디스플레이 용어알기 2020.08.05

[디스플레이 용어알기] 59편: 투명폴리이미드 (CPI, Colorless Polyimide)

투명 폴리이미드(CPI)란 Colorless Polyimide의 약자로 투명한 PI를 의미하며, 최근 플렉시블 디스플레이에서 패널을 보호하기 위한 커버 윈도우 소재로 사용됩니다. CPI는 기존 폴리이미드(PI)가 가지고 있는 내화학성 및 내열성 특성은 유사하나 특유의 색을 띠는 단점이 있어, 화학적 구조를 달리하여 투명하게 개발되었습니다. ▲ 투명폴리이미드(좌)와 폴리이미드(우) 사진 기존 PI의 화학적 구조를 보면, 다수의 방향족(C6H6-, 정육각형 모양)을 가지고 있어 화학적, 열적 우수성을 갖게 되는데, 이러한 방향족은 가시광선 중 400∼500나노미터(nm) 파장을 흡수하는 성질로 인하여 시각적으로는 갈색을 띠게 됩니다. ▲ 폴리이미드 화학 구조식 (출처 : 위키피디아) 이를 투명화 시키기 위해서 PI 내 방향족을 트리플루오로메틸기(-CF3), 에테르기(-O-), 술폰기(-SO₂)와 같은 구조로 대체하거나 첨가하는 방식 등이 활용되고 있으며 기술적으로도 많은 노하우가 필요합니다. CPI는 플라스틱이라는 재료의 특성상 투명하고 얇게 가공이 가능하며 유연성이 좋아 폴더블이나 롤러블 등 플렉시블 디스플레이 패널을 보호하는 윈도우 커버로 적용되고 있습니다. 지난해 삼성디스플레이가 개발한 언브레이커블 디스플레이는 CPI를 커버 윈도우에 적용한 사례이며, 美 국방부 규격에 맞춰 실시한 UL(Underwriters Laboratory, 국제 안전인증 시험기관)의 내구성 테스트도 통과했습니다. 그리고, 갤럭시 폴드 모델에도 적용되어 상용화되었습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.30

[디스플레이 용어알기] 58편: 폴리이미드 (PI, Polyimide)

폴리이미드는 열 안정성이 높은 고분자 물질로 우수한 기계적 강도, 높은 내열성, 전기절연성 등의 특성 덕분에 디스플레이를 비롯해 태양전지, 메모리 등 전기/전자 및 IT 분야에서 다양하게 활용됩니다. 특히 타 소재에 비해 가벼울 뿐 아니라 휘어지는 유연성까지 갖춰 제품의 경량화 소형화가 가능합니다. 폴리이미드는 디스플레이 제조 시 기판이나 커버 윈도우 등 다양한 곳에 활용되고 있습니다. ▲ 폴리이미드(Polyimide) 사진 일반적인 디스플레이의 경우 제조 과정에서 유리 기판을 사용하는데, 휘어져야 하는 플렉시블 OLED는 딱딱한 유리 기판 대신 유연한 폴리이미드를 사용하여 제조합니다. 플렉시블 OLED 제조공정을 살펴보면, 먼저 캐리어 글라스라고 불리는 유리 기판 위에 PI 물질을 도포한 후, TFT와 증착, 봉지 공정을 거친 뒤 레이저로 캐리어 글라스를 떼어내는 방식입니다. 디스플레이 기판은 고온에서 제조하는 공정 기술을 견뎌야 하기 때문에 내열성이 중요합니다. 폴리이미드는 영하 273 ~ 영상 400도까지 물성이 변하지 않는 만큼 내열성이 뛰어납니다. (출처: 네이버 두산백과) 또한 플라스틱 소재라 가볍고 유연해 플렉시블 OLED 제조 시 기판으로 사용하기 적절합니다. 폴리이미드는 깨지지 않고 자유롭게 휘거나 접을 수 있어, 디스플레이 커버 윈도우 소재로도 각광받고 있습니다. 폴리이미드 고유의 색상인 노란색을 제거하여, 투명하게 구현하는 방식으로 사용되고 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.08

