6 장. 플렉시블디스플레이 1
플렉시블디스플레이 플렉시블디스플레이모식도 2
플렉시블디스플레이 플렉시블디스플레이의분류 3
플렉시블디스플레이 1) Durable : 얇고가벼우면서 (thin & light) 깨지지않는디스플레이, 플렉시블디스플레이의가장초기형태로서기판만유리에서유연한소재로바뀐형태로기존휴대용제품의견고한외곽은그대로사용하나제품의두께, 무게, 신뢰성을혁신적으로향상시킨형태의디스플레이를말한다. 2) Bendable & Conformal : 휘어지고, 일정부분디자인이자유로운디스플레이, 디자인을자유롭게구현할수있다는것이핵심으로서휘어진형태를지속적으로유지할수있고디스플레이외곽디자인을자유롭게하여패션개념이가미된새로운형태의모바일제품을비롯해평면이아닌공간이나자투리공간을최대한활용한새로운개념의제품을만들어낼수있다. 3) Flexible : 플렉시블디스플레이가추구하는궁극적인형태로서두루마리형태처럼자유롭게말수있는디스플레이, 자유롭게접고말수있는디스플레이로최소한의공간을활용하면서도대화면을구현할수있는공간절약형신개념의제품을만들어낼수있다. 4) Disposable : 종이를대체할수있는초저가디스플레이, 프린팅프로세서를기본으로하여롤투롤 (roll-to-roll) 공정기술로연속적인제품을생산함으로서초저가구현이가능해지고일반종이인쇄물을대체하는신규제품을만들어내고일회성제품으로쉽게사고임의로폐기할수있는디스플레이구현이가능하다. 4
플렉시블디스플레이 1) 기판기술 (Substrate) : plastic film, metal foil, thin glass 2) 구동소자기술 (TFT Array) : a-si TFT, poly-si TFT, Organic TFT 3) 디스플레이모드기술 (Display Mode) : LCD, OLED, Electrophoretic 5
플렉시블디스플레이 Flexible display 응용분야별발전전망 6
플렉시블디스플레이의재료및요구특성 플라스틱기판 플렉시블디스플레이의제조공정발전방향 7
Tg ( ) 디스플레이공학 플라스틱기판의분류 플라스틱기판의분류 400 350 300 250 200 150 100 50 0 PET PEN PEEK PC Polyarylate PES PAR PI 8
플라스틱기판의종류 플라스틱기판의종류및제조업체 플라스틱종류색상제조업체 Polyethylene terephtalate Polyethylene naphtalate Polycarbonate Polyethylene sulfonate Transparent Transparent Transparent Transparent General Atomics (USA) Mitsubishi Chem.(Japan) DuPont Teijin Film(Japan) Teijin Film(Japan) GE(USA) Mitsubishi Eng.(Japan) Sumitomo Bakelite(Japan) i-component(korea) Arylite Transparent Ferrania Image System(Italy) Polyimide Yellow/Transparent DuPont(USA) Mitsubishi Gas(Japan) Polynorbonene Transparent JSR(Japan) 9
플라스틱기판 플라스틱기판별물성치비교표 10
플라스틱기판구조 Barrier layer Vitex 사에서개발한 flash evaporation 기술 11
플라스틱기판의요구특성 PEN 기판의치수안정성변화 12
낮은열팽창계수 (CTE) 열팽창계수차이로인해생긴박막의균열및박리현상 13
높은베리어특성 MOCON 사의투습도평가장비개념도 14
강직성 Plastic lift-off 공정 15
내구성 (Durability) 플라스틱기판의기계적시험방법 16
내구성 (Durability) 100nm ITO 가코팅된플라스틱기판에서의 crack 진행과정 ( :100nm, :50nm) 17
용도별요구특성 Multi Layer Barriers 응용분야별베리어막요구특성치 18
프린팅공정기술 Printing method Viscosity (Pas) Layer thickness (μm) Feature size (μm) Registration (μm) Throughput (m 2 /s) Gravure 0.01 0.2 <0.1 8 75 >20 3 60 Flexography 0.05 0.5 0.04 2.5 80 >200 3 30 Offset 5 100 0.5 2 10 50 >10 3 30 Screen 0.5 50 0.015 100 20 100 >25 2 3 Ink-jet 0.001 0.04 0.05 20 20 50 5 20 0.01 0.5 19
프린팅공정기술 잉크젯프린팅에의한 OTFT printed array of 300 μm polythiophene (Xerox/PARC) 20
프린팅공정기술 Laser transfer patterning 공정개략도 21
프린팅공정기술 기존의전통적인제조공정과미래프린팅제조공정 22
스크린프린팅 (Screen printing) 스크린프린팅공정개략도및스크린프린팅장비 23
그라비어프린팅 (Gravure printing) 그라비어프린팅공정개략도 플렉소그래피프린팅공정개략도및플렉소그래피프린팅된기판 24
옵셋리소그래피프린팅 옵셋리소그래피프린팅공정개략도 25
잉크젯프린팅 (Ink-jet printing) 연속잉크젯프린팅모식도 Drop-on-Demand piezo ink-jet 및 thermal ink-jet 원리 26
