QNED 기술 분석 보고서

보고서 포맷 : PDF(162p)

발간일정 : 2020년 11월 발간

소개

이번 보고서는 삼성디스플레이가 QNED에 관련해서 출원한 특허들 중에서 2020년 10월2째주까지 공개된 94건을 정밀 분석한 내용으로 구성되어 있다. 지난 상반기에는 41건의 특허로서 QNED를 분석하였으며, 추가로 확보된 특허들에서는 6개월 정도 기간 차이가 있었지만, 놀란 만한 기술적인 진보가 확인되었다.
Backplane은 7T2C TFT이며 nano-rod LED를 정렬하기 위한 oscillator와 리페어용 트랜지스트가 같이 배치되어 있는 것으로 파악되었다. 모바일 기기용 OLED에 사용되는 TFT 구조와 흡사하게 QNED 회로가 구성되어 있었다. QNED 역시 전류 구동 소자이기 때문에 정밀한 제어가 필요한 것으로 보인다. 대형 OLED는 3T1C 구조를 사용하고 있다.

이번에 추가로 확인된 내용들 중에서 가장 눈에 띄는 내용은 정렬용 트랜지스터(oscillator)가 내장되어 있는 점이다. Nano-rod LED는 잉크 상태로 패널에 투하되며, 패널에 인가되는 전기장에 의해 유전영동힘으로 정렬된다. 이때 정렬 파형에 따라 nano-rod LED의 배치 개수와 화소 수율이 결정된다. Oscillator 기술은 이제까지 디스플레이에는 사용되지 않았던 신기술이다.

QNED에 관련해서 전문가들 사이에서 우려했던 사항은 바로 수율이다. 화소내에 10~20개 정도 배치될 것으로 보이는 nano-rod LED는 모두 전기적으로 연결되어 있기 때문에, nano-rod LED의 자체 결함이나 정렬 불량에 의해 화소에 쇼트가 발생할 수 있다. 삼성디스플레이는 이 점을 해결하기 위해 직렬/병렬 혼합 연결 배선 구조와 배열되어 있는 nano-rod LED에 문제가 발생했을 경우에 즉시 해결할 수 있는 리페어 트랜지스트를 배치하였다. Backplane 제조 기술은 이전에 예상했던 구조 보다 훨씬 복잡하지만, 사업성에 직접 관련된 수율을 확보할 수 있는 기술이 내장되어 있는 것이 확인되었다.

이번 보고서에는 nano-rod LED 잉크용 용매에 관련된 특허를 수록하였다. Nano-rod LED를 분산시키기 위해 필요한 조건과 분사된 후 정렬이 잘되기 위해서는 점도 조절이 핵심 기술이다. 삼성디스플레이는 공정 중에서 용매의 점도를 바꿀 수 있는 획기적인 기술을 사용하고 있었다.
더불어 잉크젯 장비의 구성에 대해서 자세히 기술하였다. 잉크젯 장비는 nano-rod LED 잉크를 분사하는 유닛과 분사된 잉크의 위치와 양을 검사하는 모듈, nano-rod LED를 정렬시키고 정렬된 nano-rod LED의 개수를 센싱하는 유닛으로 구성되어 있었다. 잉크젯 장비는 각 공정에서 평가된 결과를 분석하여 다시 잉크젯 유닛으로 피드백하여, 잉크 점도와 양, 잉크젯 헤드 위치 등을 수정할 수 있는 기술로 구비되어 있었다.

삼성디스플레이는 QNED 특허를 2016년부터 출원하기 시작했다. 기술 개발 기간은 4년에 불과하지만, 2019년까지 출원된 특허로서 확인된 기술 수준은 2021년에 양산 장비를 투자해도 지장이 없을 것으로 예상된다.
디스플레이 전문가라면 본 보고서에서 분석한 내용으로서 QNED 기술 완성도가 양산에 근접하였음을 알 수 있을 것이다.

목차
요약

1. 삼성디스플레이의 대형 디스플레이 사업 방향
1.1 TV용 대형 OLED 사업 추진 현황
1.2 LCD 사업 철수와 QD-OLED 사업 추진
1.3 QD-OLED 구조와 제조 기술
1.4 QD-OLED vs WRGB OLED
1.5 QNED 출현

2. QNED 특허 분석 결과
2.1 QNED 특허 정량 분석
2.2 QNED 핵심 기술과 관련 항목

3. QNED 개요
3.1 QNED 구조
3.2 QNED 발광 원리
3.3 Nano-rod LED
3.4 Nano-rod LED 정렬 원리

4. Nano-rod LED 구조와 제조 공정
4.1 Nano-rod LED 구조
4.2 Nano-rod LED 제조 공정
4.3 Nano-rod LED 손상 방지

5. Nano-rod LED잉크
5.1 Nano-rod LED 용매
5.2 분산제
5.3 광분해성 작용기
5.4 소자 배향기

6. TFT 구조와 제조 공정
6.1 QNED용 TFT 구조
6.2 TFT 제조 공정

7. Pixel 구조와 제조 공정
7.1 Pixel 구조
7.2 Pixel 제조 공정

8. QD-CF 구조와 제조 공정
8.1 QD-CF를 사용하는 이유
8.2 QD-CF 구조
8.3 QD-CF 제조공정
8.4 그 외 QD-CF 구조

9. Assembly
9.1 Panel 구조
9.2 Panel assembly 제조 공정

10. 회로 구조
10.1 QNED용 회로
10.2 구동 회로
10.3 배선 회로

11. 전극 구조 분석
11.1 전극 종류
11.2 주 전극
11.3 정렬 전극
11.4 Contact 전극
11.5 Floating 전극
11.6 반사 전극
11.7 효율적인 전극 배치 구조

12. 절연층 구조 분석
12.1 절연층 종류와 역할
12.2 정렬 기능 절연층의 형태
12.3 정렬 기능 절연층 두께와 정렬 개수

13. 격벽 구조 분석
13.1 격벽의 기능
13.2 격벽 형태

14. Bank 구조 분석
14.1 Bank 구조와 기능

15. Nano-rod LED 정렬 기술
15.1 Nano-rod LED 잉크와 정렬 과정
15.2 Nano-rod LED 정렬 파형
15.3 Nano-rod LED 정렬 회로
15.4 Nano-rod LED 정렬 회로 공정
15.5 Nano-rod LED 정렬 회로와 소자 구조
15.6 Nano-rod LED 정렬 향상 기술

16. 광 효율 향상 기술
16.1 광 추출 기술
16.2 광 추출 렌즈
16.3 반사막
16.4 반사 패턴
16.5 차광층
16.6 고효율 Nano-rod LED 구조
16.7 기타 Nano-rod LED 배치 구조

17. 리페어 기술과 수율 향상
17.1 화소 불량
17.2 리페어 트랜지스터
17.3 레이저 리페어
17.4 리페어용 도전 패턴
17.5 리페어용 연결 패턴

18. 잉크젯 장비
18.1 잉크젯 장비 구성
18.2 잉크젯 프린터 유닛
18.3 센싱 유닛
18.4 전계 인가 모듈

19. 7T2C TFT 구조와 공정
19.1 7T2C TFT와 pixel 회로 구조
19.2 7T2C TFT와 pixel 평면 구조
19.3 7T2C TFT와 pixel 단면 구조
19.4 7T2C TFT와 pixel 제조 공정

보고서 샘플