플렉시블 디스플레이(Flexible Display)는 평판 디스플레이(FPD, Flat Panel Display)의 단계를 넘어서는 차세대 디스플레이로서 종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 화질의 손상이나 저하 없이, 휘거나, 구부리거나, 돌돌 말 수 있는 디스플레이를 일컫는다.

이러한 특징으로 인해 종이 같은 디스플레이(Paper-like Display)라고 부르기도 한다.

대면적 플렉서블 디스플레이가 상용화되면 노트북, 모니터, TV 등에 적용된 기존 디스플레이를 대체해 IT 산업 전반에 걸쳐 크게 확산될 수 있을 것으로 전망된다.

기존 유리 기판 디스플레이로는 적용이 제한적이거나 불가능했던 새로운 영역의 시장도 개화기를 맞이할 것으로 기대되고 있는데, 예를 들어 손지갑에 접어 넣고 다니다가 수시로 꺼내 읽을 수 있는 전자책(e-Book), 디스플레이를 돌돌 말아서 가지고 다닐 수 있어 휴대성이 탁월한 초소형 PC 등 휴대용 IT제품 분야에 혁명을 가져올 것으로 예상된다.

또한 기존 유리 기판 디스플레이에 비해 원가도 저렴하고(약 50%), 소비전력도 낮아 환경 친화적이라는 장점이 있다.

정부는 플렉시블 디스플레이 소재 분야 세계 1위 달성을 통해 디스플레이 분야 최강국의 위치를 유지한다는 전략이다.

▲ 플렉시블D/P용 플라스틱 기판 소재 기술 흐름.

■日·美·臺 등 선행주자 잡을 지원 절실

산업적으로 광전자용 투명 고분자 소재와 공정기술은 미래 유연성 전자소자를 구현하기 위한 핵심 부품소재로서 향후 유비쿼터스 시대의 도래에 있어 큰 변혁을 가져올 것으로 예상된다.

또한 플렉시블 전자기술의 경우 아직까지 완전한 시장이 열리지 않고, 진입장벽이 높아 개발에 소요되는 기간이 길지만 개발 성공 시 산업경쟁력이 크게 향상될 수 있을 것으로 기대된다.

이 기술은 이미 일본이 정상에 위치하고 있으며 NEDO 등의 컨소시엄 등을 통해 현재 한국에 경쟁을 빼앗긴 평판디스플레이 시장 이후 차세대 시장을 석권하려는 전략을 갖추고 있으며 미국, 유럽 및 대만의 경우도 소재업체와 장비 업체를 중심으로 한 협력 체제를 갖추고 있다.

국내의 경우 플렉시블 디스플레이 산업의 중요성을 인식하고 디스플레이 로드맵까지 작성돼 있으나 현재까지 해외의 협력체 같은 시스템은 갖춰지지 않고 있으며 특히 플렉시블 기판 소재의 경우 국내의 고분자 소재 원천기술이 취약한 실정이다.

사회적으로도 현대사회의 정보화 심화 및 대중화에 따라서 다양한 정보를 장소와 시간에 구애 없이 공유하고자 하는 욕구를 현실화하기 위해서는 초경량, 저소비전력, 종이처럼 가벼운 유연한 플렉시블 디스플레이, 태양 전지처럼 어디서든 전원의 공급이 가능한 에너지 공급 장치와 이들을 유지해 줄 수 있는 백 플레인(Back Plane)의 기술을 바탕으로 한 유연성(Flexible), 휴대형(Portable), 전자(Electronics) 기술 및 제품이 필요하다.

이에 기존 기판 소재인 유리 등의 무기계에 비해 가볍고, 우수한 내충격성, 자유로운 성형 가공성의 유기 고분자재료로의 대체가 요구되는 데 이를 바탕으로 플렉시블 디스플레이 중 상용화에 앞선 전자종이(e-Paper)용 이미지필름 등이 개발되고 있으나, 추후 궁극적으로는 현재 평판디스플레이의 주류로 사용되고 있는 LCD나 OLED 등의 제품을 플렉시블화 할 수 있는 기술 개발이 시급한 것으로 정부는 판단하고 있다.

