이나 표시장치에 적용이 가능.
5. 군사장비 등 외부환경에 노출된 디스플레이에 적용이 가능.
6. 대전방지 및 전자파 차폐 등 추가적 기능
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면저항
면저항 (ohm/sq = Ω/□ = Sheet resistance)이란?
면저항은 단위 ohm/sq ( sq= ㅁ)
동일한 간격의 4개탐침으로 측정 (4 point probe),
4개의 탐침으로 전류와 전압을 측정 후 , 저항값을 구하고, 면저항 단위인 ohm/sq로 계산
보정계수(C.F)를 적용
면저항 값은 박막의 전도성을 검사하기 위하여 쓰입니다.
V/I = ohm -> ohm × C.F = ohm/sq
보정계수(Correction Factor)란?
면저항값을 계산하기 위해서는 4 point probe로 측정한 저항값(ohm)에 보정계수를 적용
보정계수는 Sample size와 박막의 두께, 그리고 측정 시 온도까지 3가지 계수를 이용
Sample size 계수는 40mm이상의 직경의 Sample일 경우 4.532
박막두께계수는 박막두께가 약400um이하 일 때 1
온도는 Sample의 온도계수에 따라 약간의 변화가 있지만 약23°C일 때 1
C.F = cf1 × cf2 × cf3 -> Cf) 4.532 = 4.532 × 1 × 1
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비저항(ohm·cm)이란?
비저항은 물질의 고유저항
순수물질의 경우에는 그 비저항값이 알려져 있지만, 혼합물의 경우 여러가지 방법 있음
4 point probe방식의 면저항측정기를 이용할 경우 박막의 두께를 알고 있어야 함.
ohm/sq × Thickness(cm) = ohm·cm
면저항 측정기에는 두가지 가정
(가정1) 측정 면이 평면이면서 측정단자보다 충분히 넓은 면적이어야 한다.
(가정2) 측정하는 면저항의 기재가 막박형태 여야 한다.
두꺼워 질 수록 측정 양끝단에서의 전류 분포 및 이에 따른 전압분포가 달라진다
이는 면저항 특정기에서 사용하는 파라미터(제조사에서 정한 값으로 측정단자의 구조와 밀접한 관계)가
사용되는 허용 두께가 있을 것임
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참고 자료
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고효율 OLED 및 차세대 디스플레이 기술 반도체설계교육센터(IDEC)
Flexible Display 핵심기술 OTFT 및 OLED중심 경희대학교 ADRC
OLED 이론 및 제조 공정 실습교육과정 디스플레이기술교육센터
탑나노시스 설명
전자부품연구소 홈페이지
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