플렉시블 디스플레이(Flexible Display)

과학(Science)/산업 (Industry)

플렉시블 디스플레이(Flexible Display)

SURPRISER - Tistory 2023. 7. 26. 21:06

0. 목차

'플렉시블 디스플레이'란?
'플렉시블 디스플레이'의 발전 단계
'플렉시블 디스플레이'의 구현 기술
'플렉시블 OLED 디스플레이'의 구성 요소
'플렉시블 디스플레이' 생산공정 기술
'플렉시블 디스플레이' 기술 개발 동향
'플렉시블 디스플레이' 관련 기업

1. '플렉시블 디스플레이'란?

'플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'는 '평면 디스플레이(Flat Display)'와 달리 접거나 휠 수 있는 등 형태를 변형시킬 수 있는 디스플레이다. '플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'는 형태의 변형을 통해 공간 활용성을 높일 수 있으며, 얇고 가벼우며 깨지지 않는 장점 등이 있다. '플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'는 '스마트폰'을 비롯한 '웨어러블 스마트 기기', '자동차용 디스플레이', '디지털 사이니지(Digital Signage)' 등의 분야에 적용할 수 있다. 또한 디스플레이 시장을 다변화시키고, 향후 'IoT(사물 인터넷)' 등과의 연계를 통해 새로운 시장을 창출할 것으로 전망된다.

접거나 휘는 것이 가능한 플렉시블 형태의 IT 기기는 '휴대성', '공간 활용성' 등을 높여 소비자에게 편의성을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 차세대 IT 기기가 개발되기 위해서는 플렉시블 디스플레이 등 변형이 가능한 부품 개발이 선행되어야 한다. 대표적 IT 기기인 스마트폰의 경우 '디스플레이(Display)', '배터리(Battery)', '회로 기판(Circuit Board)', '카메라(Camera)' 등 다양한 부품으로 구성되며, 이를 구성하는 부품들을 '유연(Flexible)'한 형태로 생산하는 기술이 요구된다.

2. '플렉시블 디스플레이'의 발전 단계

'플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'는 휘는 정도에 따라 '곡선에 생키는 '커브드 디스플레이(Curved Display)', 휘어지는 '벤더블 디스플레이(Bendable Display)', 구부려지는 '폴더블 디스플레이(Folderble Display)', 말리는 '롤러블 디스플레이(Rollarble Display)', 늘릴 수 있는 '스트레처블 디스플레이(Stretchable Display)' 단계로 발전하고 있다.

디스플레이 분류	플렉시블 디스플레이
고정형	커브드 디스플레이(Curved Display)
고정형	벤더블 디스플레이(Bendable Display)
단일 축 가변형	폴더블 디스플레이(Folderble Display)
단일 축 가변형	롤러블 디스플레이(Rollarble Display)
Free-form 가변형	스트레처블 디스플레이(Stretchable Display)

고정형: '커브드(Curved)'와 '벤더블(Bendable)' 단계의 플렉시블 디스플레이는 특정 부위를 한 방향으로 제한적으로 변형 후 고정하는 특징이 있어 고정형 플렉시블 디스플레이로 구분된다. 커브드 단계의 플렉시블 디스플레이는 잡는 느낌이 개선되고, 통화할 때 얼굴 밀착도가 증대된 커브드 스마트폰과 화면 전체에 걸친 동일 시청 거리를 구현하고 최적의 화질 구현과 몰입감을 증대시킨 디자인의 커브드 TV에 상용화되어 있다. '벤더블' 단계의 플렉시블 디스플레이는 일부분만 구부릴 수 있는 정도의 플렉시블 디스플레이로, '측면이 휘어져 있는 스마트폰', '웨어러블 기기', '커브드 모니터' 등에 상용화되어 있다.
단일 축 가변형: '폴더블(Folderble)'과 '롤러블(Rollarble)' 단계의 플렉시블 디스플레이는 특정 부위 및 특정 방향으로 반복적인 변형이 가능한 특징을 가지고 있어, '단일 축 가변형'으로 구분된다. 2020년 기준, 삼성 디스플레이의 폴더블 스마트폰과 'LG 디스플레이'의 롤러블 TV가 상용화되어 있다. 자유롭게 말거나 접을 수 있는 등 공간의 활용이 크게 향상되어 '의류', '조명', '자동차' 등과 융합한 다양한 형태로 응용이 가능할 것으로 전망된다.
Free-form 가변형: '스트레처블(Stretchable)' 단계의 플렉시블 디스플레이는 탄성을 보유하여 방향에 상관없이 자유자재로 반복적인 변형이 가능한 'Free-form 가변형'으로 구분된다. 사용 환경과 관계없이 이용자들이 선호하는 자유로운 '폼 팩터(Form Factor)' 구현이 가능한 디스플레이로 현재 개발 중으로, 아직 상용화되어 있지 않은 단계의 미래형 플렉시블 디스플레이로 분류되고 있다.

