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NCD ALD 봉지기술에 의한 미래 폴더블/플렉서블 디스플레이

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스마트폰은 커브드에 이어 폴더블 스마트폰이 출시되고 모바일 기기의 폼팩터 경쟁이 시장의 화두로 떠오르고 있다. 삼성전자는 갤럭시 폴드와 갤럭시Z 플립으로써 화면을 안으로 접는 폼텍터를 적용하였으며, 화웨이는 메이트 X로써 화면을 바깥으로 펼치는 아웃폴딩 폼펙터를 새롭게 제시하였다. 또한 디스플레이를 안팎으로 접는 것을 넘어 두번, 세번씩 접는 롤러블 폼펙터의 공개도 진행이 되고 있다.
플렉서블 디스플레이는 유연한 기판 위에 구동소자, 표시소자, 그리고 이들 소자를 보호하기 위한 봉지막으로 구성이 된다. 기존에는 폴더블 디스플레이를 위한 봉지막을 형성하기 위해서 유/무기 적층구조의 봉지 기술이 적용되고 있으며, 무기막은 PECVD 방식을 사용하여 형성하고 있다.
취성이 약한 무기막은 연속적인 기계적 스트레스를 가했을 때 봉지특성이 저하될 수 있는 문제점을 가지고 있기 때문에 플렉서블 디스플레이 개발 초기에는 PECVD 방식 대비 두께가 얇으면서도 뛰어난 봉지특성을 보유하고 있는 ALD 방식의 무기막을 적용하는 것을 고려하였으나, 당시의 ALD 장비의 신뢰성 및 양산성에 문제로 인해 실제 생산에는 적용은 되지 못하였다.
하지만 원자층 증착 무기막의 뛰어난 봉지특성 때문에 오늘날 까지도 대학교, 연구소뿐만 아니라 디스플레이 업체에서 플렉서블 디바이스를 적용을 위한 원자층 증착 무기막 대한 개발 및 실제 작동을 고려한 수십 만회의 폴딩 평가 등이 진행되고 있다.
엔씨디의 대면적 ALD 증착 장비인 Lucida GD Series ALD가 설치되어 있는 고객사에서도 플렉서블 디스플레이에 PECVD 무기막 대신에 ALD Al2O3 무기막을 적용하여 folding 평가를 하여 실제적으로 디스플레이가 정상적으로 동작하는 지를 확인하였다. In-folding과 Out-folding용 디스플레이 소자는 5.85인치 AMOLED 패널로 봉지막의 구조는 30nm Al2O3 ALD/ 8㎛-Polyer/ 30nm Al2O3로 구성되어 있으며, RA 60℃/90% for 500hr의 신뢰성 평가 후에 2R로 디스플레이 on 상태에서 20만 번의 In-folding과 Out-folding을 평가를 진행하였다. Folding 평가시 디스플레이에는 암점 발생등의 문제가 전혀 발생하지 않았으며, Folding 평가를 진행한 후에 RA 60℃/90% for 48hr의 2차 신뢰성 평가를 진행한 다음 TFE(Thin Film Encapsulation) 상태를 관찰하였다. TFE는 2번의 신뢰성 평가와 20만회의 folding 평가를 진행하였음에도 TFE에서는 crack이 전혀 발생하지 않을 결과를 보였다.
폴더블폰에 적용을 위하여 엔씨디의 대면적 배치형 원자층 증착 장비를 사용하면 얇은 두께의 무기막으로도 기존보다 우수한 봉지특성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 여러 장을 한번에 공정할 수 있어 생산성을 해결할 수 있을 것으로 판단하고 있다. 즉 이전에 실제 양산에 적용하지 못한 장비의 신뢰성 및 생산성 문제를 모두 해결하였기 때문에 현재의 폴더블폰보다 매우 작은 곡률반경과 in/out-folding이 같이 필요한 미래의 플렉서블 디스플레이의 봉지막을 위해서 엔씨디의 대면적 원자층 증착장비는 우수한 솔루션을 제공할 것으로 기대하고 있다.