[디스플레이 용어알기] 57편: UTG (Ultra Thin Glass)

디스플레이 산업에서 UTG(Ultra Thin Glass)란 디스플레이 커버 윈도우에 사용되는 초박형 강화유리 소재 부품을 의미합니다. UTG는 두께가 약 100㎛(마이크로미터) 미만으로 매우 얇아 유연하게 접을 수 있을 뿐만 아니라 긁힘에 강한 유리 소재의 특성을 함께 가지고 있어, 폴더블 디스플레이용 윈도우로서 사용성과 디자인 수준을 모두 높일 수 있다는 장점이 있습니다. 디스플레이 커버 윈도우 (Display Cover Window) 디스플레이 패널의 화면부를 외부의 영향으로부터 보호하는 역할. 디스플레이의 화면을 우리 눈에 그대로 전달해 주어야 하므로 높은 투명도가 필요하며, 깨짐, 긁힘이 적어야 해 높은 내구성이 필요한 소재를 사용. ※ 참고자료 : [톺아보기] 디스플레이 커버 윈도우 ▲ UTG(Ultra Thin Glass) 사진 갤럭시Z플립에 사용된 삼성디스플레이 UTG의 두께는 약 30㎛로 기존의 일반(Rigid) OLED 유리 윈도우 두께인 0.5㎜(500㎛) 수준보다 훨씬 얇기 때문에, 물체를 접을 때 접는 부위에 발생하는 응력이 작아져 유연하게 폴딩이 가능합니다. 이는 종이의 두께가 얇을수록 접기 쉬운 원리와 같습니다. 폴더블 디스플레이에 사용되는 UTG는 얇아야 할 뿐만 아니라 접었다 폈을 때 원형 복원이 이루어져야 하고, 동시에 외부의 충격에 강해야 하므로 내구성을 높이는 강화 공정이 중요합니다. 따라서 UTG는 얇게 가공된 유리에 유연성과 내구성을 높이는 강화 공정을 거쳐 완성합니다. UTG는 유리 소재의 특장점을 갖추고 있는 동시에 유연하게 접고 펼 수 있어서 향후 다양한 폴더블 디바이스에 적용될 전망입니다.
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디스플레이 용어알기 2020.07.03

[디스플레이 용어알기] 56편: 디지타이저(Digitizer)

디지타이저란 스마트폰, 태블릿PC 등 IT 장치에서 펜 등 도구의 움직임을 디지털 신호로 변환하여 주는 입력장치를 의미합니다. 디지타이저는 갤럭시 노트 시리즈에 적용된 펜이 실제 펜을 사용하는 것과 같은 섬세한 표현이 가능해지면서 사람들에게 많이 알려지게 되었습니다. 구성 요소는 전자기장을 발생시키는 펜, 자기장을 감지하는 기판으로 이루어져 있으며 전자기장 유도방식으로 작동합니다. 전자기장을 발생시키는 펜의 위치가 이동하면서 기판과 상호 작용으로 발생한 전자기장의 변화를 감지합니다. 이를 통해 기판에 가까워지는 펜의 높낮이와 위치를 인식할 수 있어 섬세한 표현이 가능하고, 얇은 펜을 사용하기에 정밀한 좌표를 입력할 수 있습니다. ▲갤럭시 노트에 적용된 디지타이저 (출처 : 삼성전자 뉴스룸) 자기장을 인식하는 센서 기판의 제조는 얇은 판에 전기적 배선을 형성시킨 것인데 디스플레이 제조과정과 유사하게 노광, 현상, 식각 등의 과정을 거쳐 만드는 것이 일반적입니다. 이렇게 제작된 디지타이저 센서 기판은 디스플레이 패널 아랫 면에 부착되며 반대편인 윗면에는 커버 윈도우가 접착됩니다. 한편, 널리 사용되는 정전용량 방식의 입력장치인 터치스크린패널(TSP)는 디지타이저와 다르게 디스플레이 윗면에 부착되거나 디스플레이 속에 내장되고 있습니다. ※ 참고자료 : 터치스크린패널(TSP)
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디스플레이 용어알기 2020.06.24