기술적으로는 현재 디스플레이분야 유연 전자소자용 기판소재 및 가공기술이 개발 단계에 있으며 기존 소재로부터 차별화된 특성의 부가 또는 제어 기술을 접목시킴으로써 소재의 원천성이 커지고 있다.

국내의 경우, 세계 평판 디스플레이 시장을 가장 많이 점유하고 있지만, 차세대 플렉시블 디스플레이용 소재 및 기술에 대해서는 다양한 컨소시엄이나 클러스터 등이 다른 선진국에 비해 부족하다.

또한 세계적으로 차세대 유연 전자소재 및 디스플레이 개발에 대한 관심이 높고 다양한 기술개발이 지난 2004년경부터 이미 시도되고 있는 상황에서 후발 참여하는 플렉시블 디스플레이의 기술 선점을 낙관할 수만은 없는 상황이다.

따라서 국내 수요기업과 소재기업이 목표를 공유하고 개발에 집중해야만 기술 선점 가능성을 높일 수 있다.

차세대 유연 전자소재에 대한 핵심 원천기술 개발을 통한 신성장 동력의 확보가 절실히 요구되고 있는데, 디스플레이 소재의 개발만으로 끝나는 것이 아니라 관련 기술을 응용할 수 있는 면조명, 태양전지, 터치패널, 반도체 및 센서 등 IT 분야로의 기술 확산을 이룰 수 있는 시너지 효과를 극대화할 수 있을 것으로 전망된다.

정부의 전폭적인 지원과 민간업체의 적극적 기술개발이 함께 이루어진다면 오는 2018년 플렉시블 디스플레이 시장의 세계 시장 점유율을 최고 45% 이상, 소재 국산화율 80% 이상을 달성할 수 있을 것으로 예상된다.

■플라스틱·코팅·투명전극 삼위일체

플렉시블 디스플레이는 기존의 LCD, OLED 등 평판 디스플레이에 사용되는 유리기판을 대체할 수 있는 플라스틱 기반의 유연성 기판 구현 기술이 핵심이다.

이 소재의 개발에는 우선 베이스필름 제조에 플라스틱 소재의 임계성능을 극복해 고내열성, 고투명성, 저복굴절성을 갖는 고분자수지(Polymer Resin)를 합성하고 이를 이용하여 플라스틱 기판 필름을 제조하는 요소 기술이 필요하다.

원료에서 수지를 만드는 유화기술, 수지에서 플라스틱 필름을 만드는 플라스틱기술, 배리어 코팅 필름과 배리어 ITO 필름을 만드는 코팅기술이 단계별로 요구되는 것이다.

또한 기판 상에 내약품성을 위한 하드코팅 등이 필요할 수 있으며 산소, 수분 차단 특성을 위해 박막 증착이나 코팅 등의 방법을 적용한 가스 배리어 층을 형성하는 요소 기술과 디스플레이 혹은 터치스크린에 전기장을 공급하기 위해 투명전극(Transparent Conducting Layer)을 플렉시블 기판 상에 형성하는 요소 기술도 확보해야 할 것으로 예상되고 있다.

정부는 오는 2018년까지 40″급 플렉시블 TV 또는 80″급 플렉시블 광고 디스플레이 제품 적용을 위한 고특성, 저원가 투명 플라스틱 기판과 전극소재를 개발한다는 목표를 세우고 있다.

이를 위해 △말수 있는 플렉시블 LCD 및 OLED용 플라스틱 기판 소재 △고내열, 고투명, 저복굴절을 갖는 플라스틱 소재 합성과 이를 이용한 플라스틱 기판 필름 △산소, 수분을 완벽히 차단할 수 있는 배리어 코팅 및 기능성 코팅 소재 △금속기반, 산화물계, 하이브리드 소재를 적용한 투명전극 소재를 개발한다는 방침이다.