3. '플렉시블 디스플레이'의 구현 기술

'플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'의 구동 방식에는 'LCD(Liquid Crystal Display)' 방식', '전기영동 디스플레이(EPD: Electrophoretic Display)' 방식, 'OLED(Organic Light Emitting Diodes)' 방식 등이 있으며, 방식에 따라 '디스플레이의 원리', '개별 화소의 구동 방식' 등에서 차이가 있다. 초기 단계에는 'EPD' 방식이 중심이었으나, 고해상도 동영상 구현 등의 요구가 증가함에 따라 2013년 이후 'OLED' 방식이 주류로 자리 잡았다. 고정형인 커브드 디스플레이를 제외한 가변형 플렉시블 디스플레이의 대부분은 OLED 구동 방식으로 상용화되고 있다. 일반적으로 '플렉시블 디스플레이'란 OLED 방식을 지칭하는 용어로 통용되고 있다.

'LCD' 방식: LCD 방식은 비교적 제조공정이 간단하나, '백라이트 유닛(BLU: Back Light Unit)'과 같은 보조 광원이 필요하며, '고정형'인 '커브드 플렉시블 디스플레이(Curved Flexible Display)'에만 적용되고 있다. LCD 방식의 경우 2 장의 기판이 5~10μm 간격으로 떨어져 있어야 하며, 이 간격이 유지되어야 화질의 저하가 발생하지 않는다.
'전기영동 디스플레이(EPD: Electrophoretic Display)' 방식: '전기영동 디스플레이(EPD: Electrophoretic Display)'는 전기에 따라 대전 된 미세입자가 움직이는 현상을 이용하여 디스플레이를 구현하는 장치로, E-paper라고도 한다. '전기영동 디스플레이(EPD)' 방식은 개별 화소를 구현하는 미세입자들에 전기 신호가 가해진 후 물리적으로 이동하는 시간이 필요하므로 응답속도가 느리고, 컬러 구현을 위해서는 빛의 삼원색을 갖는 미세화소가 요구되지만, 미세입자를 분리하기 위한 격벽 구조 등을 작게 만들기 어려운 이유로 구현이 어려워, 다양한 분야로 확산하지 못하고 있다.
'OLED' 방식: OLED 구동 방식의 플렉시블 디스플레이는 유기 발광층에 전류가 흐르면, 스스로 빛을 내는 자체 발광 디스플레이다. OLED 방식은 '플렉시블 디스플레이'에 관한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다. OLED 방식을 이용한 '커브드 TV', '곡면 스마트폰', '롤러블 TV', '폴더블 스마트폰' 등 다양한 상용화 제품이 이미 출시되었다. OLED 방식은 전류가 흐르면 스스로 발광하는 특성이 있어, 보조 광원이 필요한 LCD 방식보다 얇고 가벼운 플렉시블 디스플레이를 구현할 수 있다. 하지만 구동 방식이 복잡한 편이다.