[디스플레이 용어알기] 55편: 이방성 도전 필름(ACF)

ACF(Anisotropic Conductive Film)란? 특정한 방향으로만 전기를 통하도록 만들어진 필름을 말하며, 1977년 일본 소니가 전자계산기를 만들 때 처음으로 상용화 되었다고 합니다. ACF는 전기가 흐르지 않는 접착제와 전기가 흐를 수 있는 미세한 입자를 혼합시켜 얇은 필름 형태로 만들어졌으며, 연결하고자 하는 부품 사이에 위치시킨 후 압착하면 ACF로 연결된 부품들이 상호 전기가 통하도록 해주는 기능을 합니다. 전도성을 띄는 입자는 지름이 3∼15㎛로 미세하며, ACF 전체 부피 중 0.5∼5% 수준을 차지하고, 폴리머 입자를 전기가 통하는 금속재료인 Au, Ni, Pd 등을 Coating하는 방식으로 만들어집니다. 또 다른 주재료는 접착물질이며 가열하여 형태를 변형시킬 수 있는 열가소성 소재(스타이렌 부타디엔, 폴리비닐 부틸렌 등)와 열을 가해도 형태가 변하지 않는 열경화성 소재(에폭시 수지, 폴리우레탄, 아크릴 수지)가 사용되는데 이중 열경화성 소재가 널리 사용되고 있습니다. 주요 특성으로는 전도성, 절연성, 접착성 3가지를 들 수 있습니다. 전기 회로를 연결하므로 부품 압착 방향으로는 전기가 흐르게 하는 전도성, 압착의 수직 방향으로는 전기가 흐르지 않도록 하는 절연성을 가지고 있습니다(그림 참고). 방향에 따라 전도성이 다르므로 이방성이라는 명칭이 사용됩니다. 또한, 전기부품 간에 전기가 원활히 흐르기 위해 부품들이 잘 달라붙게 하는 부착성을 가지고 있습니다. ACF는 얇은 필름 형태의 전선이므로 두께가 얇고 정교한 IT 제품에 널리 사용되고 있으며, 디스플레이 제조 과정에서는 디스플레이 패널과 DDI, PCB, FPCB 등의 전기부품을 전기적으로 연결하는 모듈 공정에서 사용됩니다.
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디스플레이 용어알기 2020.06.09

[디스플레이 용어알기] 54편: OCA/OCR (광학용 접착소재)

디스플레이에는 핵심 부품인 디스플레이 패널 위에 Polarizer, TPS, Cover Window 등 필요에 따라 다양한 부품들이 부착됩니다. 여러 종류의 부품 부착으로 인해 빛의 손실이나 반사를 최소화하기 위해 사용하는 소재가 바로 ‘광학용 접착소재‘입니다. OCA/OCR이 갖춰야 할 주요 특성과 배경을 자세히 살펴보면, 빛은 재질이 다른 층을 만났을 때 굴절하거나 반사되는 성질을 가지고 있습니다. 디스플레이에서도 빛이 공기(제품 내 Air Gap, 대기), 유리(Window) 등을 만나면서 반사와 굴절 현상이 발생하며 이로 인해 디스플레이의 시인성이 저하되는 현상을 초래할 수 있습니다. 이러한 문제를 최소화하기 위해 디스플레이 제품 내에 Air Gap을 통과 전후와 비슷한 광학 성질을 갖춘 재질(광학용 접착제)로 채워주는 것입니다. 그리고, 색과 명암을 표현하는 디스플레이에 사용되는 접착소재이므로 빛의 변화가 최소화되도록 높은 투명성이 필요합니다. 또한 접착 시점의 투명성이 시간 경과에 따라 변하지 않도록 지속되어야 합니다. 광학적 접착소재에도 다양한 성분이 있습니다. 주로 사용되는 접착소재로는 아크릴(Acryl)계, 실리콘(Silicone)계, 우레탄(Urethane)계 등의 성분이며, 이 중에서 아크릴 계열의 접착소재가 투명성도 좋으며 UV를 통해 빠르게 경화시킬 수 있어 가장 널리 사용됩니다. 또한, 접착소재는 형태에 따라 분류할 수 있는데, 정해진 양면테이프와 같은 필름 형태를 OCA(Optically Clear Adhesive)라고 부르며, 비정형의 액상 형태를 OCR(Optically Clear Resin)이라고 합니다. 일반적으로 OCA는 형태가 있기에 작업성이 우수하며 표면에 고르게 부착되는 장점이 있고, 액상인 OCR의 경우에는 부품 미세한 공기층 제거에 효과적인 특징을 가지고 있습니다. 광학용 접착소재는 디스플레이 외에도 광학적 특성이 필요한 분야에 널리 사용되는데 대표적인 예는 자동차 산업입니다. 자동차 전면 유리에 파손…
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디스플레이 용어알기 2020.05.27

