[디지털데일리 한주엽기자] 삼성전자가 플렉시블 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 패널을 탑재한 신형 스마트폰 갤럭시노트4를 조만간 공개할 예정인 가운데 해당 패널을 개발·공급하는 삼성디스플레이가 핵심 소재·공정 기술과 보완 과제를 소개했다.

박동건 삼성디스플레이 대표(사장)는 27일 대구 엑스코에서 개막한 국제정보디스플레이학술대회(IMID)의 기조 연설자로 나서 “플렉시블 디스플레이의 완성도를 높이려면 많은 기술이 보다 성숙돼야 한다”며 “진정한 플렉시블 패널이 양산되면 다양한 형태의 완성품이 나올 수 있으므로 기존 평면형 디스플레이 시대의 (성장 혹은 혁신) 한계를 넘을 수 있다”고 말했다. 박 사장은 이날 진정한 플렉시블 디스플레이를 내놓기 위해선 핵심 소재·공정 기술이 보완돼야만 한다고 강조했다. 강화유리를 대체할 플라스틱 윈도, 구부렸다 펴도 접착력이 떨어지지 않는 접착제, 더 얇은 편광판, 차세대 터치 소재 등이 언급됐다.

플렉시블 디스플레이의 박막트랜지스터(TFT) 기판과 전면 보호 소재는 높은 내구성(Durability)과 경도(Hardness)를 갖추면서도 유연하게 휘어질 수 있어야 한다. 기존 휘지 않는(Rigid) 패널의 기판과 보호 소재로는 유리가 쓰였지만 플렉시블 패널에는 플라스틱 소재가 적용된다. 박 사장이 소개한 플라스틱 윈도(Plastic Window)는 기존 강화 유리를 대체할 패널 전면 보호 소재다. 삼성디스플레이는 플라스틱 윈도의 경도를 높이는 방법으로 유기물(Organic)과 무기물(Inorganic) 재료를 혼합, 이를 플라스틱 표면에 코팅하는 방법을 제시했다. 플라스틱 윈도와 패널을 접착하는 접착제(Adhesive)는 휘어져도 접착력을 유지할 수 있도록 2개의 필름이 덧대지는 형태로 보완이 이뤄지고 있다. 편광판(Polarizer)의 경우 두께가 더 얇아져야 한다.

편광판 아래에 위치하는 터치스크린패널(TSP)은 전극 소재를 기존 인듐주석산화물(ITO) 대신 은이나 구리 같은 금속(Metal Mesh)으로 변경하거나 은나노와이어(Silver nano-wire)로 교체해야 한다. ITO 필름의 경우 일반적 곡률반경(bending radius)이 8mm로 휘어짐이 완만하다. 자꾸 구부리면 제 기능을 잃을 수도 있다. 대체 기술로 거론되는 메탈매시나 은나노와이어는 곡률 반경이 2mm로 낮아 플렉시블 패널에 어울린다. 얇은 필름을 여러겹 덧대는 봉지(밀봉, Encapsulation) 공정 역시 혁신이 이뤄져야 한다. 봉지 공정은 플렉시블 OLED 양산을 위해 꼭 필요한 기술이다. OLED의 주 원료인 유기EL은 산소나 수분에 노출되면 제 기능을 잃어버린다. 패널이 휘어지려면 봉지 공정에서도 기존에 사용하던 유리 대체 소재를 찾아야 한다. 삼성디스플레이는 박막봉지(Thin Film Encapsulation TFE) 기술을 활용하고 있다. TFE는 TFT 기판 위에 유기EL을 증착한 후 또 다시 유기물과 무기물 층을 교차로 덮어 산소나 수분으로부터 유기EL을 보호하는 기술이다. 관건은 여러겹인 유기물과 무기물 층(Layer)을 줄여 생산성을 높이는 것. 초기 삼성디스플레이는 7층의 유·무기물을 덮었으나 이날 발표에 따르면 이 층은 5개로 줄어들었다.

TFT의 구조도 변경해야 한다. 휘는 정도를 높이는 한편 구부렸을 때 TFT가 받는 스트레스를 최소화하기 위해서다. 삼성디스플레이는 TFT의 층간절연을 위해 사용하는 유전체막(Inter Layer Dielectrics ILD)과 게이트절연막(Gate Insulator GI) 조합체 간 일정 간격을 두고 설치하는 방안을 제안했다. 이럴 경우 더 휘어질 수 있고 휘었을 때 TFT가 받는 스트레스도 기존 대비 20분의 1로 줄어든다고 삼성 측은 설명했다. 박 사장은 “일반 커브드 디스플레이의 곡률반경은 600mm면 족하지만 베젤(테두리)를 꺾어 놓은 형태의 보더리스(갤럭시 노트4 디자인 추정)는 8mm, 롤러블은 5mm, 폴더블의 경우 1mm의 곡률반경을 달성해야 한다”고 설명했다. 그는 “플렉시블 디스플레이는 혁신 완성품 디자인을 구현할 수 있도록 돕고 사람들의 삶의 방식도 바꿔나갈 것”이라고 말했다.

<대구=한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr