[논문]플렉시블 디스플레이 기술 및 개발동향

전황수; 허필선; 유인규

doi:10.22648/etri.2008.j.230517

문제 정의

본 고에서는 시장전망 및 국내외 개발동향을 중심으로 살펴보고 정책적 시사점을 도출하고자 한다. [2].
있다. 세계적 화학 기업인 BASF 와 폴리에테르설폰 (PES) 관련 전략적 파트너십을 맺고 이를 이용한 기판 개발에 주력해오고 있으며, 플라스틱의 단점인 신뢰성과 내구성 문제를 방지하기 위한 소재로 PES 를 활용하고자 한다. 정부의 프런티어 디스플레이 사업에도 기판 개발을 맡았으며 필름, 코팅등 8년간 축적된 연구 노하우와 기술혁신으로 플렉시블 디스플레이 시대를 여는 데 노력하고 있다.
예상된다. 소니 및 세이코엡손에서는 우수한 Poly-Si 제작 및 Transfer 기술을 바탕으로 하여고분자 기판 상에 특성이 매우 우수한 Poly-Si TFT 를 가진 디스플레이를 개발 및 시제품을 선보였으며 NHK 방송기술연구소에서는 OTFT 를 이용한 능동형 OLED 에 대한 연구를 진행중이다. 소니는 E-Ink 기술을 이용한 “LiBRie”라는 전자책을 2004년 일본 시장에 출시한 바 있고, 미국시장에서는 소니가 Reader 라는 제품을 출시하였다.
2002년부터는 전자잉크를 사용하여 전자종이를 제작하는 방법에 대한 연구를 진행중이다. 현재 플라스틱 기판 상에서 컬러 전자잉크를 이용하여, 컬러필터를 사용하지 않는 다색전자종이 개발 및 용액공정에 기반을 둔 roll-to-roll 프로세스에 대한 연구를 진행중이다. 2003년부터 5년간 정보통신부의 지원으로 LG 전자 등 5개 산업체, ETRI, KIST 등 3개 정부출연연구소, KAIST 등 4개 대학이 공동으로 LTPS-TFT 와 OTFT 를 스위칭 소자로 채용한 4인치급 플렉시블 AM-OLED, A4 크기의 전자종이 연구를 수행중이다.

제안 방법

최근 Bridgestone 과 동일한 토너 방식의 전자종이 기술이 국내에서도 활발히 연구되고 있는데 LG종합기술원에서 Bridgestone 과 같은 건식 분류체 방식의 전기영동 전자 종이를 개발한 바 있다. 대전된 고분자입자를 이용하여 전기영동 특성을 가진 입자를 만들었으며, ITO 가 코팅된 PET 기판 위에 제작하여 5.7 인치급 플렉시블 디스플레이를 구현하였다. 전자종이 특성의 경우 반사율 32%를 얻었으며, 쌍안정성이 6개월 이상인 것으로 확인된 바 있다.
시연하였다. 또한 동일한 전기적 특성을 가진 폴리머 기반 TFT 의 대형 어레이에 대한 신뢰할 수 있는 제작기술을 통해 유기물질 기반 QVGA 능동매트릭스 디스플레이를 제작하였다. 새로운 디스플레이 장치를 상용화한 제품은 Readius(레디우스로휴대폰과 연결되는 PDA 크기의 기기로 두루마리형 스크린을 사용한 최초의 장치이다.
새로운 디스플레이 장치를 상용화한 제품은 Readius(레디우스로휴대폰과 연결되는 PDA 크기의 기기로 두루마리형 스크린을 사용한 최초의 장치이다. 이 스크린은 유리 대신 플라스틱 필름으로 제작되었으며, 내구성이 강한 폴리머에 금으로 배선을 한 트랜지스터를 만들어 스크린이 휘어질 때의 압력을 최도화, 수만 번 휘어도 이상이 없도록 했다. 이는 일반 PDA 폰 정도의 작은 크기에 두루마리 화장지 형태의 디스플레이를 펼쳤을 경우 5인치의 넓은 흑백화면을 제공해 E-Book, E-Mail, RSS 등을 높은 가독성으로 확인할 수 있도록 했다.
1 인치 E-Paper 용 컬러 플렉시블 디스플레이를 개발하였다. 지정질 실리콘을 이용한 4인치 풀컬러 플렉시블 AM-OLED, 용액형 유기반도체를 이용한 고정세 15인치 TFT-LCD 를 개발하였다. 2007년 8월 용액형 유기반도체를 사용한 패널로써 고해상도 풀 컬러 영상을 구현할 수 있는 LCD 패널을 개발하였다.

대상 데이터

유리기판상에서는 2005년 15인치 XGA 급 OTFT-LCD 모듈을 개발하였고 플라스틱 기판에 저온 a-Si TFT 기술을 이용하여, A4 크기의 E-Paper 용 컬러 플렉시블 디스플레이 기술을 개발하였다. 2007년 10월일본 FPD 전시회에서 14.3 인치 컬러 플렉시블 디스플레이를 선보였는데, 이 제품은 0.3mm 두께에 불과하며, 플라스틱 기판의 변형없어 컬러 화면 구현이 가능한 것이 특징이다 [6].
LCD 의 경우 이미 5, 6년 전부터 유기 박막트랜지스터 (OTFT) 방식의 휘는 디스플레이 연구가 활발히 진행돼 왔으나 PDP 의 경우 고온, 고전력의 이온 가스 방전으로 빛이 표출되기 때문에 휘어지는 디스플레이를 구현하는데 제한이 많았다. 김 교수가 개발한 휘어지는 플라즈마디스플레이는 기판과 격벽 (PDP 에서 해상도를 표현하는 단위 구조)에 폴리머 재질을 사용했다. 개발 제품의 크기는 2인치로 우선은 발광만을 구현하는데 성공했는데, 상용화를 하는 데 3~4년 이상이 소요될 전망이다 [10].
또한 동일한 전기적 특성을 가진 폴리머 기반 TFT 의 대형 어레이에 대한 신뢰할 수 있는 제작기술을 통해 유기물질 기반 QVGA 능동매트릭스 디스플레이를 제작하였다. 새로운 디스플레이 장치를 상용화한 제품은 Readius(레디우스로휴대폰과 연결되는 PDA 크기의 기기로 두루마리형 스크린을 사용한 최초의 장치이다. 이 스크린은 유리 대신 플라스틱 필름으로 제작되었으며, 내구성이 강한 폴리머에 금으로 배선을 한 트랜지스터를 만들어 스크린이 휘어질 때의 압력을 최도화, 수만 번 휘어도 이상이 없도록 했다.

성능/효과

5% 보다는 높지만 선진국에 비해 기술격차가 큰 실정이다. 실제 촉감까지 전달되는 입체 디스플레이 기술과 휴대용 공간 디스플레이 시스템, 완전 컬러가 가능한 E-Paper 기술 등은 기술격차가 매우 큰 것으로 나타났다. 연구개발 중요도 측면에서는 완전 컬러가 가능한 E-Paper 기술을 비롯, 유기물질로 이루어진 대형 플렉시블 디스플레이 휴대용 공간 디스플레이 시스템, 롤러벌 휴대용디스플레이 등이 높은 것으로 나타났다 [13].
실제 촉감까지 전달되는 입체 디스플레이 기술과 휴대용 공간 디스플레이 시스템, 완전 컬러가 가능한 E-Paper 기술 등은 기술격차가 매우 큰 것으로 나타났다. 연구개발 중요도 측면에서는 완전 컬러가 가능한 E-Paper 기술을 비롯, 유기물질로 이루어진 대형 플렉시블 디스플레이 휴대용 공간 디스플레이 시스템, 롤러벌 휴대용디스플레이 등이 높은 것으로 나타났다 [13].