[디스플레이 용어알기] 53편: COG, COF, COP

디스플레이 패널이 작동되려면 DDI(디스플레이 드라이버 IC)라는 작은 반도체 칩이 사용됩니다. DDI는 TFT에 신호를 전달해 픽셀을 제어하는 역할을 하며, 스마트폰과 같은 제품의 AP와 패널 사이의 신호 통로 역할을 합니다. COG, COF, COP는 이런 DDI를 디스플레이 또는 인쇄회로 기판에 연결하는 형태나 방식을 말하는 용어입니다. 디스플레이 패널에 사용되는 기판에 드라이버 IC를 부착할 때는, 기판의 종류나 부착 방법에 따라 다른 기술이 적용됩니다. COG (Chip On Glass)는 디스플레이 유리 기판 위에 직접 드라이버 IC를 탑재하는 방식입니다. COF (Chip On Film)는 드라이버 IC가 실장 된 박막인쇄회로가 형성된 필름을 말하는 것으로, 이 필름을 디스플레이 기판과 FPCB에 연결합니다. 얇은 필름 타입 위에 부착하기 때문에 필름을 말거나 접을 수 있어, 패널이 탑재되는 제품의 두께나 크기를 줄이는 유연한 설계가 가능합니다. COP (Chip On Plastic)는 디스플레이 기판으로 사용되는 유연한 PI(폴리이미드)에 드라이버 IC를 직접 부착하는 방식입니다. COF와 COP는 유연한 소재의 필름과 폴리이미드 기판에 DDI를 부착하는 만큼 플렉시블 디스플레이나 풀 스크린 등에 주로 활용하는 방식입니다. 유연한 소재에 적용하기 때문에 제품의 상하단 베젤을 줄이는 등 공간 활용성이 우수합니다.
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디스플레이 용어알기 2020.05.13

[디스플레이 용어알기] 52편: 모듈 (Module)

OLED 모듈은 셀 공정(51편)을 거친 개별 디스플레이용 패널이 최종 제품(스마트폰, 노트북, 스마트워치 등)에서 구동할 수 있도록 한 디스플레이 단위 부품을 의미합니다.  OLED 모듈은 Cell공정을 거친 디스플레이 패널에 영상신호처리 반도체(DDI)와 연결 케이블(FPCB)이 최종 제품과 상호연동할 수 있도록 전기적으로 접속되어 있으며 전면에는 디스플레이를 외력으로부터 보호하기 위한 윈도우(보호 커버)와 빛이 특정 방향으로만 발산되도록 하는 편광판(Polarizer)이 부착되어 있습니다. 사양에 따라 TSP(Touch Screen Panel), 지문인식센서 등 다양한 부품이 추가로 부착된 경우도 있습니다.
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디스플레이 용어알기 2020.05.07

[디스플레이 용어알기] 51편: 셀 공정 (OLED Cell)

