'두루마리' 화면 정보단말기 혁명
종이처럼 둘둘 말아 휴대할 수 있는 플렉시블 디스플레이(Flexible Display, 두루마리 화면표시장치) 기술개발 경쟁이 치열해지면서, 차세대 플렉시블 디스플레이에 대한 관심이 고조되고 있다.
종이는 저장(Storage)기능과 표시(Display) 기능을 동시에 지닌 특성으로 인해 수천년간 활용돼 왔다. 현재 정보단말기들은 저장기능은 하드디스크 등이, 디스플레이 기능은 모니터나 브라운관 등 패널이 나눠 담당하고 있으며, 하드디스크나 디스플레이는 크기나 무게로 인해 휴대가 힘들다.
반면 종이는 하나의 매체에서 이를 동시에 구현하면서도 휴대의 편리성 등으로 인해 인류의 사랑을 받아왔다.
하지만 플렉시블 디스플레이가 현실화된다면 이 디스플레이에 네트워크 기능이나 저장 기능을 구현해 언제 어디서나 편리하게 필요한 정보를 눈앞에서 볼 수 있는 시대가 도래할 수 있을 것으로 전망된다. 학계나 산업계에선 이같은 플렉시블 디스플레이의 초기 단계시장이 내년부터 시작돼 2010년쯤에는 우리의 가까이에 다가올 것으로 내다보고 있다.
◇플렉시블 디스플레이란〓플렉시블 디스플레이의 구현 방식은 크게 기존 디스플레이를 활용하는 방법과 전자종이(e―paper) 등 2가지로 분류할 수 있다.
기존 디스플레이는 TFT LCD와 OLED(유기발광다이오드)의 재질을 유연성 있게 하는 방법이다. 전자종이는 정전하가 충전된 반구형 트위스트볼을 이용하는 방법과, 전기영동법과 마이크로캡슐을 이용한 전기영동 디스플레이, 콜레스테롤 액정을 이용한 디스플레이 등이 개발되고 있다.
전자종이의 경우 풀 컬러의 구현이 힘들고, 동작속도가 느려 동영상을 구현하는데는 한계가 있다는 단점이 있다. 반면 전원을 꺼도 화면이 사라지지 않는다는 점에서는 TFT LCD나 OLED를 이용한 플렉시블 디스플레이보다 강점이 있다. 전자종이의 경우 화면을 바꾸고자 할 때만 전원을 가하면 되기 때문에 기존 종이와 같은 특성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
현재 국내에서 집중적으로 연구되고 있는 분야는 기존 디스플레이를 이용한 플렉시블 디스플레이의 구현이다. 이를 위해선 표시부와 구동부ㆍ스위칭부로 구성된 기존 디스플레이의 핵심부품 중 표시부와 스위칭부가 유연성(Flexibility)을 갖게 하는 것이 연구과제다.
표시부는 현재 유리기판으로 사용하던 것을 플라스틱으로 바꿔 유연성을 확보하고, 스위칭부는 현재 무기재료를 이용한 TFT를 유기반도체로 바꾼 OTFT(Organic Thin Film Transistor)로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
한국전자통신연구원 서경수 정보표시소자팀장(박사)은 "TFT LCD나 OLED를 이용한 플렉시블 디스플레이의 기본 개념은 플라스틱 기판에 OTFT로 회로를 구현하고, 유기물질을 넣는 방식 등이 될 것"이라고 말했다.
현재 과제로는 기존 TFT LCD의 구현방식인 아몰포스 방식이 300∼400℃의 고온에서 TFT를 형성할 때 플라스틱 기판이 녹는 단점을 해결하는 것이다. 이를 위해 유연성을 갖는 OTFT를 상온에서 패터닝하는 방법을 찾는 것이 과제다.
◇국내 준비 상황은〓정부는 21세기프론티어 사업의 일환으로 차세대정보디스플레이기술개발사업단(단장 박희동)을 중심으로 플렉시블 디스플레이 기술개발을 위한 연구과제를 수행하고 있다. 또한 정보통신부의 주도 하에 전자통신연구원에서도 선도기술개발사업으로 플렉시블 디스플레이 연구개발과 협력을 진행하고 있다.
사업단 박희동 단장은 "플렉시블 디스플레이 연구의 핵심은 상온ㆍ상압에서 붓칠을 하거나 그림을 그리듯이 플라스틱 기판 위에 회로를 설계해 자유롭게 디스플레이를 접거나 구부릴 수 있게 만드는 것"이라고 말했다.
박 단장은 기존 실리콘과 같은 무기재료의 경우 유연성이 떨어지기 때문에 탄소가 포함된 유기물을 이용해 유연성을 갖는 전극이나 기판재료, 게이트 절연체를 만들어야 플렉시블 디스플레이를 만들 수 있다고 설명했다.
사업단은 내년 3월에 끝나는 1단계에서 OTFT의 가능성과, 재료와 어레이의 원천기술 개발에 주력하고, 2008년쯤 기술적으로 1∼2개의 세계적으로 앞선 기술을 내놓는 것이 목표다. 이어 사업단의 개발 완료시점인 2012년에는 전유기(all organic) 디스플레이 시제품을 내놓겠다는 것. 이를 위해 연간 약 100억원씩의 연구개발비를 투입하고 있다.
최근 이같은 연구개발의 결과물이 하나 둘씩 나타나고 있다. 지난달 28일 디피아이솔루션스 기술연구소장인 김철환 박사팀은 과기부의 프론티어 사업의 일환으로 세계 최고 수준의 광투과도 및 전기 전도도를 갖는 `차세대 평판 디스플레이 및 플렉시블 디스플레이용 유기투명전극'을 개발했다.
이에 앞서 지난 4월에는 경희대 정보디스플레이학과 장진 교수팀이 프론티어 사업 과제 중 하나로 플라스틱 기판 위에 OTFT를 손쉽게 제작하고, 높은 해상도를 구현하는 패턴형성 기술을 개발한 바 있다. 이들 기술은 플렉시블 디스플레이를 제작하기 위한 핵심 기술을 실현한 것으로 높게 평가받고 있다.
◇전 세계 업체들 발걸음 빨라진다〓시장조사업체인 아이서플라이는 지난해 9월 `플렉시블 디스플레이 시장 보고서'에서 2004년 샘플 수준의 시장이 내년에는 4만5000개(31만달러), 2010년에는 2550만개(1780만달러)의 시장으로 확대될 것으로 전망했다.
이같은 시장형성에 대비해 국내에선 삼성전자가 경희대와 아몰포스실리콘(a―Si) TFT를 기반으로 한 플렉시블 디스플레이의 후면판 개발에 협력하고 있으며, 삼성SDI는 자사 중앙연구소와 독일 베를린 연구소에서 LITI(Laser―induced thermal imaging)로 불리는 레이저 전사공정에 기반을 둔 플렉시블 OLED 후면판을 개발 중인 것으로 알려져 있다.
또 국내 첨단 벤처기업들도 초기 틈새시장 공략을 위해 초기단계의 플렉시블 디스플레이를 준비하고 있다.
플렉시블 디스플레이 업체인 소프트픽셀(대표 김한식)은 최근 플라스틱 필름을 이용해 휘어지는 플렉시블 디스플레이를 개발, 상용제품 공급을 준비하고 있다. 이 회사의 플라스틱 필름형 디스플레이는 곡선으로의 구현이 가능한 초기단계의 플렉시블 디스플레이다.
소프트픽셀은 상용제품 공급을 위한 샘플 제공을 끝냈으며, 9~10월쯤 자사의 제품을 미국업체에 공급할 계획이라고 말했다. 이 회사는 현재는 1인치 제품을 생산하는 파일럿라인을 가동 중이며, 중국 등지에 양산라인 건설을 검토하고 있다.
