1. [1편] 이제는 듀얼 엣지다! ‘양면 벤디드 제품 개발팀’ 인터뷰 1
2. [2편] 가능성을 믿고 도전하다! ‘양면 벤디드 제품 개발팀’ 인터뷰 2
지난 1월, 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2015의 LG디스플레이 전시 부스. 깜짝 공개된 ‘듀얼 엣지(Dual Edge)’ 패블릿 프로토타입(prototype)이 공개되자마자 현장과 언론은 뜨거운 반응을 보였습니다. 앞서 나온 엣지폰보다 더 가파른 곡률로 기기의 좌우 양면을 모두 둥글려낸 패블릿이 LG디스플레이의 앞선 플라스틱 OLED 기술을 증명해냈기 때문입니다. ‘자식 같은 제품’을 멀고 먼 CES에 보내놓고도, 그 자리에 참가하지 못한 ‘양면 벤디드 제품 개발팀’은 언론으로나마 반응을 접하고 그렇게 기쁠 수 없었답니다. 일부러 시간을 내어 회의실에 모여준 7명의 양면 벤디드 제품 개발팀, 흡사 온화한 스승과 제자들 같은 모습이었습니다.
플라스틱의 가능성을 시험해보다
플라스틱 OLED 디스플레이는 특유의 유연성 때문에 보는 사람마다 무의식적으로 휘고 구부리더라고 말하는 양면 벤디드 제품 개발팀의 안태준 책임. 그는 바로 그 점이 플라스틱이라는 소재의 “태생적 가능성”임을 알아보았습니다. 아직 “아무도 안 해 본” 시도였지만, 가능성을 실현한다면 상상할 수 있는 응용법은 무한대였습니다. 그리고 계속될 시도의 첫 걸음이 된 것이 바로 듀얼 엣지 디스플레이의 개발이었습니다.
▲ CES 2015에서 깜짝 공개되었던 LG디스플레이의 ‘듀얼 엣지’ 스마트폰 프로토타입
하지만 G플렉스2의 ‘커브드(curved)’형 디스플레이와는 비교할 수 없을 정도로 극한 곡률로 굽힌 디스플레이의 복원력을 최대한 억지해야 하는 “액티브 벤딩(Active Bending)” 기술은 개발 과정에 그 나름의 난점을 안고 있었습니다. 관건은 플라스틱 기판 내부에 있는 OLED, TFT 소자 등 무기막 재료를 그것이 깨지지 않는 한 최대한 디스플레이를 휘는 것, 그리고 그렇게 구부린 디스플레이를 단단히 점착시키는 기술이었죠.
디스플레이를 볼펜 두께로 말기 위한 기술
액티브 벤딩 기술로 탄생한 듀얼 엣지는 디스플레이의 좌우 양면이 휘어졌다는 점 외에도 앞서 나온 제품의 디스플레이보다 가파른 5㎜R(반지름이 5㎜인 원이 굽은 정도)의 곡률을 구현하고 있다는 점에서도 화제가 되었습니다. 한쪽 면을 꺾는 것보다 양쪽을 꺾는 것이 공정적으로는 더 어려운 기술인 것은 맞다면서도, 안태준 책임은 그보다 더 중요한 문제는 최상의 곡률을 구현하면서 디스플레이로서의 기능에 무리가 가지 않을 수 있는 최적의 패널 구조를 개발하는 것이라고 질문을 정정했습니다.
“LCD, PDP 등 여러 디스플레이 모듈들이 유리를 기반으로 만들어지죠. 하지만 이 제품은 플라스틱 기판을 사용해, 패널을 가운데든 가장자리든 상부든 하부든 자유자재로 꺾을 수 있습니다. 하지만 기판이 플라스틱이라 하더라도 그 내부의 OLED 소자나 TFT 소자들은 무기막 재료들로 이루어져 있기 때문에, 일정 수준 이상 구부리면 깨질 수밖에 없습니다. 이번 CES에서 공개한 프로토타입은 5㎜R까지 꺾은 제품이었고 그보다 더 가파른 곡률로도 구부릴 수 있겠지만, 그렇게 되면 제품이 디스플레이로서의 역할을 못 하게 되겠죠”
“그래서 저희가 개발한 것은 플라스틱 기판 내부에 있는 OLED와 TFT가 손상되는 것을 방지하는 기술이었습니다. 전문 용어로는 ‘중립면(neutral plane) 설정’ 기술이라고 하는데요. 이 기술에서 가장 중요한 포인트는 패널의 구조를 어떻게 최적화하느냐인데, 그 부분을 여기 함께한 멤버들과 연구했습니다.”
▲ 물체를 굽히더라도 안팎의 힘이 서로 상쇄되는, 안정적인 ‘중립면’이 존재할 수 있습니다. 5㎜R 곡률의 플라스틱 OLED 디스플레이를 만들기 위해, 양면 벤디드 제품 개발팀은 ‘중립면 설정’ 기술을 개발했습니다.