OLED Cell은 FAB 제조 과정인 TFT(Thin Film Transistor, 기판), Evaporation(증착) 및 Encapsulation(봉지) 공정을 차례로 거쳐 만들어진 큰 Size의 디스플레이 기판에서 불필요한 부분을 제거하고 최종 제품 용도에 맞춰 적절한 크기로 잘라낸 상태를 말합니다.  즉, 효율적인 생산을 위해 대형으로 FAB 제조 과정이 진행된 디스플레이 원장 기판을 제품 크기가 큰 노트북, 태블릿의 경우 수 개에서 수십 개로, 그리고 스마트폰이나 스마트워치와 같이 제품 크기가 작은 경우 수십 개에서 수백 개로 잘라진 독립적인 디스플레이 기판을 의미합니다. 이러한 Cell을 만드는 과정은 디스플레이 기판을 절단하는 과정이 주요 공정이며 절단 과정에서는 테두리가 날카로운 Wheel 또는 Laser를 주로 활용합니다. 제품군별로 절단 방법이 다른데 Rigid OLED의 경우 단단한 유리 소재인 원장 기판을 절단할 때는 다이아몬드 소재 Wheel이 주로 사용됩니다. 갈수록 적용범위가 넓어지고 있는 Flexible OLED의 경우 가공성이 좋은 Laser가 주로 사용됩니다. Flexible OLED는 PI 원장을 유리 받침 위에 부착시킨 후 TFT 기판을 형성시키는데, 달라붙어 있는 받침과 PI 기판을 떼어내는 과정도 Cell을 만드는 과정 중에 진행됩니다. 이렇게 단위 Cell은 최종 제품의 모양에 맞춰 다양한 크기와 모양으로 가공이 완료되면, 다음 공정인 Module공정으로 투입됩니다.
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디스플레이 용어알기 2020.04.14

[디스플레이 용어알기] 50편: 박막봉지 (TFE, Thin Film Encapsulation) 공정

박막봉지는 플렉시블 OLED 패널에서 진행하는 봉지(인캡슐레이션) 공정입니다. 지난 49편에서 설명했듯이, 봉지 공법은 OLED의 유기물질에 산소와 수분을 차단하기 위한 공정입니다. [디스플레이 용어알기] 49편. 인캡슐레이션(Encapsulation) 공정 일반 OLED (Rigid OLED)의 경우 Glass를 기판으로 사용하므로 봉지 공정 역시 증착이 완료된 LTPS 기판 위에 Glass를 사용하여 덮고, 테두리 부분에 Seal을 발라 합착하여 산소와 수분이 들어오지 못하도록 밀봉합니다. 그런데 플렉시블 OLED는 패널이 휘어져야 하기 때문에 Glass 대신 유연한 폴리이미드 소재의 기판을 사용합니다. 따라서 봉지 공정 역시 일반 OLED와는 달리 유연성을 갖도록 제작해야 합니다. 이를 위해 진행하는 것이 바로 박막봉지입니다. 박막봉지는 증착 단계가 끝난 패널에 박막 봉지 소재를 얇게 성막(막을 입히는 것)하기 때문에 일체형 봉지라고 볼 수 있습니다. 단일층으로 덮는 일반 봉지 공정과는 달리 박막봉지는 무기막/유기막으로 이루어진 여러개의 층으로 구성되어 있습니다. 무기막은 수분과 공기 침투를 잘 막아내는 특성을 지녔으나 소재 특성상 파티클(작은 먼지)이 존재합니다. 이런 파티클 때문에 핀홀이라 불리는 구멍이 생겨 무기막 단일층만 사용하게 되면 공기와 수분이 빠르게 침투하여 암점이 생기게 됩니다. 따라서 무기막과 유기막을 번갈아 성막하여 위, 아래 무기막의 구멍을 공간적으로 분리시키면 침투 경로가 길어져서 공기와 수분이 발광층까지 도달하지 못하게 됩니다. 여기서 유기막의 역할은, 먼저 성막된 무기막의 파티클을 잘 둘러싸서 평평하게 만들어, 두번째 무기막이 성막될 때 아래 파티클의 영향으로 구멍이 생기는 것을 최소화 해 주는 것입니다.
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