프론티어 사업 및 선도기술개발 프로젝트에 참여한 아이컴포넌트(대표 김양국)도 광학용 PES & PC 필름 및 기능성 코팅이 부가된 디스플레이용 플라스틱 기판을 개발ㆍ생산하고 있다. 이 회사는 특히 내열성 및 광 특성이 우수해 유리 대체 플라스틱 기판 재료로 가장 적합한 PES 수지를 독일 바스프(BASF)로부터 독점 공급받아, 내년 1ㆍ4분기까지 플렉시블 디스플레이용 투명 플라스틱 필름 개발을 완료할 계획이다.
국내 업체보다 한발 앞서 기술 개발과 생산체제를 갖추고 있는 외국 기업들의 움직임도 활발하다. 일본의 소니는 E―lnk의 표시부와 필립스의 구동IC를 채용한 아몰포스 방식의 전자책을 지난 4월 내놓았다. 현재 일본 시중에서 4만2000엔에 판매되는 8인치 크기의 이 제품이 사실상 플렉시블 디스플레이의 첫 상용 제품으로 꼽힐 정도로 아직은 시장 초기단계다.
이밖에 미국 켄트디스플레이나 필립스ㆍ도시바마쓰시타디스플레이(TMD)ㆍ샤프ㆍDNP(다이니폰프린팅)ㆍ듀퐁디스플레이ㆍ엡손ㆍ파이오니어ㆍ유니버셜 디스플레이 코퍼(UDC)ㆍ브릿지스톤ㆍ캐논ㆍE―lnkㆍGyriconㆍSiPixㆍRicohㆍ소니ㆍ세이코엡손ㆍ플라스틱로직ㆍ롤트로닉스ㆍ나노레이어 등이 플렉시블 디스플레이나 관련 재료 개발에 나서고 있다.
소프트픽셀의 김한식 사장은 "이제 막 플렉시블 디스플레이 시장이 개막되고 있다"며 "차세대 디스플레이 시장 개막에 대비한 준비가 필요하다"고 말했다. 현재 보편적인 디스플레이용은 아니지만, 디지털손목시계를 비롯한 디스플레이 크기가 소형이고 제한적인 응용제품을 중심으로 초기 플렉시블 디스플레이 시장이 열리고 있다는 게 그의 설명이다.
종이처럼 둘둘 말아 휴대할 수 있는 플렉시블 디스플레이(Flexible Display, 두루마리 화면표시장치) 기술개발 경쟁이 치열해지면서, 차세대 플렉시블 디스플레이에 대한 관심이 고조되고 있다.
종이는 저장(Storage)기능과 표시(Display) 기능을 동시에 지닌 특성으로 인해 수천년간 활용돼 왔다. 현재 정보단말기들은 저장기능은 하드디스크 등이, 디스플레이 기능은 모니터나 브라운관 등 패널이 나눠 담당하고 있으며, 하드디스크나 디스플레이는 크기나 무게로 인해 휴대가 힘들다.
반면 종이는 하나의 매체에서 이를 동시에 구현하면서도 휴대의 편리성 등으로 인해 인류의 사랑을 받아왔다.
하지만 플렉시블 디스플레이가 현실화된다면 이 디스플레이에 네트워크 기능이나 저장 기능을 구현해 언제 어디서나 편리하게 필요한 정보를 눈앞에서 볼 수 있는 시대가 도래할 수 있을 것으로 전망된다. 학계나 산업계에선 이같은 플렉시블 디스플레이의 초기 단계시장이 내년부터 시작돼 2010년쯤에는 우리의 가까이에 다가올 것으로 내다보고 있다.
◇플렉시블 디스플레이란〓플렉시블 디스플레이의 구현 방식은 크게 기존 디스플레이를 활용하는 방법과 전자종이(e―paper) 등 2가지로 분류할 수 있다.
기존 디스플레이는 TFT LCD와 OLED(유기발광다이오드)의 재질을 유연성 있게 하는 방법이다. 전자종이는 정전하가 충전된 반구형 트위스트볼을 이용하는 방법과, 전기영동법과 마이크로캡슐을 이용한 전기영동 디스플레이, 콜레스테롤 액정을 이용한 디스플레이 등이 개발되고 있다.
