"디스플레이 연구, 고화질·대면적에서 형태 변형으로"

[테크월드=양대규 기자] 디스플레이 기술 경향이 과거에는 고화질과 대면적에 있었다면 최근에는 디스플레이의 형태를 바꾸는 방향으로 연구가 진행되고 있디. 지난 1월 15일 양재 AT센터에서 이 같은 주제의 ‘2019 차세대 디스플레이 기술적 이슈 및 고기능 필름 최신기술 세미나’가 개최됐다. 마이스포럼이 주최한 이번 행사에는 마이크로 LED, 스트레처블(Stretchable), 폴더블(Folderble), 퀀텀닷(Quantum Dot) 등 최신 디스플레이 기술의 최신 이슈에 대한 산·학·연 전문가들의 강연이 있었다.

이날 행사에서 한국광기술원(KOPTI) 김영우 센터장은 ‘마이크로 LED 디스플레이 산업·기술 동향’에 대해 강연을 했다. 김영우 센터장은 “현재 마이크로 LED 시장은 2018~2019년도 6억 달러 정도의 시장이 형성됐다”며, “대부분은 마이크로 LED보다는 ‘마이크로 LED 같은’ 100~300µm 크기다. (실제) 마이크로 LED는 100µm보다 작은 사이즈를 말한다”고 설명했다.

김 센터장의 강연에 따르면, 2019년 전체 마이크로 LED 시장에서 BLU(Back Light Unit, 백라이트 유닛)이 전체의 59%를 차지하며 1위를, 이어 디지털 사이니지(13.3%)와 스마트워치(12.9%)가 2, 3위를 차지할 것으로 전망된다. 이밖에 AR·VR, 디지털 시네마, 홈씨어터 등이 각각 3.7% 정도의 점유율을 차지한다.

하지만 6년 뒤인 2025년에 이르면, 마이크로 LED는 TV, 스마트폰, 디지털 사이니지, 디지털 시데마, 홈시어터 등에 골고루 분포할 것이며, 시장은 지금의 50배인 300억 달러 규모로 추정된다.

김영우 센터장은 이날 강연에서 이밖에도 마이크로 LED를 통해 최근 개발되고 있는 제품과 기술의 주요현황과 문제점, 해결 기술 등에 대해 설명했다. 특히, 전 세계적으로 알려져 있는 11개 이상의 전사기술 중 UV와 적원선 레이저 광원, 필름 등을 활용한 선택적 전사방식을 소개했다. 또한, 생산수율과 상품화에 직결되는 화소용 광원에서의 생산성 향상과 광도 감소 원인 등에 대해 설명했다.

연세대학교 신소재 공학부 박장웅 교수는 ‘스트레처블 디스플레이 구현 기술의 발전 동향’에 대해 설명했다. 박장웅 교수는 “지금까지 디스플레이는 사이즈가 늘어나거나, 화질을 좋게 만드는 쪽으로 많이 발전을 했다”며, “이 부분도 중요하지만 이와 다른 연구방법도 나오고 있다. 어떻게 하면 디스플레이의 형태를 변형시킬 수 있을지에 대한 연구다”고 말했다. 이와 함께 박 교수는 “궁극적으로는 잡아당기거나 건축물 안에 집어넣을 수 있는 방향으로 발전할 것”이라고 강조했다.

박장웅 교수의 강연에 따르면, 디스플레이는 재료의 탄성 한도(Elastic Limit) 내에서는 무한으로 변형할 수 있다. 현재 디스플레이는 금속, 유리, 플라스틱 필름, 엘라스토머(elastomer, 탄성중합체-고무와 같은 성질을 지닌 물질) 등의 재료가 복합적으로 사용되는데, 엘라스토머의 경우에는 탄성 한도가 30%가 넘지만 금속과 유리는 0.5%도 안되는 낮은 수치를 보인다. 즉, 현재의 재료와 구조에서는 잡아당기거나 뒤틀어버리는 변형을 하는 것이 어렵다는 것이다.

스트레처블이 가능하려면, 재료를 모두 엘라스토머로 바꾸던가 변형될 구조를 만들어야 한다. 하지만 엘라스토머는 기본적으로 부도체로 디스플레이 기판을 모두 엘라스토머로 만드는 것은 거의 불가능하다. 결국은 스트레처블이 가능한 늘어나는 전극을 만들어야 한다. 박 교수는 이에 대한 해결책으로 금속절연채를 전극 패턴으로 넣은 뒤에 잡아당기면 생기는 크랙에 은나노 와이어를 집어 넣는 방법을 설명했다. 이 구조를 통해 잡아 당겼을 때 집어넣은 은나노 와이어가 틈을 채워주면서 스트레처블이 가능하다는 것이다. 박 교수는 이밖에도 스트레처블 구현을 위한 공정 기술, 스트레처블 디스플레이용 소자 제작 기술 등에 대해 설명했다.

이날 행사에는 ▲한국생산기술연구원 정용철 박사의 ‘폴더블 디스플레이 특허 동향 및 필름 소재 기술개발 현황’ ▲성균관대학교 나노과학기술원 배완기 교수의 ‘퀀텀닷 디스플레이 소재의 기술적 이슈와 개발 방향 논의’ ▲재료연구소 김도근 책임연구원의 ‘나노 표면 구조 응용 광추출 기능을 지닌 저저항 고유연 고평탄 투명전극기판 제조 기술과 응용’ ▲한화에어로스페이스 박진성 수석의 ‘대면적 그래핀 제조기술 및 디스플레이 응용’ 등의 강연이 함께 진행됐다.