★강화유리 대체할 …안 깨지는 플라스틱코멘트1

휘는폰 아니라 ‘휘어진폰’

2013.10.10 09:10:23 / 한주엽 기자 디지털데일리

 [디지털데일리 한주엽기자]

삼성전자가 휘어진폰 ‘갤럭시 라운드’를 9일 발표한 가운데 플렉시블 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이에 대한 관심이 높아지고 있다.

플렉시블 디스플레이는 이름 그대로 둘둘 말거나 접을 수 있는 제품을 의미한다. 삼성디스플레이와 LG디스플레이가 최근 양산에 성공했다. 일본, 대만, 중국 패널 기업들도 관련 제품을 개발하고 있다. 디스플레이 패널을 구부릴 수 있는 이유는 기존 유리 소재를 플라스틱이나 얇은 필름으로 대체했기 때문이다. 삼성과 LG는 박막트랜지스터(TFT)의 기판 소재와 OLED 재료를 보호하는 봉지(밀봉) 소재를 각각 플라스틱(폴리이미드)과 필름으로 바꿨다.

그러나 패널을 보호하는 강화 유리는 아직 대체 소재를 찾지 못했다. 삼성디스플레이 김학선 전무는 학회 등 공개 행사에서 “강화 유리를 대신할 소재를 하루 빨리 개발해야 진정한 플렉시블 디스플레이 시대가 열릴 것”이라며 “좋은 아이디어가 있다면 누구라도 우리와 함께 일할 수 있다”고 말했다. 전문가들이 현재 상용화된 플렉시블 디스플레이를 1세대 혹은 ‘언브레이커블(Unbreakable, 깨지지 않는) 패널’이라 부르는 이유가 바로 여기 있다.

스마트폰 제조업체도 고민이 있다. 언브레이커블 디스플레이 패널은 고난이도의 생산 공정을 거쳐야 하기 때문에 유리 소재를 사용한 일반 패널 대비 원가가 비싸다. 그러나 이를 적용해도 최종 소비자들이 느낄 수 있는 ‘가치’는 적다. 또 배터리와 회로기판 등 기존 부품은 휘어지지 않는다. 갤럭시노트3에 플렉시블 패널이 탑재되지 않고, 휘어진 형태의 스마트폰이 별도로 나온 이유다. 업계 관계자는 “이미 유리기판의 두께가 충분히 얇아진 상태여서 액정표시장치(LCD)도 이 정도는 구부릴 수 있다”며 “언브레이커블 패널이 적용된 스마트폰은 당분간 완성품 업체의 마케팅에 의존해야 할 것”이라고 말했다.

전문가들은 진정한 플렉시블 디스플레이 시대를 열려면 강화 유리의 대체 소재 개발 외에도 몇 가지 과제를 해결해야 한다고 진단한다. 김기남 삼성디스플레이 사장은 지난 5월 캐나다 벤쿠버에서 개최된 국제정보디스플레이학회(SID)에서 당명한 도전 과제와 해결 방안을 소개했다.

우선 플라스틱 기판 소재의 경도(硬度) 및 내구성은 더 높아져야 한다. 현재 상용화된 플라스틱 기판은 유리 대비 경도와 내구성이 떨어진다. 경도 문제는 유기물과 무기물을 합친 하이브리드 재료를 개발, 이를 플라스틱 표면에 코팅하는 방법 등으로 연구개발(R&D)이 이뤄지고 있다. 내구성 문제는 플라스틱을 여러 층(레이어)을 쌓는 구조적 보강 기술이 개발되고 있다.

터치스크린패널(TSP)의 핵심 소재인 인듐주석산화물(ITO) 필름을 대체할 소재 개발도 시급하다. ITO의 곡률반경은 평균 8mm로 휘어짐이 완만하다. 자꾸 구부릴 경우 제 기능을 잃을 수도 있다. TSP 업계는 이를 보완하기 위해 전극 소재를 은이나 구리 같은 금속(metal mesh)으로 변경하거나 실버나노와이어(silver nano-wire)로 변경하겠다는 계획을 내놓고 있다. 이들 소재는 곡률반경이 2mm로 낮다. 곡률반경 1mm 이하의 ‘궁극적’ 플렉시블을 구현하기 위해서는 탄소나노튜브(CNT)나 그래핀, 전도성 고분자(conductive polymers) 같은 새로운 소재를 적용해야 한다. 그러나 이들 소재를 활용한 TSP 전극 형성 기술은 아직 초기 단계다.

원가절감은 필수 과제다. 삼성디스플레이는 OLED 재료를 증착한 후 또 다시 유기물과 무기물 층을 교차로 덮어 산소나 수분으로부터 OLED 재료를 보호하는 다층 박막 공법을 도입했다. 단기적으로는 이러한 공정에 소요되는 시간을 줄이는 방향으로 R&D가 진행되고 있다. 일본인 연구진으로 구성된 삼성 요코하마 연구소는 미세한 흙입자(clay)를 소재로 사용한 나노 플렉시블 봉지 필름을 개발하고 있다. 이 필름은 습기를 효과적으로 막아주고 균열이 없는 것이 특징이며 생산비용 또한 저렴하다고 한다. 그러나 양산 라인 도입 시기는 아직 미정이다.