구동 방식	장점	단점
LCD	- 구동 방식 및 제조방식이 간단함 - 수분이나 산소에 민감하지 않음 - 대면적화에 유리 - 낮은 가격	- 완전한 플렉시블 디스플레이 구현 불가 - 보조 광원 개발이 요구됨 - '빛샘(Leakage)' 현상 발생 - 느린 응답속도와 좁은 시야각
EPD	- 완전한 플렉시블 디스플레이 구현 가능 - 수분이나 산소에 민감하지 않음 - 소비전력이 작아 모바일에 유리함 - 박막형성 용이 - 롤투롤 공정 가능	- 컬러 및 색 재현율 구현이 어려움 - 응답속도가 느려 동영상 구현이 어려움 - 높은 구동전압
OLED	- 완전한 플렉시블 디스플레이 구현 가능 - 자체 발광 특성으로 보조 광원 불필요함 - 빠른 응답속도와 넓은 시야각 - 높은 명암비(Real Black 구현) - 전력소모가 적음	- 수분이나 산소에 민감함 - 구동 방식이 복잡함. - 높은 가격 - 높은 공정 난이도 - 대면적화가 어려움

4. '플렉시블 OLED 디스플레이'의 구성 요소

OLED 디스플레이는 크게 '폴리이미드(PI: Poly Imide)' 기판, 'TFT Backplane', '유기 발광층(Organic Light Emitting Layer)', '봉지층(Encapsulation Layer)' 등으로 구성된다.

PI 기판: '폴리이미드(PI: Polyimide)' 기판은 범용 엔지니얼이 플라스틱이며, 고분자 유기화합물의 일종으로 전자 부품의 유연 기판에 많이 활용되고 있다. '평면 디스플레이(Flat Display)'의 '유리 기판(Glass Substrate)'을 대신하여 플렉시블 디스플레이에서는 유연성을 보유한 플라스틱인 'PI 기판'을 사용한다. PI 기판은 고온에서도 변형이 일어나지 않는다.
TFT Backplane: 'TFT Backplane'은 디스플레이의 각 화소를 구동하기 위한 '박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)' 소자와 '금속 배선', '절연막(Insulator Film)' 등의 여러 층을 총칭하는 부분이다. '비결정성 실리콘(A-Si: Amorphous Silicon)', 'LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon)', '산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT)' 등의 기술이 존재한다.
유기 발광층(Organic Light Emitting Layer): '유기 발광층'은 OLED라고도 하며, '양극(Cathode)'과 '음극(Anode)'으로부터 '정공(Pinhole)'과 '전자(Electron)'가 주입되면 '발광층'에서 결합하면서 빛을 발생시킨다. '정공(Pinhole)'이란 실제로는 반도체에서 전자가 없는 비어있는 공간으로, 양의 전하를 전자와 같은 거동을 하는 가상 입자이다.
봉지층(Encapsulation Layer): '봉지층'은 공기 중의 수분 및 산소를 흡수하여 소자를 성능이 급격히 저하되는 것을 막기 위한 보호막으로, '유기 발광층' 및 'TFT Backplane'에 수분이 침투되는 것을 막는 역할을 한다. 플렉시블 디스플레이 공정의 마지막에 형성된다.

5. '플렉시블 디스플레이' 생산공정 기술

플렉시블 디스플레이 생성 공정은 'PI 기판', 'TFT Backplane', '유기 발광층(Organic Light Emitting Layer)', '봉지층(Encapsulation Layer)'을 형성한 후, 공정 진행을 위해 'PI 기판'을 고정시키는 '유리 기판(Glass Substrate)'으로 제품이 완성되면 제거되는 소모성 부자재인 'Carrier Glass'를 제거하는 순서로 진행된다. '플렉시블 디스플레이'는 'PI 기판', '봉지층 형성' 공정에서 평면 OLED와는 차별화된 생산 기술이 요구되며, 'TFT Backplane' 및 '유기 방광층 형성'은 공정 조건 차이는 있으나 평면 OLED 생산공정과 유사하게 진행된다.

5-1. PI 기판 형성 기술

일반적인 '평면 디스플레이(Flat Display)'에서 사용되는 '유리 기판(Glass Substrate)'은 구부러지기 어렵고 압력을 가하면 깨지기 쉽다. 때문에 유리를 대체하기 위한 기판 소재 기술이 플렉시블 디스플레이 구현의 핵심 기술이다. 플렉시블 디스플레이용 기판은 고온에서도 원형을 유지할 수 있는 '열적 안정성', 각종 용매에 견딜 수 있는 '내화학성', 구동 회로를 박막 증착하는 데 영향을 주는 표면의 '평탄성', 일정 수준 이상의 '투과성' 등의 요구 성능을 갖추어야 한다. 기판상에 구동 회로를 형성하기 위해 '진공(Vacuum)', '증착(Deposition)', '노광(Exposure)', '식각(Etching)' 등 다양한 공정을 거쳐야 하며, 300℃ 이산의 고온 공정도 있어, '유리 전이 온도(Glass Transition Temperature)'가 낮은 소재는 사용할 수 없다. 초기에는 플라스틱이 수분과 산소의 침투에 취약하고 '내열성' 및 '내화학성'이 부족하여 기판에 적합하지 않다는 지적이 있었지만, 지속적인 기술 개발을 통해 극복하고 있다. '폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN: Polyethylen Naphthalate)', '폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: Polyethylene Terephathalate)', '폴리에테르술폰(PES: Polyether Sulfone)', '폴리카보네이트(PC: Polycarbonate)' 등 다양한 플라스틱 소재의 기판 적용 가능성이 연구되었으나, 화학적·열적 안정성이 뛰어난 '폴리이미드(PI: Polymide)'가 가장 많이 채택되고 있다.

'폴리이미드(PI: Polyimide)'는 타 플라스틱 대비 강한 '내열성'과 '내화학성'을 갖추고 있었으나, '광투과도'가 낮다는 단점이 있었다. 화학전문저널 Chemlocus에 의하면, 일본 화학 회사인 Mitsubishi Gas Chemical에 의해, 내열성을 보유하면서도 투과도를 향상시킨 PI 제품을 개발한 것으로 소개되면서, 플렉시블 디스플레이 기판 소재로 적용 가능성을 보고하였다. 또한 분자 사슬 구조의 변화를 통해 광학적으로 투명하고 고온공정도 견딜 수 있는 '투명 폴리이미드(CPI: Colorless PI)'가 개발되고 있다. 그러나 이는 PI 고유의 우수한 특성도 감소시킬 수 있으므로, 이를 개선하기 위한 지속적인 PI 소재 개발이 요구되고 있다. 한편, PI 기판은 300℃ 이상에서도 '유리 전이 현상'이 발생하지 않는다. 하지만 쉽게 휘어지고 수축·팽창이 유리 기판이 더 크기 때문에 Carrier Glass에 고정하는 공정이 필요하게 되었다.

아래는 지금까지 연구되었던 플라스틱 기판의 종류 및 특성을 표로 정리한 것이다.

구분	PEN	PET	PES	PC	PI
두께(μm)	125	125	200	150	100
유리전이온도(Tg, ℃)	120	78	223	150	340
열팽창계수(ppm/℃)	13	15	54	70	50
투과율(%)	87	91	88	90	30
비중(g/cm³)	1.36	1.4	1.37	1.2	1.4
탄성률(Gpa)	6.1	5.3	2.2	3	2.5

5-2. 봉지층 형성기술

'플렉시블 OLED' 구동 방식의 '유기 발광층(Organic Luminous Layer)'의 빛을 내는 '유기물질(Organic Matter)'과 '전극(Electrode)'은 산소와 수분에 민감하여 발광 특성을 잃는다. 때문에 이를 차단하여 수분의 침투를 막아주는 '봉지층(Encapsulation)' 형성이 필요하다. 플렉시블 디스플레이에서는 유연성을 확보하면서 수분 침투 방지 성능을 향상시킨 'TFE(Thin Film Encapusulation)' 기술이 사용된다. 'TFE(Thin Film Encapusulation)' 기술은 유연한 유기물층과 투습 방지 성능이 뛰어난 무기물층을 교대로 적층시켜, 유연하면서도 수분 침투 방지에 효과적인 봉지층을 형성하는 기술이다. 'TFE(Thin Film Encapusulation)'는 ['무기물 증착(Sputtering)' → '유기물 도포(Organic Application)' → '경화(Hardening)'] 공정을 반복 수행하는 방식으로 다층 '배리어(Barrier)' 막을 형성시킨다.