전자종이의 경우 풀 컬러의 구현이 힘들고, 동작속도가 느려 동영상을 구현하는데는 한계가 있다는 단점이 있다. 반면 전원을 꺼도 화면이 사라지지 않는다는 점에서는 TFT LCD나 OLED를 이용한 플렉시블 디스플레이보다 강점이 있다. 전자종이의 경우 화면을 바꾸고자 할 때만 전원을 가하면 되기 때문에 기존 종이와 같은 특성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
현재 국내에서 집중적으로 연구되고 있는 분야는 기존 디스플레이를 이용한 플렉시블 디스플레이의 구현이다. 이를 위해선 표시부와 구동부ㆍ스위칭부로 구성된 기존 디스플레이의 핵심부품 중 표시부와 스위칭부가 유연성(Flexibility)을 갖게 하는 것이 연구과제다.
표시부는 현재 유리기판으로 사용하던 것을 플라스틱으로 바꿔 유연성을 확보하고, 스위칭부는 현재 무기재료를 이용한 TFT를 유기반도체로 바꾼 OTFT(Organic Thin Film Transistor)로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
한국전자통신연구원 서경수 정보표시소자팀장(박사)은 "TFT LCD나 OLED를 이용한 플렉시블 디스플레이의 기본 개념은 플라스틱 기판에 OTFT로 회로를 구현하고, 유기물질을 넣는 방식 등이 될 것"이라고 말했다.
현재 과제로는 기존 TFT LCD의 구현방식인 아몰포스 방식이 300∼400℃의 고온에서 TFT를 형성할 때 플라스틱 기판이 녹는 단점을 해결하는 것이다. 이를 위해 유연성을 갖는 OTFT를 상온에서 패터닝하는 방법을 찾는 것이 과제다.
◇국내 준비 상황은〓정부는 21세기프론티어 사업의 일환으로 차세대정보디스플레이기술개발사업단(단장 박희동)을 중심으로 플렉시블 디스플레이 기술개발을 위한 연구과제를 수행하고 있다. 또한 정보통신부의 주도 하에 전자통신연구원에서도 선도기술개발사업으로 플렉시블 디스플레이 연구개발과 협력을 진행하고 있다.
사업단 박희동 단장은 "플렉시블 디스플레이 연구의 핵심은 상온ㆍ상압에서 붓칠을 하거나 그림을 그리듯이 플라스틱 기판 위에 회로를 설계해 자유롭게 디스플레이를 접거나 구부릴 수 있게 만드는 것"이라고 말했다.
박 단장은 기존 실리콘과 같은 무기재료의 경우 유연성이 떨어지기 때문에 탄소가 포함된 유기물을 이용해 유연성을 갖는 전극이나 기판재료, 게이트 절연체를 만들어야 플렉시블 디스플레이를 만들 수 있다고 설명했다.
사업단은 내년 3월에 끝나는 1단계에서 OTFT의 가능성과, 재료와 어레이의 원천기술 개발에 주력하고, 2008년쯤 기술적으로 1∼2개의 세계적으로 앞선 기술을 내놓는 것이 목표다. 이어 사업단의 개발 완료시점인 2012년에는 전유기(all organic) 디스플레이 시제품을 내놓겠다는 것. 이를 위해 연간 약 100억원씩의 연구개발비를 투입하고 있다.
최근 이같은 연구개발의 결과물이 하나 둘씩 나타나고 있다. 지난달 28일 디피아이솔루션스 기술연구소장인 김철환 박사팀은 과기부의 프론티어 사업의 일환으로 세계 최고 수준의 광투과도 및 전기 전도도를 갖는 `차세대 평판 디스플레이 및 플렉시블 디스플레이용 유기투명전극'을 개발했다.
이에 앞서 지난 4월에는 경희대 정보디스플레이학과 장진 교수팀이 프론티어 사업 과제 중 하나로 플라스틱 기판 위에 OTFT를 손쉽게 제작하고, 높은 해상도를 구현하는 패턴형성 기술을 개발한 바 있다. 이들 기술은 플렉시블 디스플레이를 제작하기 위한 핵심 기술을 실현한 것으로 높게 평가받고 있다.
