지금까지 디스플레이는 크기, 화질, 두께 등 이른바 ‘스펙’ 경쟁을 통해 진화했다고 해도 과언이 아닙니다. ‘더 크고’, ‘더 얇은’ 디스플레이를 추구하면서 초기 CRT 브라운관의 자리를 PDP, LCD가 대신했으며, 끊임없는 기술개발의 결과로 오늘날 ‘궁극의 디스플레이’라고 불리는 OLED가 탄생했죠.
하지만 글로벌 디스플레이 업체들의 경쟁이 심화되면서 이제는 기존의 스펙을 뛰어넘는 특별한 ‘무엇(what)’이 중요해졌으며, 이것들이 또 다른 디스플레이 진화의 축이 되고 있습니다. 그리고 ‘플렉서블 디스플레이(Flexible Display)’는 이러한 특별한 무엇 중 하나로 각광받고 있습니다.
플렉서블 디스플레이, 왜 어려울까?
TV, 스마트폰, 태블릿 PC 등 우리가 일상 속에서 접할 수 있는 디스플레이는 모두 유리 기판 위에 만들어진 것입니다. 단단하고 깨지기 쉽다 보니 대부분 평면적인 형태를 띠고 있죠. 그렇다면 디스플레이를 휘어지게 하려면 어떻게 해야 할까요? 방법은 간단합니다. 깨지기 쉬운 유리 기판 대신 내구성이 강하면서 유연한 플라스틱 기판 위에 디스플레이를 만들면 되지요.
하지만 유리 기판을 플라스틱 기판으로 바꾸는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 플라스틱 기판을 도입하는 과정에서 여러 가지 문제가 발생하기 때문이죠. 또한 백라이트가 필요한 LCD로는 제대로 된 플렉서블 디스플레이를 구현하기 힘들기 때문에, 자체 발광하는 OLED가 플렉서블 디스플레이 소재에 적합합니다. 오늘은 플렉서블 OLED 디스플레이의 공정 과정과 그에 따른 문제점을 해결하기 위한 방법을 알아보도록 하겠습니다.
플렉서블 OLED 디스플레이는 OLED와 기본 구조는 동일하지만, 유리 기판(Glass)이 아닌 플라스틱의 한 종류인 폴리이미드(PI, Polyimide)를 기판소재로 활용하는 것이 특징입니다. 이 디스플레이의 공정은 그림을 그리는 과정과 비슷하다고 할 수 있는데요. 원하는 사이즈대로 그려서 색을 칠하는 과정, 딱딱하고 고정된 유리 기판 위에서는 쉽게 할 수 있겠죠. 하지만 유연한 플라스틱 기판 위에서는 이 과정이 만만치 않습니다.
얇디 얇은 플라스틱 필름을 손에 들고 그 위에 그림을 그리는 것을 떠올리면 이해하기가 쉬울 거라 생각되는데요. 때문에 플렉서블 디스플레이를 만들기 위해서는 유리보다 훨씬 더 고도의 집중력과 정교한 기술이 요구됩니다.
<관련 포스팅>
플렉서블 디스플레이를 구현하는 ‘Laser Release’ 기술
이러한 어려움 때문에 플렉서블 디스플레이 생산 공정에서 플라스틱 필름을 원형 그대로 적용하기란 무척 어려운 일입니다. 현재까지도 플렉서블 디스플레이에 쓰일 이상적인 기판을 찾는 일은 여전히 큰 과제로 남아있죠. 하지만 연구원들의 입장에서는 이상적인 기판이 등장할 때까지 마냥 기다릴 수는 없는 일!
이 같은 문제를 해결하기 위해 지난 10여 년간 디스플레이 업계에서는 많은 연구와 시도가 이루어졌는데요. 대표적으로 ‘Laser Release’ 기술을 소개하고자 합니다.
앞서 언급했듯 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위해서는 가장 먼저 폴리이미드(PI)기판이 필요합니다. 하지만 이 기판을 그대로 쓰는 것이 아니라, 우리가 원하는 그림을 쉽게 그리기 위해서 용액 상태의 폴리이미드를 유리 기판 위에 코팅시켜주어야 하죠.
여기서 잠깐! 왜 폴리이미드 기판을 쓰는 것일까?
폴리이미드는 복원력이 우수하고 충격에 강한 특성을 지닌 고분자소재로, 액체상태에서 냉각해 박막의 필름형태로 만들어 사용하는데요. 플라스틱 필름 중에서도 고온 안정성이 가장 뛰어나 플렉서블 디스플레이를 구현하기에 적합한 소재로 꼽힌답니다.
그 다음으로 코팅된 폴리이미드에 열을 가해 구워주면 유리 기판과 PI film이 붙어 있는 상태로 존재하게 되는데요. 이러한 과정을 공정용어로는 ‘열처리 경화(Curing)’라고 합니다. 이 열처리 경화를 마친 기판 위에 기존의 디스플레이 공정을 그대로 진행해주면 플렉서블 디스플레이 공정은 일단락된답니다.
하지만 여기서 끝이 아니라는 사실! 마지막으로 플렉서블 디스플레이의 기능을 하기 위해선 유리 기판과 PI film을 떼어내야 하는데요. 이 작업을 ‘Release’라고 합니다. 이 과정에서 레이저(Laser)를 사용하기 때문에 ‘Laser Release’ 기술이라고도 부르지요.
이런 일련의 과정을 거쳐 LG디스플레이에서는 2013년부터 매년 꾸준하게 혁신적인 플렉서블 디스플레이를 선보이고 있는데요. 앞으로 또 어떤 기술이 등장해 플렉서블 디스플레이를 발전시켜 나갈지 기대됩니다. 😀
