"스트레처블, 폴더블·롤러블과 본질적으로 다른 기술" 문대규 교수
"스트레처블, 폴더블·롤러블과 본질적으로 다른 기술" 문대규 교수
  • 이기종 기자
  • 승인 2021.02.05 16:28
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X·Y·Z축서 발생하는 스트레스 견뎌야
문대규 순천향대 교수가 5일 서울 여의도에서 열린
문대규 순천향대 교수가 5일 서울 여의도에서 열린 '폼팩터 혁신을 통한 차세대 디스플레이 소재·공정 개발기술' 세미나에서 '폼팩터 디스플레이 기술 이슈와 해결과제' 주제 발표하고 있다.

문대규 순천향대 교수가 "스트레처블은 폴더블이나 롤러블과 본질적으로 다른 기술"이라며 "스트레처블 디스플레이를 구현하려면 탄성이 있는 기판과 회로가 필요하고 세 개 축에서 발생하는 힘을 모두 견뎌야 한다"고 밝혔다.

화면 왜곡 없이 늘어나는 스트레처블 디스플레이는 기존 플렉시블이나 폴더블, 롤러블보다 앞선 기술로 불린다. 스마트폰이나 태블릿 외에도 디스플레이 패러다임을 바꿀 수 있는 잠재력을 보유하고 있다.

5일 문대규 교수는 서울 여의도에서 열린 '폼팩터 혁신을 통한 차세대 디스플레이 소재·공정 개발기술' 세미나의 '폼팩터 디스플레이 기술 이슈와 해결과제' 발표에서 "폴더블과 롤러블은 제품을 접거나 말 때 압력이 발생하는 축이 하나지만, 스트레처블은 X축과 Y축, Z축 세 축에서 발생하는 힘을 모두 견뎌야 하기 때문에 본질적으로 다른 기술"이라고 말했다. 이들 새로운 폼팩터 패널은 접고 펼 때 축의 한쪽에선 팽창하는 힘(인장응력)이, 반대 쪽에선 압축되는 힘(압축응력)이 발생한다.

문 교수는 "스트레스는 늘어나는(스트레인) 정도에 비례한다"며 "궁극적인 스트레인 값은 곡률반경에 반비례한다"고 말했다. 곡률반경이 작아지면 스트레인 값이 커져 스트레스가 커진다. 곡률반경은 커브드가 200~300R, 대형 롤러블 50R, 중소형 롤러블·폴더블 1.4~5R이다. 스트레인이 발생하면 표면에선 주름 또는 갈라짐이 나타나기도 한다. 그는 "스트레처블 기술이 유연성과 신뢰성, 내구성, 사용성을 모두 확보하려면 기판부터 구동 기기, 화소 등 하부 기술을 동시에 해결해야 한다"고 말했다.

문 교수는 "스트레처블 디스플레이 구현에 필요한 박막트랜지스터(TFT)와 빛을 내는 유기발광다이오드(OLED) 같은 자발광 화소는 세라믹 재료여서 기본적으로 딱딱하다"며 "TFT와 OLED는 1~2% 스트레인만 있어도 끊어진다"고 말했다. 발광원은 OLED 외에도 마이크로 발광다이오드(LED), 퀀텀닷나노로드발광다이오드(QNED)도 사용할 수 있다. 현재 폴더블과 롤러블은 플렉시블 기판에 OLED를 증착해 발광원으로 사용한다.

그는 "세라믹 재료는 잡아 당겨 늘리는 것은 사실상 불가능하다"며 "늘어날 수 있는 기판을 사용하고, 그 위에 TFT와 OLED를 쌓아 올린 뒤 회로선을 늘리는 구조를 택하면 스트레처블이 가능해진다"고 말했다. 스타킹처럼 늘어나는 구조를 생각하면 된다. 이때도 OLED를 수분과 산소에서 보호하는 봉지(Encap) 기술이 필요하다.

문 교수는 "삼성디스플레이가 지난 2019년 국제정보디스플레이학회(SID)에서 탄성이 있는 기판 위의 '바디'에 저온다결정실리콘(LTPS) TFT와 OLED, 봉지를 적용한 뒤 늘어나는 구조의 힌지를 소개했다"며 "이때 5% 늘어났을 때 1만회까지 안정적으로 작동했다"고 밝혔다. 

중국 BOE는 지난해 SID에서 기리가미(Kirigami)란 스트레처블을 소개했다. 문 교수는 "지난해 SID에서 BOE가 발표한 자료를 보면 인치 당 화소 수도 100PPI로 낮고 화면에 녹색 빛도 돈다"며 "수준은 낮지만 BOE도 스트레처블 디스플레이를 연구하고 있다"고 밝혔다. 이어 "BOE 기술은 아직 삼성디스플레이와는 격차가 크다"고 덧붙였다.

LG디스플레이는 지난해 6월 산업통상자원부가 추진하는 스트레처블 디스플레이 개발 국책과제 주관기업에 선정됐다. LG디스플레이는 2024년까지 디스플레이가 늘어나는 비율(연신율) 20% 기술을 적용한 제품을 선보일 계획이다.



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