“쉽게 말하면, 저희 제품에 들어가는 부품 중에 FPC(Flexible Printed Circuit, 연성회로기판)들이 있잖아요? 그 FPC도 내부는 금속 배선들로 이루어져 있는데, 자유자재로 구부러지면서 전기가 흐르는 데도 문제가 없어요. 저희 패널도 그렇다고 보시면 될 것 같습니다. 그러니까, 유리 같은 무기소재는 구부리면 금방 깨지잖아요. 하지만 그 상하부에 동일한 필름을 겹쳐 샌드위치 구조를 만들게 되면, 일정한 곡률에서는 깨지지 않는 구조가 될 수 있거든요. 그러니까 그 내부 소재는 무기막이지만 구조 자체는 굉장히 안정적인 구조가 되는 거죠.”
자꾸 펴지려는 디스플레이를 붙잡을 수 있을까?
가장자리가 둥글게 휜 ‘벤디드(bended)’ 디스플레이는 전에 없던 제품이었기 때문에, 개발을 위한 협력업체들을 찾는 것도 쉽지 않은 일이었다고 합니다. 모든 제조업체들이 ‘플랫(flat)’ 상태의 디스플레이만 만들고 있었기 때문에, 3D 형태를 갖춘 제품을 만들 수 있는 곳이 거의 없었던 것이지요. 하지만 개발 과정에서 문제에 부닥칠 때마다 여러 분들의 도움을 받아 협력업체를 찾아낼 수 있었고, 그 업체들과의 작업 과정에서 생각지도 못한 문제가 발생할 때는 유기적인 협업을 통해 난관을 극복해냈다고 안태준 책임은 말합니다.
“새로운 형태의 디스플레이를 개발하다 보면, 당연한 일이겠지만 예상치 못한 이슈들을 맞닥뜨리게 됩니다. 한 가지 예를 들어볼게요. 플라스틱 패널들은 처음에는 잘 붙어 있어도, 시간이 지나면 곡면에서 접착부가 벌어지는 현상이 발생합니다. 플랫한 디스플레이를 만들 때는 전혀 걱정할 필요가 없던 문제죠. 이를 해결하기 위해 접착력을 상승시키는 기술을 개발해야 했는데, 저 혼자 고민한 문제가 아니라 많은 분들이 노력을 해주셨습니다. 여기, 조세준 주임이 공정 쪽을 주로 담당했어요.”
안태준 책임은 자랑스런 아들을 소개하는 뿌듯한 아버지처럼 PO기구설계팀 이준재 주임을 가리켰습니다. “구부러져 있는 커버글라스에 플라스틱 패널을 붙이는 공정을 ‘다이렉트 본딩’이라고 합니다. 앞서 다른 업체에서 개발된 적이 없는 공정이라 저희가 자체적으로 개발해야 했는데, 이 친구가 그 공정을 메인으로 담당했어요.”
이준재 주임은 겸손한 어조로 이어 이야기했습니다. “책임님이 말씀하신 것처럼, 플라스틱 패널을 붙인 뒤에 접착부가 떨어지는 현상이 이슈가 돼서 커버글라스와 패널 사이에 들어가는 점착제를 새로 개발했습니다. 하지만 점착제만 개발한다고 해서 해결되는 문제는 아니었어요. 공정장비도 잘 갖춰져 있어야 했지요. 이상적인 공정 조건을 찾는 과정도 고비였던 것 같습니다.”
장비와 공정 모두 새롭게 뜯어고치다
소위 ‘커브드’ 디스플레이라고도 부르는 G플렉스 시리즈의 디스플레이와 양면 벤디드 디스플레이 의 공정적 차이를 묻는 질문에, 이준재 주임은 이렇게 답했습니다. “일단 G플렉스에 장착된 플렉시블 디스플레이는 듀얼 엣지보다 곡률이 훨씬 크지요? 거의 ‘플랫’이라고 봐도 무난할 정도라서, 접착은 문제가 될 가능성이 거의 없습니다. 하지만 듀얼 엣지 디스플레이는 극한 곡률로 휘기 때문에, 생산 장비부터 아예 새로 개발해야 했지요.”
안태준 책임이 설명을 덧붙입니다. “플라스틱에는 아주 다양한 성질이 있지만, 그 중 하나가 복원력입니다. 구부려도 원상으로 복구되는 성질을 말하지요. 곡률이 700㎜R 정도 되는 디스플레이의 복원력을 한 500g이라고 가정해보면, 5㎜R의 극한곡률로 구부린 디스플레이의 복원력은 3~9kg으로 잡을 수 있거든요. 한 마디로 극단적인 수준으로 늘어납니다. 붙잡고 있어야 하는 수준이에요. 조세준 주임의 말대로, 복원력을 상쇄시킬 수 있는 접착력 개발이 굉장히 큰 이슈였습니다.”
“스마트폰은 상온에서만 사용하는 게 아니라 한여름 장마철 같은 날씨에도 사용하잖아요? 제품을 습도 80%, 온도 60℃, 혹은 80℃의 환경을 만들어놓고, 제품을 그 안에 집어넣었을 때도 곡면 접착부가 떨어지지 않게 해야 합니다. 결코 쉽지 않은 작업이었죠. 하지만 개발 과정에 함께한 모든 사람들의 인내와 열의 덕에 단지 기술적 가능성에 불과했던 양면 벤디드 디스플레이를 완벽하게 구현할 수 있었습니다.”
사진 출처: Magazine GOO:D/ 권현정 사진작가
