플렉시블 디스플레이용 기판소재사업단

디스플레이 기술의 진화는 상상 속에서만 가능했던 일들을 현실로 구현시키고 있다. 화면이 있는 모든 기기가 평평하다고 생각한 고정관념이 무너진 지금, 휘어지는(Flexible) 기술이야말로 대세다. 휘어지는 기술의 핵심은 ‘플렉시블 디스플레이’다. 가볍고 깨질 염려도 없으며 다양한 형태의 디자인을 구현하는, 말 그대로 유연한 화면이라는 뜻이다. 시청자들은 볼록 튀어나온 자신의 눈동자로 휘어진 화면의 곡면TV를 봄으로써 최적의 시청감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 몰입할 수 있다. 플렉시블 디스플레이는 공간과 디자인의 한계도 극복한다. 간편하게 휴대할 수 있기도 하고 초대형 크기로 제작도 가능하다. 큰 화면이라도 접거나 말아 손쉽게 휴대할 수 있다는 것이다. 얇고 가벼운 것도 장점이다. 스마트폰에 플렉시블 디스플레이를 적용하면 무게와 두께를 줄일 수 있고, 얇아진 만큼 배터리 등 필요한 요소를 추가할 수 있다. 또한 플라스틱 기판이 유리에 비해 잘 깨지지 않는다.

플렉시블 디스플레이 산업의 선두에 있는 곳이 WPM 플렉시블 디스플레이 기판소재 사업단(단장 김종섭·제일모직 CTO)이다. 사업단은 제일모직을 총괄 주관기관으로 총 26개 산학연이 동참해 유리를 대신할 기판 소재를 개발한다. 고내열성·고투명성의 유연 재료와 기판 공정기술을 만들어냄으로써 현재의 디스플레이 소재 한계를 극복하겠다는 목표다.

플렉시블 디스플레이 개발 사업은 크게 3개의 세부과제로 나뉜다. 투명 고분자 필름과 배리어(Barrier·분리)층, 투명전극층 이다. 투명 고분자 필름은 제일모직이 주도적으로 개발하고 있으며 아이컴포넌트, 나노픽시스 등은 배리어 코팅 및 투명 전극층 소재를 연구하고 있다. 사업시작 3년 만에 사업단은 가시적인 성과를 내고 있다. 플라스틱 기판의 중심이 되는 베이스 필름 개발을 담당하고 있는 1세부에서는 주개발 목표인 투명기판 외 차세대 고내열성 기판을 개발하여 현재 사업단 참여기관과 플렉시블 OLED 구현을 위해 디바이스를 제작 중에 있으며 2014년초에 선보일 계획에 있다. 2세부 참여기업 (주)아이컴포넌트(대표 김양국)는 플렉시블 디스플레이의 핵심인 barrier 코딩분야에서 기술개발을 선도하고 있다.

기판소재의 핵심은 차단성과 내열성을 얼마나 높이느냐가 관건이다. 이 회사는 이미 2000년 벤처창업 초기부터 기체차단성이 우수한 플렉시블 디스플레이용 필름을 연구해왔고, 이번 국책과제 수행에 있어서는 기본 연구를 넘어서 사업화에 성공하는데 초점을 두고 있다. 기체차단성 필름은 EPD(전기영동디스플레이·전자종이), QD BLU(양자점 필름이 탑재된 백라이트), OLED, PV(태양광) 등의 핵심 기능성 재료들이 수분에 의한 영향을 받지 않게 하는 역할을 한다. 최근에 출시된 곡면 스마트폰에 탑재된 플라스틱 OLED(P-OLED)용 봉지필름(Encapsulation film)에 전 세계 최초로 양산 적용됐다. 투명전극 세부과제 참여업체인 나노픽시스는(대표 이용상)는 폴리에틸렌 테레프탈라이트(PET)와 유리에 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식으로 코팅할 수 있는 ‘AgNW’(은나노와이어) 소재를 개발, 내년 1분기부터 양산에 들어간다. 이 회사가 개발한 AgNW 필름은 투과율이 91%, 면 저항은 80Ω(옴)까지 구현할 수 있다. 특히 메탈소재는 빛을 반사하는 특성 탓에 뿌옇게 보이는 ‘헤이즈’ 현상을 해결하는 게 핵심인데, 이 회사는 헤이즈 값을 0.5이하로 낮췄다. 보통 ITO(투명전극) 필름의 헤이즈 값은 1.5가량이다. 와이어 굵기가 얇고 균일할수록 시인성과 투과율이 좋아진다. 나노픽시스가 개발한 AgNW의 굵기는 35나노미터 이하로, ITO 필름을 대체할 차세대 소재로 주목받고 있다.

사업단은 출범 3년 만에 내열성과 투명성·굴곡성 등에서 일본 경쟁사들 수준에 근접하는 기술적 개가를 이뤘다. 김종섭 플렉시블 디스플레이 기판소재 사업단장은 “플렉시블 디스플레이는 2021년 세계시장이 3.2조원으로 성장할 것으로 전망되는 유망한 분야”라며 “사업단은 향후 세계시장에서 매출 1조6000억 원, 점유율 50% 달성을 목표로 4대 소재 강국 진입의 견인차 역할을 할 것”이라고 밝혔다.


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