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[iMiD 2017] LG Display, Spur Development of 77 inch transparent flexible OLED

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LG Display’s Kwon Se-Yeol senior researcher introduced the 77-inch transparent flexible OLED which had been introduced in June at IMID 2017 held in BEXCO, Busan on Aug. 30, and announced the applied technologies to realize this.

 

 

Kwon Se-Yeol senior researcher mentioned, “OLED is self-luminous, so it can be manufactured with a thin thickness because it does not need a back light unit. The thinner the thickness, the more flexible the OLED can be so that it is easy to implement flexible displays with OLEDs.” and forecasted. “It can be used in various fields such as signage and smart desk.”

 

 

The 77-inch transparent flexible OLED which is released this time is a top emission type for improved luminance. The transparent thin film encapsulation layer is applied, different from the conventional OLED TV or large flexible OLED, and two polyimide substrates are used.

 

Kwon Se-Yeol senior researcher said “We applied a transparent thin-film encapsulation layer instead of the existing metal encapsulation layer for the top emission method ” and explained “A white OLED light emitting layer and a color filter layer were formed on two polyimide substrates and cemented together. A barrier film and a multi-barrier were applied to the top and bottom of the polyimide substrates to prevent moisture and oxygen penetration.”

 

 

The Kwon Se-Yeol senior researcher then states that “flexural rigidity of the panel is mainly affected by the thickness of the polarizer and the encapsulant layer, so it is necessary to reduce the thickness in order to improve the flexibility”, and emphasized “By reducing the thickness of the encapsulant layer from 100 μm to 20 μm, we can reduce the strain on the OLED module from 0.36% to 0.21%, along with improved flexibility”.

In addition, he mentioned that surface reflection due to polyimide birefringence phenomenon, laser wavelength selection according to polyimide properties in LLO (laser lift off) process, and use of flexible OLED module are all covered, and technical development is continuing.

Meanwhile, LG Display has developed the world’s first 77-inch transparent flexible OLED with UHD (3840 × 2160) resolution, transmittance of 40%, and radius of curvature of 80R as part of the national project.

[iMiD 2017] LG Display, 77 inch 투명 플렉시블 OLED 개발 박차

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LG Display의 권세열 책임은 8월 30일 부산 벡스코에서 개최중인 IMID 2017에서 지난 6월 선보인 77 inch 투명 플렉시블 OLED를 소개하며 이를 구현하기 위해 적용 된 기술들을 발표하였다.

 

 

권세열 책임은 “OLED는 자발광이라 back light unit이 필요 없어 얇은 두께로 제작이 가능하며, 두께가 얇을 수록 유연성이 향상 되기 때문에 OLED는 플렉시블 디스플레이를 구현하기 용이하다”고 언급하며 “추후 사이니지와 스마트 책상 등 여러 분야에서 적용이 될 수 있을 것”이라 전망했다.

 

 

 

이번에 공개 된 77 inch 투명 플렉시블 OLED는 휘도 향상을 위한 전면 발광방식으로, 기존의 OLED TV나 대형 플렉시블 OLED와는 다르게 투명박막 봉지층이 적용되었으며 polyimide 기판이 2장 사용 되었다.

권세열 책임은 “전면 발광방식을 위해 기존의 금속 봉지층 대신 투명 박막 봉지층을 적용하였다”고 밝히며 “2장의 polyimide 기판에 각각 white OLED 발광층과 칼라필터층을 형성하여 합착 하였다. polyimide 기판 상하부에는 수분과 산소 침투를 방지하기 위해 barrier film과 multi barrier가 적용 되었다”라고 설명했다.

 

이어서 권세열 책임은 “패널의 휨 강성(flexural rigidity)는 주로 편광판과 봉지층 두께의 영향을 받기 때문에 유연성을 향상시키기 위해서는 두께를 줄이는 것이 필수”라며 “봉지층의 두께를 100um에서 20um까지 줄이면 유연성 향상과 함께 OLED 모듈에 가해지는 변형율(strain)도 0.36%에서 0.21%까지 저감할 수 있을 것”이라 강조하였다.

그 밖에 polyimide 복굴절 현상으로 인한 표면반사이슈와 LLO(laser lift off) 공정 시 polyimide 성질에 따른 laser의 파장 선택, 유연성을 가지는 OLED 모듈 사용 등의 주요 이슈를 다루며 기술 개발이 지속적으로 이루어지고 있다고 언급했다.

한편, LG Display는 국책과제의 일환으로써 UHD(3840 × 2160) 해상도와 투과율 40%, 곡률반경 80R을 가지는 77 inch 투명 플렉시블 OLED를 세계 최초로 개발한 바 있다.

OLED Encapsulation, TFE is the Top Trend

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  • Expected application of TFE to all edge type and full screen use flexible OLED
  • PECVD manufacturing equipment, 62% of total encapsulation manufacturing equipment market

 

According to 2017 OLED Encapsulation Annual Report published by UBI Research, of OLED encapsulation technology, TFE (thin film encapsulation) will be applied to approximately 70% of total OLED panel in 2021, and become the key encapsulation technology.