잉크젯프린팅 (Ink-jet printing) Roll-to-roll 공정의단순화된 schematic diagram [1. Treatment & coating process 2. Pattern print (organic/metallic, etc.) 3. Inspection & monitoring]. (a) Discrete process : 각각의공정이보조 roll 에의해전체적으로연결, (b) Integrated process: 개별 process 가연속적으로전체공정내에존재함 27
잉크젯프린팅 (Ink-jet printing) a) Applied Film 사의롤투롤진공증착시스템, (b) Hewrett-Packard 사의롤투롤임프린트리소그래피설비 28
잉크젯프린팅 (Ink-jet printing) Mass printing 연속공정에의한유기트랜지스터소자제작공정도 선간격 20 μm 및전자회로의기능성선폭 75 μm 를구현한그라비어인쇄패턴 (VTT) 29
잉크젯프린팅 (Ink-jet printing) (a) Eastman Kodak 사에서발표한 cholesteric liquid crystal display 의롤투롤제조공정, (b) SiPix 사의전기영동필름의롤투롤제조공정 30
구동소자기술 31
프로토타입플렉시블디스플레이 2.5-inch prototype display [16.8 million colors at a 120 x 160 pixel resolution (80 ppi, 318-mm pixel pitch), is 0.3 mm thick and weighs 1.5 grams without the driver] 32
전도성유기물 ( 공액성분자 ) 의전도원리 전도성고분자와재료별전도성 33
전도성유기물 ( 공액성분자 ) 의전도원리 Bond dimerization Energy band gap by Peierls 34
유기박막트랜지스터 (OTFT) 의동작원리 OTFT 구조및동작메커니즘 35
유기박막트랜지스터성능평가인자 OTFT 소자의 ID-VG output 특성그래프 36
유기반도체재료연구방향 유기박막트랜지스터구조및관련유기물재료 37
유기반도체재료연구방향 P3HT 의배향차이에대한 WAXS(Wide Angle X-ray Scattering) 이미지및실리콘옥사이드게이트절연막을사용하였을때의 P3HT regioregularity 와전하이동도사이의관계 38
유기반도체재료연구방향 유기반도체분자구조및기술발전추이 39
유기반도체재료기술개발동향 p 형진공증착용재료 40
유기반도체재료기술개발동향 p 형용액공정용재료 41
유기반도체재료기술개발동향 n 형진공증착용재료 BBL 분자구조 Material Mobility (cm 2 /Vs) On/Off ratio 0.6 10 7 1.83 10 4 0.6-0.11 10 5 42
유기절연체의분극현상 <OTFT 소자의계면분극모형 > < 분극현상의종류 > 43
유기절연체재료기술개발동향 유기절연체특성 ( 진공증착용유기반도체적용 ) 유기절연체 반도체 이동도 (cm 2 /Vs) 기판 Polyimide 펜타센 0.27~0.71 PES Polyimide 펜타센 0.27~0.71 Polyimide Polyimide 펜타센 0.3 PEN Cross-linked PVP 펜타센 0.06 PEN Cross-linked PVP 펜타센 1.2 PES Crosslinked PVP 펜타센 1.3 PES PS 펜타센 0.16 Glass PS Tetracene 0.2 Si wafer PVP 펜타센 0.2 Paper PVP NTCDA 0.02 Si wafer PMMA 펜타센 0.01 Si wafer Poly(chloro-p-xylene) 펜타센 10-4~5 Glass Polyimide/SiO 2 펜타센 0.75 Si wafer polyacrylate/al 2 O 3 펜타센 0.01 PEN 44
유기절연체재료기술개발동향 유기절연체특성 ( 용액공정용유기반도체적용 ) 유기절연체반도체이동도 (cm 2 /Vs) 기판 Polyimide Polythiophene 10-5 Glass PHEMA P3HT 0.1 Glass PVCN, Epoxy/ PMMA PMMA, cross-linked PVP, PHEMA, PS CYPEL, PVP, PVOH PEDOT, PPy NA PET, PP P3HT 10-3 Glass P3BT 0.04 Polyimide PMMA P3HT 0.001 PET PMMA blend P3HT 0.02 PET BCB Poly(4-methylstyrene) Polyfluorene copolymer PTPTP, F15- NTCDI 10-4 Glass 0.02 Glass Polymer photoresist P3HT 0.003 Polyimide Cross-linked PVP F8T2 0.1 Glass 45
플렉시블기판을이용한유기박막트랜지스터 플렉시블기판및박막트랜지스터를이용한 OLED 시연 46
전자종이디스플레이의구조및동작원리 전자종이구현을위한기술개발동향 47
전자종이의특징 전자종이의다양한형태 48
전자종이의구현기술 전기영동디스플레이의구동원리 49
Encapsulated EPD Encapsulated 전기영동디스플레이구동원리 50
Encapsulated EPD 컬러전기영동디스플레이 51
마이크로컵 (microcup) EPD SiPix imaging 이선보인신용카드적용예 52
마이크로컵 (microcup) EPD Microcup 전기영동디스플레이구동원리 53
마이크로컵 (microcup) EPD Microcup 전기영동디스플레이제조공정 마이크로엠보싱공정을통한마이크로컵제작 54
마이크로컵 (microcup) EPD 마이크로컵전기영동디스플레이컬러구현원리 SiPix 사의수동, 능동구동형전기영동디스플레이모식도 55