<한주엽 기자>
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동진쎄미켐, 강화유리 대체할 고경도 플라스틱 개발…안 깨지는 플라스틱 디스플레이 시대 연다 

전자신문  발행일 2014.07.07

무겁고 깨지기 쉬운 강화유리를 완전히 대체할 수 있는 고경도 플라스틱이 개발됐다. 스마트폰·태블릿PC 등 스마트기기의 고질적인 불만 요인이었던 ‘깨지는 문제’를 해결할 수 있게 됐다. 나아가 단단하고 가벼운 플라스틱 디스플레이 스마트폰 시대도 열릴 것으로 기대된다.

 <구슬을 떨어뜨려 얼마나 튼튼한 지 확인하는 실험에서 고경도 플라스틱과 강화유리 성능을 비교하는 모습.>
 
동진쎄미켐(대표 이부섭·이준혁)은 기존 플라스틱보다 갑절 이상 단단한 경도인 9H(Hardness) 수준의 플라스틱을 개발했다고 7일 밝혔다.

강화유리가 무겁고 쉽게 깨지는 단점에도 불구하고 그동안 커버글라스로 사용된 이유는 경도 때문이다. 단단해서 스크래치가 잘 생기지 않는다. 이에 반해 플라스틱은 가볍고 튼튼한 장점이 있지만 너무 물러 스마트폰에는 사용하기 적합하지 않았다. 통상 플라스틱 경도는 4H 이하 수준이었다.

동진쎄미켐은 경도를 종전보다 갑절 이상 높일 수 있는 플라스틱 가공 방식을 개발했다. 이 회사는 플라스틱의 단점을 보완하기 위해 특수 유무기 하이브리드 코팅액 기술을 적용했다. 무기세라믹은 강도·내열성·화학적 안정성이 우수하고 유기 고분자는 가볍고 연성과 탄성이 뛰어나다. 이를 결합한 유무기 하이브리드 코팅제를 플라스틱 표면에 처리, 강화 유리 수준의 경도를 구현하면서 무게는 유리의 절반 이하로 줄였다. 외부 충격에도 유리보다 갑절 이상 강하다. 강화 플라스틱이나 강화 유리와 달리 가공성도 뛰어나 원하는 모양과 크기를 쉽게 만들어낼 수 있다.

동진쎄미켐은 이 소재를 스마트폰뿐만 아니라 플렉시블 스마트폰, 웨어러블 기기 등에도 적용할 수 있을 것으로 예상했다. 또 플라스틱(PI) 기판 디스플레이와 함께 진정한 의미의 언브레이커블 디스플레이 스마트폰을 만들어낼 수 있을 것으로 기대했다.

이 회사는 고경도 코팅제를 디스플레이 시장 외에 고경도 경량화가 필요한 건축 내장재나 자동차 부품용으로도 응용할 계획이다. 이를 위해 고경도 플라스틱 기판과 필름을 연내 양산키로 하고 설비 투자를 진행중이며, 제품 상용화에 앞서 고객사 평가도 병행하고 있다.

동진쎄미켐 관계자는 “조만간 플렉시블 디스플레이나 웨어러블 기기용으로 충분히 활용 가능할 것”이라며 “건축·자동차·가전 등으로 적용 분야를 점차 넓혀갈 것”이라고 말했다.

문보경기자 |

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동진쎄미켐, 스마트폰용 플라스틱 기판 개발
 
2014/07/07  17:12:56  매일경제
 

동진쎄미켐은 디스플레이에 사용되는 강화유리를 대체할 수 있는 고경도 플라스틱 기판을 개발했다고 7일 밝혔다.

동진쎄미켐은 하이브리드 코팅액 기술을 적용해 잘 깨지는 플라스틱의 단점을 보완한 고경도 플라스틱을 개발했다.

강도, 내열성, 화학적 안정성이 우수한 무기 세라믹의 특성과 가볍고 연성과 탄성이 우수한 유기 고분자의 특성을 결합한 '유무기 하이브리드 코팅제'를 플라스틱 표면에 코팅했다. 동진쎄미켐은 강화유리 수준의 경도를 확보했으며 유리 대비 절반 이하 무게로 가벼울 뿐 아니라 외부 충격에 두 배 이상 강하다고 설명했다. 현재 대부분의 디스플레이 제품에는 기기 표면을 보호하기 위해 일반 유리를 강화한 고가의 강화유리가 사용되고 있다. 하지만 무거울 뿐 아니라 떨어뜨리면 쉽게 깨진다는 단점이 있었다.

김병욱 동진쎄미켐 전무는 "유리의 단점을 보완하기 위해 가볍고 쉽게 깨지지 않으며 가격이 저렴한 플라스틱을 스마트폰 등에 적용하려는 시도가 계속돼 왔다"며 "플라스틱은 강화유리를 대체하기에 미흡해 일부 저사양의 스마트기기에만 적용되고 있었다"고 설명했다.

동진쎄미켐은 이번에 개발한 유무기 하이브리드 코팅제를 얇은 두께의 플라스틱 기판에 적용하면 유연성이 필요한 웨어러블 기기, 플렉시블 기기 등에도 사용할 수 있을 것으로 전망했다. 김 전무는 "이번에 개발된 고경도 플라스틱은 스마트폰, 태블릿PC 등 소형기기뿐만 아니라 대형 사이즈 디스플레이 기기에까지 장착이 가능하다"고 덧붙였다.

[원호섭 기자] 매일경제