[기고] 수분과 산소에 취약한 유기물을 보호하라, 다양한 OLED 봉지공정(Encapsulation)

“사외필진의 글은 LG디스플레이의 공식입장과 다를 수 있습니다.”

글: 유비산업리서치 장현준 연구원

OLED 디스플레이는 수분과 산소에 노출되면 픽셀 수축(Pixel Shrinkage)과 암점(Dark Spot), 전극 산화 등의 문제가 발생합니다. 이를 방지하기 위해서 OLED 디스플레이의 봉지공정(Encapsulation)은 필수적입니다.

봉지공정(Encapsulation)에서 가장 중요한 요소는 WVTR(Water Vapor Transmission Rate, g/m2day)인데요. 이는 하루에 단위면적당 수분이 침투하는 정도를 나타냅니다. 일반적인 포장재의 경우 약 10-1이하, LCD는 10-2이하의 WVTR이 요구되지만 수분과 산소에 민감함 OLED는 10-6이하로 높은 수준의 WVTR이 요구됩니다.

OLED 디스플레이에 적용되고 있는 봉지공정(Encapsulation)은 크게 3가지로 구분됩니다. 미세유리 봉지공정(Frit Glass Encapsulation)과 박막 봉지공정(Thin Film Encapsulation), 하이브리드(Hybrid) 봉지공정(Encapsulation)입니다. 점차 영향력을 더해가는 OLED 디스플레이에 적용될 수 있는 봉지공정(Encapsulation) 별 진행 과정과 특징을 알아보겠습니다.

 OLED디스플레이의 다양한 봉지공정(Encapsulation) 방법

1) 미세유리 봉지공정(Frit Glass Encapsulation)

미세유리 봉지공정(Frit Glass Encapsulation)은 소자 주변에 미세유리(Frit Glass)를 도포한 후 봉지유리(Encapsulation Glass)를 합착하고 레이저로 미세유리(Frit Glass)를 녹여 소자와 봉지유리(Encapsulation Glass)를 밀봉하는 공정으로 초기 OLED(Rigid OLED) 제품에 적용되었습니다.

2) 박막 봉지공정(Thin Film Encapsulation)

박막 봉지공정(TFE, Thin Film Encapsulation)은 무기물과 유기물을 차례대로 적층하는 구조입니다. 초기에는 11개의 다층으로 적층되었으나 기술이 발전되면서 최근에는 3개 층으로 감소했습니다. 얇은 두께로 봉지공정(Encapsulation)을 할 수 있는 장점이 있으며, 통상 플라스틱 OLED(Plastic OLED)에 적용되고 있습니다.

3) 하이브리드 봉지공정(Hybrid Encapsulation)

하이브리드 봉지공정(Hybrid Encapsulation)은 최소한의 유 무기 적층(무기 단일 막 또는 유 무기적층)에 장벽 필름(Barrier Film)을 합착하는 구조로 대면적 OLED 디스플레이에 적합한 것으로 알려져 있습니다.

차세대 OLED 디스플레이엔 어떤 봉지공정(Encapsulation)이 필요할까?

이처럼 OLED 디스플레이는 각각의 특징에 맞는 봉지공정(Encapsulation)을 거쳐 양산되고 있지만, 차세대 OLED로 개발 중인 폴더블, 롤러블, 투명디스플레이에 적용되기 위해선 다양한 이슈들이 존재합니다. 폴더블과 롤러블 구현을 위해서는 더 얇은 두께와 10-6 이하의 WVTR(Water Vapor Transmission Rate)을 구현함과 동시에 구부러짐에 대한 신뢰성을 확보해야 합니다.

또한, 대면적에서는 박막 봉지공정(TFE)은 양산성이 낮고, 미세유리 봉지공정(Frit Glass Encapsulation)은 대면적에서 쉽게 깨지기 때문에 하이브리드 봉지공정(Hybrid Encapsulation) 적용이 필수적입니다. 현재의 대면적 OLED는 배면 발광(Bottom Emission Type)으로 빛이 유리 기판 방향으로 나오기 때문에 금속박(Metal Foil)을 장벽 필름(Barrier Film)으로 적용할 수 있지만, 투명 디스플레이 또는 전면 발광 (Top Emission)으로 개발이 된다면 투명한 장벽 필름(Barrier Film)의 개발이 필요합니다.

이처럼 차세대 OLED로 개발 중인 제품들이 양산에 성공하기 위해서는 각각의 특성에 최적화된 봉지공정(Encapsulation) 개발이 적극적으로 이루어 져야 할 것으로 예상합니다.

 “사외필진의 글은 LG디스플레이의 공식입장과 다를 수 있습니다.”