'TFE(Thin Film Encapusulation)'층에서 무기막은 수분과 공기의 침투를 잘 차단하는 특성이 있다. 하지만 소재 특성상 '정공(Pinhole)'이라고 불리는 미세 구멍이 생기는 문제가 있어, 효과적인 차단을 위해서는 2개 이상의 무기막을 적층해야 한다. 한편, '유기막(Organic Film)'은 '무기막(Inorganic Film)' 위에서 '입자(Particle)'를 둘러싸면서 평탄화하게 하고, 두 번째 무기막을 증착할 때 안착이 잘될 수 있도록 돕는 역할을 한다.

6. 제조사별 플렉시블 OLED 생산공정 기술 비교

'삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이'는 그동안 'LCD', '3D TV', 'OLED TV' 등에서 차별화된 방식의 기술로 제품을 개발해 왔다. 하지만 '플렉시블 디스플레이(Flexible Display)'의 경우에는 전반적으로 유사한 기술로 생산하고 있다. 다만 '세부적인 공정 조건', '설계', '구조' 등에서 양사 간에 차이점이 존재한다.

구분	삼성 디스플레이	LG 디스플레이
기판	PI 소재	PI 소재
TFT Backplane	LTPS	LTPS
OLED	RGB 발광방식	RGB 발광방식
봉지층	TFE 기술	유기·무기 혼합 적층

기판(Substrate): 기판은 '삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이' 동일하게 '폴리이미드(PI: Polyimide)' 소재를 이용해 코팅하는 방식을 사용하고 있다. '박막 트랜지스터(TFT: Thin Film Transistor)'는 디스플레이의 각 화소를 구동하는 반도체 소자로 '비결정성 실리콘(A-Si: Amorphous Silicon)', '저온 폴리 실리콘(LTPS: Temperature Poly Silicon)', '산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT)' 기술이 주로 사용된다. 플렉시블 OLED의 경우, TFT Backplane에는 '저온 폴리 실리콘(LTPS)' 기술이 적용된다.
TFT Backplane: 기존에 '삼성 디스플레이'는 '저온 폴리 실리콘(LTPS)', LG 디스플레이'는 'Oxide' 기술에 강점이 있어 각 회사의 주요 기술로 개발해 왔으나, '플렉시블 디스플레이'에서는 LTPS 공정 기술이 '삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이'에 동일하게 적용되고 있다.
OLED: 플렉시블 OLED는 'RGB 발광 방식' 그리고 빛이 기판의 정면을 통해 발산하는 '전면 발광(Top Emission)' 구조가 '삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이'에 동일하게 사용되고 있다. OLED 발광 방식에는 'RGB' 방식과 'WRGB' 방식이 있다. 'RGB' 방식은 Red, Green, Blue 각각의 유기 발광물질이 수평으로 도포되어 색상을 나타내는 방식이다. 한편 'WRGB' 방식은 유기 발광물질을 수직 적층하여 White 빛을 만든 후, TFT Backplane의 RGB 컬러필터를 통해 색상을 나타내는 방식이다. '삼성 디스플레이'는 RGB 방식으로 OLED 디스플레이를, LG 디스플레이는 WRGB 방식의 OLED TV를 양산하였다.
봉지층: 봉지층 형성은 '삼성 디스플레이'가 미국 '비텍스(Vitex)'의 TFT 기술과 관련된 특허를 매입하여 전용으로 사용하고 있다. 'LG 디스플레이'는 'TFT 기술'과 '적층 수', '두께', '재료' 등에서 차이는 있으나, 유기·무기 재료를 혼합해서 적층하는 유사한 방식을 사용한다.

6. '플렉시블 디스플레이' 기술 개발 동향

'플렉시블 디스플레이'는 '커브드(Curved)'에서 '폴더블(Folderble)', '롤러블(Rollarble)' 단계를 거쳐 '스트레처블(Stretchable)' 모듈 기술이 개발될 것이다. 이와 함께 '모듈(Module)', '부품·소재', '장비(Equipment)' 기술 개발이 이루어질 것으로 전망된다.