OLED display trend is heading toward minimizing bezel for full screen actualization from edge type, and flexible OLED is being considered as the most optimal display for full screen. As such, Chinese panel companies, as well as Samsung Display and LG Display, are concentrating on flexible OLED mass production line investment rather than rigid.

Flexible OLED must be thin and bendable; glass using frit encapsulation Is not suitable and TFE (thin film encapsulation) or hybrid encapsulation must be applied. TFE is a structure that is formed via laminating thin inorganic and organic materials. In the early stages of development, it had 11 layers of complex organic and inorganic material deposition with low yield. However, it now has been reduced to 3 layers and greatly improved productivity, yield, and cost and it is being applied to most of flexible OLED.

 

<Thin film encapsulation development history, 2017 OLED Encapsulation Annual Report>

 

Hybrid encapsulation, which uses barrier film, is being applied to some flexible OLED. However, due to the high cost of barrier film and relatively thick thickness, recent investment is focused on TFE application.

According to UBI Research analyst Jang Hyunjun, TFE encapsulation is expected to continue to be applied to edge type and full screen type flexible OLED panel, and related manufacturing equipment and material market will carry on their growth.

The report explains that TFE’s key manufacturing equipment are inorganic material forming PECVD and organic material forming ink-jet printer. In particular, PECVD is used in inorganic material film formation of hybrid encapsulation as well as TFE. Therefore, PECVD market is estimated to record US$ 6,820 million in 2017-2021, and occupy approximately 62% of the total encapsulation manufacturing equipment market.

 

<PECVD manufacturing equipment market volume, 2017, 2017 OLED Encapsulation Annual Report>

The report includes encapsulation related key manufacturing equipment and material market in addition to encapsulation development history and trend, and key panel companies’ trend.

OLED Encapsulation, TFE가 대세

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■ 모든 edge type과 full screen용 flexible OLED에 TFE 적용 예상

■ PECVD 장비, 전체 encapsulation 장비시장의 62% 점유

 

유비리서치에서 발간한 ‘2017 OLED Encapsulation Annual Report’에 따르면 OLED encapsulation 기술 중 TFE(thin film encapsulation)가 2021년 전체 OLED panel의 약 70%에 적용될 것이며, 핵심 encapsulation 기술이 될 것으로 내다봤다.

 

OLED display trend는 최근 edge type에서 bezel을 최소화하여 full screen을 구현하는 형태로 진행되고 있으며, flexible OLED가 full screen 구현에 최적화된 display로 손꼽히고 있다. 따라서 Samsung Display와 LG Display를 비롯한 중국 panel 업체들도 rigid가 아닌 flexible OLED 양산라인 투자에 주력하고 있는 상황이다.

Flexible OLED는 얇고, 휘어질 수 있어야 하므로 glass를 사용하는 frit encapsulation은 적합하지 않아 TFE(thin film encapsulation) 또는 hybrid encapsulation이 적용되어야 한다.

TFE는 얇은 무기물과 유기물을 적층하여 형성하는 구조로 개발 초기에는 11 layers의 유,무기 적층으로 복잡한 공정과 낮은 수율이었으나 현재는 3layers까지 감소시켜 생산성과 수율, 비용을 크게 향상되어 대부분의 flexible OLED에 적용되고 있다.

 

<Thin film encapsulation 개발 history, ‘2017 OLED Encapsulation Annual Report’>

 

 

일부 flexible OLED에는 barrier film을 사용하는 hybrid encapsulation도 적용되고 있으나 높은 가격의 barrier film과 상대적으로 두꺼운 두께 등으로 인하여 최근 진행되고 있는 투자는 모두 TFE가 적용되고 있는 추세이다.

 

유비리서치의 장현준 선임연구원에 따르면 “TFE encapsulation은 edge type과 full screen type의 flexible OLED panel에 지속적으로 적용될 것으로 예상되며, 관련 장비와 재료시장이 지속적으로 성장할 것”이라 밝혔다.

 

보고서에 따르면 TFE의 핵심 장비는 무기물을 형성하는 PECVD와 유기물을 형성하는 ink-jet printer이며, 특히 PECVD는 TFE 뿐만 아니라 hybrid encapsulation의 무기막 형성에도 적용된다. 따라서 PECVD 시장은 2017년부터 2021년까지의 68.2억달러의 시장 규모로서 전체 encapsulation 장비시장에서 약 62%를 차지할 것으로 예상했다.

 

<PECVD 장비 시장 규모, 2017, ‘2017 OLED Encapsulation Annual Report’>

 

이번에 발간된 보고서에서는 encapsulation의 개발 히스토리와 동향, 주요 Panel 업체들의 동향을 비롯하여 encapsulation 관련 핵심 장비들과 재료 시장을 다루고 있다.