◇전 세계 업체들 발걸음 빨라진다〓시장조사업체인 아이서플라이는 지난해 9월 `플렉시블 디스플레이 시장 보고서'에서 2004년 샘플 수준의 시장이 내년에는 4만5000개(31만달러), 2010년에는 2550만개(1780만달러)의 시장으로 확대될 것으로 전망했다.
이같은 시장형성에 대비해 국내에선 삼성전자가 경희대와 아몰포스실리콘(a―Si) TFT를 기반으로 한 플렉시블 디스플레이의 후면판 개발에 협력하고 있으며, 삼성SDI는 자사 중앙연구소와 독일 베를린 연구소에서 LITI(Laser―induced thermal imaging)로 불리는 레이저 전사공정에 기반을 둔 플렉시블 OLED 후면판을 개발 중인 것으로 알려져 있다.
또 국내 첨단 벤처기업들도 초기 틈새시장 공략을 위해 초기단계의 플렉시블 디스플레이를 준비하고 있다.
플렉시블 디스플레이 업체인 소프트픽셀(대표 김한식)은 최근 플라스틱 필름을 이용해 휘어지는 플렉시블 디스플레이를 개발, 상용제품 공급을 준비하고 있다. 이 회사의 플라스틱 필름형 디스플레이는 곡선으로의 구현이 가능한 초기단계의 플렉시블 디스플레이다.
소프트픽셀은 상용제품 공급을 위한 샘플 제공을 끝냈으며, 9~10월쯤 자사의 제품을 미국업체에 공급할 계획이라고 말했다. 이 회사는 현재는 1인치 제품을 생산하는 파일럿라인을 가동 중이며, 중국 등지에 양산라인 건설을 검토하고 있다.
프론티어 사업 및 선도기술개발 프로젝트에 참여한 아이컴포넌트(대표 김양국)도 광학용 PES & PC 필름 및 기능성 코팅이 부가된 디스플레이용 플라스틱 기판을 개발ㆍ생산하고 있다. 이 회사는 특히 내열성 및 광 특성이 우수해 유리 대체 플라스틱 기판 재료로 가장 적합한 PES 수지를 독일 바스프(BASF)로부터 독점 공급받아, 내년 1ㆍ4분기까지 플렉시블 디스플레이용 투명 플라스틱 필름 개발을 완료할 계획이다.
국내 업체보다 한발 앞서 기술 개발과 생산체제를 갖추고 있는 외국 기업들의 움직임도 활발하다. 일본의 소니는 E―lnk의 표시부와 필립스의 구동IC를 채용한 아몰포스 방식의 전자책을 지난 4월 내놓았다. 현재 일본 시중에서 4만2000엔에 판매되는 8인치 크기의 이 제품이 사실상 플렉시블 디스플레이의 첫 상용 제품으로 꼽힐 정도로 아직은 시장 초기단계다.
이밖에 미국 켄트디스플레이나 필립스ㆍ도시바마쓰시타디스플레이(TMD)ㆍ샤프ㆍDNP(다이니폰프린팅)ㆍ듀퐁디스플레이ㆍ엡손ㆍ파이오니어ㆍ유니버셜 디스플레이 코퍼(UDC)ㆍ브릿지스톤ㆍ캐논ㆍE―lnkㆍGyriconㆍSiPixㆍRicohㆍ소니ㆍ세이코엡손ㆍ플라스틱로직ㆍ롤트로닉스ㆍ나노레이어 등이 플렉시블 디스플레이나 관련 재료 개발에 나서고 있다.
소프트픽셀의 김한식 사장은 "이제 막 플렉시블 디스플레이 시장이 개막되고 있다"며 "차세대 디스플레이 시장 개막에 대비한 준비가 필요하다"고 말했다. 현재 보편적인 디스플레이용은 아니지만, 디지털손목시계를 비롯한 디스플레이 크기가 소형이고 제한적인 응용제품을 중심으로 초기 플렉시블 디스플레이 시장이 열리고 있다는 게 그의 설명이다.