마이크로컵 (microcup) EPD 마이크로컵 vs 마이크로캡슐형전기영동디스플레이비교 56
In-plain EPD In-plain EPD 구동원리 57
In-plain EPD In-plain EPD 컬러구현원리 58
Quick-response liquid powder display(qr-lpd) Bridgestone`s QR-LPD 59
Quick-response liquid powder display(qr-lpd) QR-LPD 의구동원리 Response of reflectivity 60
Quick-response liquid powder display(qr-lpd) QR-LPD`s Detector angule LG 전자의 QR-LPD 61
Quick-response liquid powder display(qr-lpd) 컬러 QR-LPD 62
Gyricon display Gyricon 디스플레이구조및재료 63
Gyricon display Gyricon 디스플레이구동원리 64
Gyricon display Gyricon 디스플레이의다양한구현형태 65
전기습윤디스플레이구동원리 전기습윤방식으로구현한이미지 (SID2006) 66
전기습윤디스플레이구동원리 67
Electrowetting display (EWD) 반사형전기습윤방식의구동원리 (a) 및 4 개픽셀에구현된이미지 (b) (a) (b) 68
Electrowetting display (EWD) 발광형전기습윤방식의구동원리 69
Electrowetting display (EWD) 발광형전기습윤을이용한전자종이 다양한디스플레이방식과의전력비교 70
Electrowetting display (EWD) 전기습윤디스플레이구동 scheme 71
Electrowetting display (EWD) 컬러필터를이용한컬러구현방법 전기습윤컬러디스플레이구조및색범위 72
Cholesteric LC Display (Planar state) (Focal conic state) 콜레스테릭액정의상태변화 콜레스테릭 LCD 의구동원리 73
Cholesteric LC Display 액정모드를이용한전자종이 일반액정모드 모드기술관련사 단일액정혹은액정적층방식 액정분산방식 TN, FSTN, VA, IPS BTN (Bistable Twisted Nematic) ZBD (Zenithal Bistable Display) SSFLC (Surface Stabilized FLC) Ch-LC (Cholesteric LC) PDLC (Polymer Dispersed LC) Softpixel, Samsung Sharp/Seiko-Epson/ Matsushita Nemoptic ZBD Kent/Nanox/ Matsushita/Fujitsu ASET 74
Cholesteric LC Display 액정모드에따른전자종이구현성능비교 항목 News paper Ch-LC PDLC BTN Reflectivity > 60% 30 40% 15 25% 30 40% Color Mono/Full 4,096 Yes C/F필요 Response Time - 30 100ms < 100ms 30 100ms Contrast 10:1 20 30:1 10:1 18:1 Driving - Passive passive Passive Voltage - > 40V > 10V 15V Flexibility Yes Yes Yes - 75
Cholesteric LC Display 콜레스테릭컬러 LCD 구조및디스플레이이미지 76
Cholesteric LC Display 백, 흑구현시 ( 반투과형타입 ) 77
Cholesteric LC Display 컬러필터를이용한컬러구현시 ( 반투과형타입 ) 78
Cholesteric LC Display 콜레스테릭액정소자구현원리및굴절률이방성에따른선택반사파장 79
콜레스테릭 LCD 를이용한다양한시제품 80
다양한방식의전자종이성능비교 81
플렉시블디스플레이의연구동향및전망 플렉시블디스플레이진화개념도 82
플렉시블디스플레이기술로드맵 출처 : 차세대정보디스플레이기술로드맵 (2006) 83
전자종이 (E-paper) 세계시장규모 84
전자종이시장연평균성장률및단가 시장조사업체연평균성장률 (%) 단가 ( 달러 / 대 ) 2004 년 2010 년 isupply 124.8 7 0.7 STEMI 86.9-0.16 Fuji Chimera 64.5 100 40 < 출처 : 전자종이, KISTI R&D 전략과제사전타당성분석, 2005> 85
E-ink 응용기술개발동향 World s First Mobile Phone with EPDs "MOTOFONE" Polymer Vision s Cellular-Book" with rollable display 86
E-ink 응용기술개발동향 Seiko 사의손목시계 Sony 사의전자책 Librie 미래의전자종이신문 87
국내의연구개발동향 LG Philips LCD 와 E-ink 사가공동개발한컬러전자종이 삼성전자가 SID2007 에서발표한전자종이 ( 좌 : 40 인치 E-paper, 우 : 14.3 인치컬러 E-paper) 88
국내의연구개발동향 소프트픽셀사의플렉시블디스플레이제품 89
해외의연구개발동향 E-ink 사의전자잉크공급체인 (supply chain) 90
해외의연구개발동향 Toppan 프린팅사가구현한전자종이신문 Hitachi 사가개발한컬러전자종이 91
전자종이제품개발이력 92
전자종이제품개발이력 < 출처 : Nikkei Electronics Asia, 전자종이시장이커진다, 2006> 93