후속연구

낮은 그레이드의 플렉시블 디스플레이는 단순 매트릭스 타입이 적용되고, E-Book, E-Paper 등에는 a-Si TFT 가 채용될 것으로 전망되며, TFT 가 모두 유기물로 구성된 Organic TFT(OTFT) 는 2010 년경 제품에 적용될 것으로 예상된다. 플렉시블 디스플레이 기술은 차후 다양한 컬러색상을 구현하여 UMPC 나 휴대폰 디스플레이에 적용, 휴대성과 넓은화면을 통한 편리성을 높일 수 있는 차세대 디스플레이로 성장할 수 있을 것으로 예상된다.
디스플레이의 대표주자로 손꼽힌다. 다양한 응용제품에의 적용이 가능한 장점을 가진 차세대 디스플레이 기술개발을 통해 미래에는 더욱 경제적, 산업적 측면뿐만 아니라 국가경쟁력 향상에 기여할 것으로 기대된다. [21].
디스플레이는 컬러 반사형 LCD의 고휘도화와 OLED 의 고효율화를 통해 점차 필름 디스플레이 형태를 취하고, 전자회로인 스위칭 소자는 저온 p-Si TFT 에서 저온공정 개발을 통해 고속응답이 가능한 초저온 p-Si TFT 나 OTFT를 구현하여 새로운 형태의 디스플레이가 탄생할 것으로 전망된다. 배터리도 기존의 박막형 폴리머 배터리에서 고용량화를 추구하며 점차 유연성이 가미된 종이 배터리로 발전할 것으로 전망된다.
배터리도 기존의 박막형 폴리머 배터리에서 고용량화를 추구하며 점차 유연성이 가미된 종이 배터리로 발전할 것으로 전망된다.
기존 기술로는 투명 박막의전기 비저항이 6x10Qcm 까지 가능흔} 반면 이 기술은 전기 비저항을 2x 10Qcm 까지 낮출 수 있다. 이번 기술 개발로 그동안 플렉시블 디스플레이 기판제조시 주요 애로기술 중 하나였던 박막의 전기전도도 문제가 해결될 수 있을 것으로 기대된다. 전기 비저항이 낮을수록 전기전도율은 높아져 선명한 화면구현이 가능해진다[11].
제품에 적용될 것으로 예상된다. 플렉시블 디스플레이 기술은 차후 다양한 컬러색상을 구현하여 UMPC 나 휴대폰 디스플레이에 적용, 휴대성과 넓은화면을 통한 편리성을 높일 수 있는 차세대 디스플레이로 성장할 수 있을 것으로 예상된다.
성장할 것으로 전망하고 있다. 플렉시블 디스플레이는 글로벌 하이테크 산업에서 앞으로 중요한 역할을 담당할 것으로 보이며, 특히 새로운 시장을 형성하고 있는 포터블 기기에서 수요가 증가할 것으로 예상된다. 또 폴리머비전의 e 잉크를 이용한 전자종이 '레디우스가 등장해 큰 관심을 얻고 있으며 이와 유사한 제품들도 잇따라 등장할 것이다.
플렉시블 디스플레이는 향후 5년 이내에 구체적인 시장이 형성되고, 시장 규모 역시 폭발적으로 증가될 것으로 예측됨에 따라 이에 대응하기 위한 원천기술 및 지적재산권 등의 확보에 적극 노력해야 할 것이다. 현재 플렉시블 디스플레이의 기술 수준은 외국 업체에 비해 뒤떨어지지만 국제 표준이 아직 등장하지 않았으므로 국내 산학연의 연구개발 성과에 따라 전 세계 시장을 주도할 수 있는 여지가 충분하다.
시계, 전자책등의 소형 디스플레이를 중심으로 시장이 확대되고있고, 모바일단말기, 문서뷰어 전자페이퍼 등 고성능 플렉시블 디스플레이가 필요한 분야에서도 상용화가 급진전을 이루고 있다. 향후 10년 이내 일반가정에서도 플렉시블 디스플레이가 보급될 것으로보이나 지속적인 성능개선 및 원가절감 달성이 필요하다[1].

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