삼성디스플레이 Flexible AMOLED 수율을 결정짓는 요소는?

Flexible AMOLED 출시가 다가옴에 따라 2012년 연말까지 얼마나 많은 양의 제품이 생산될 수 있는지가 관심사이다. 삼성디스플레이가 개발중인 flexible AMOLED는 5.5인치로서 Galaxy Note2에 들어갈 예정이다.

삼성디스플레이에서 생산할 flexible AMOLED는 기판이 PI(polyimide)이기 때문에 휘어질 수 있으나, 초기 생산제품은encapsulation 상부에 thin glass가 부착되어 있어 기존 glass 방식과 동등한 외형이다. 디스플레이 자체의 두께는 수십um이나 보호필름과 thin glass가 부착되어 200um 전후가 될 것으로 예상된다.

기존 제품에 비해 한쪽 면만 유리 커버가 있어 외부 충격에도 파손될 확률이 매우 줄어들며, 또한 디스플레이의 두께가 줄어든 만큼 고용량의 배터리를 사용할 수 있는 장점이 있다.

그러나 현재 삼성디스플레이 flexible AMOLED가 가지고 있는 가장 큰 단점은 공급 가격이다. 기존 방식에 비해 수율이 50% 정도에 불과하기 때문에 제품 가격은 2배 정도가 될 것으로 추정된다. Set maker 입장에서 2배의 가격에 제품을 구입해야 하나marketing point에서는 기존 제품과 차별화가 어려우며, 또한 소비자 입장에서도 매력을 찾기가 어렵다.

삼성디스플레이에서 flexible AMOLED의 수율에 가장 큰 영향을 주는 부분은 크게 2가지가 있다. 첫 번째는 flexible AMOLED 제작에 필수적인 flexible encapsulation에 필요한 TFE (thin film encapsulation) 공정에서 발생하는 불량이 있으며, 두 번째는 완성된 flexible AMOLED를 유리 기판에서 분리할 때 발생하는 불량이다.

삼성디스플레이서 사용하는 TFE 기술은 Al₂O₃와 acryl을 총 7층으로 적층하여 방습하는 방식으로서 Al₂O₃는 sputtering 방식으로, acryl은 evaporation으로 증착하고 있다. Sputtering 공정 중에서는 plasma에 의해 OLED 소자가 손상을 받을 수 있으며, 또한 진공중의 고속 입자에 의해 고분자 acryl에 pinhole이 발생할 수 있는 점이다. Acryl은 monomer 상태로 진공에서 증발시킨 후 UV로 경화한다. 이 때 진공 chamber에 부착되어 있는 acryl에 의한 particle이 소자에 재부착되어 불량을 발생 시킬 수 있다.

현재 삼성디스플레이에서 사용중인 AMOLED 장비는 모두 유리기판을 사용하는 장비이기 때문에flexible한 PI에 소자를 제작하기 위해서는 carrier가 필요하여, solution 상태의 PI를 유리 기판에 coating한 후 경화 시켜 사용한다. 소자 제작이 완료되면 다시 PI 기판에 제작되어 있는 flexible AMOLED를 유리 기판에서 분리 시켜야 하며, 이때 불량이 발생할 수 있다.

삼성디스플레이에서는 PI 기판을 유리 기판에서 분리 시키기 위해 laser를 유리면에서 조사하여 유리기판에 접촉되어 있는 PI의 계면 수십 um를 완전 경화 시켜 분리 시킨다. 이때 경화의 균일성이 나쁘면 PI 기판을 분리할 때 유리기판과의 접합력에 의해 소자에 stress가 발생하여 TFT등에 영향을 줄 수 있다.

삼성디스플레이에서는 PI를 분리하는 공정에서의 불량은 많이 개선한 것으로 예상되나, 아직 TFE 공정에서는 수율 확보가 어려운 것으로 추정된다. 이를 해결하기 위해 Al₂O₃ 공정을 sputtering방식에서 ALD(atomic layer deposition) 방식으로 변경을 검토하고 있다.

삼성디스플레이의 PI 기판 분리용 장비는 AP System에서 공급하고 있으며, sputter 장비는 ULVAC, acryl evaporator 장비는SNU Precision사 제품을 사용하고 있다. ALD 장비는 원익시스템에서 공급하고 있다.

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