'커브드(Curved)' 단계의 플렉시블 디스플레이는 과도기적 제품이고, '폴더블(Folderble)' 및 '롤러블(Rollarble)' 단계가 진정한 의미의 '플렉시블 디스플레이'라고 볼 수 있다. 또한 접고 펼 수 있는 폴더블 형태에서 늘릴 수 있어 완벽한 곡면을 구현할 수 있는 '스트레처블 디스플레이(Stretchable Display)'는 가장 이상적인 미래 디스플레이라고 할 수 있다. 구부리거나 말거나 접을 수도 있는 '스트레처블 디스플레이'가 실현되기 위해서는 현재의 기술에서 새로운 소자와 모듈 등 신소재 개발이 필수적이고, 상용화 되는데 긴 시간이 필요할 것으로 예상된다.

6-1. 모듈 기술

디스플레이 분야 선도 기업 및 연구소는 각종 전시회를 통해 '폴더블', '롤러블' 단계의 '플렉시블 디스플레이' 제품을 선보이고 있다. 현재 가변형 플렉시블 디스플레이 모듈 기술에 대한 원천기술은 확보하였으나 '양산을 위한 수율 향상', '신뢰성 확보' 등의 개선점이 남아 있는 것으로 판단된다.

세계 최대 IT·가전 전시회 'CES 2020'에서 가장 주목받는 분야는 '플렉시블 디바이스(Flexible Device)'였다. 2019년 9월 삼성전자가 출시한 폴더블 스마트폰인 '갤럭시 폴드(Galaxy Fold)'는 2007년 등장한 아이폰 이후 스마트폰에 새로운 폼 팩터 변화를 일으켰다는 평가를 받았다. 또 삼성전자는 좌우로 열고 닫았던 1세대 제품과 달리 위아래로 접는 '클램쉘(Clamshell)' 형태의 '2세대 갤럭시 폴드(제품명: 갤럭시 블룸)'를 공개했다. 이어 중국의 '화웨이(HUAWEI)'가 '메이트 X(Mate X)'를 선보였고, 중국의 'TCL'에서 7.2인치 폴더블 시제품을 공개했다. '레노버(LENOVO)'에서는 세계 최초의 폴더블 노트북 '씽크패드 X1 폴드(ThinkPad X1 Fold)'를 공개했다. '씽크패드 X1 폴드(ThinkPad X1 Fold)'는 사용자의 필요에 따라 완전히 펼쳐 태블릿처럼 쓰거나 접어서 노트북처럼 사용할 수 있으며, 접으면 물리적 키보드가 아닌 아래 화면에 터치식 키보드가 나타난다.
중국의 '로욜(Royole)'은 2018년 말 세계 최초 폴더블 스마트폰 '플렉스 파이(FlexPai)'를 출시한 기업으로, 2020년 9월에 전작 대비 '시야각', '밝기' 등의 개선된 '플렉스 파이2 5G(FlexPai 2 5G)'를 공개했다. 한편, 중국의 가전업체 TCL의 자회사인 CSOT는 화면이 밀리는 '롤러블 디스플레이' 개발에 집중하고 있다.
LG전자는 'CES 2019'에서 세계 최초로 디스플레이가 말리는 올레드 TV인 'LG 시그니처 올레드 R(LG Signature OLED R)'을 선보였다. 이 TV의 특징은 화면이 아래에서 위로 올라면 똑바로 서는 '롤 다운(Roll-Up)' 방식이다. 이어 'CES 2020'에서는 세계 최초로 위에서 아래로 펴지는 '롤 다운(Roll-Down)' 방식 기술을 선보였다. 'LG 시그니처 올레드 R'은 CES2019, CES2020에서 최고 혁신상을 받았다. 일본의 전자회사 '샤프(Sharp)'도 2019년 11월에 롤러블 TV 시제품을 소개했다.

6-2. 부품·소재 기술

폴더블 플렉시블 디스플레이는 '곡률 반경(Radius of Curvature)'이 종이를 반으로 접었을 때와 유사한 1mm 수준이어야 한다. 이를 위해서는 '강화 유리(Tempered Glass)', '터치 센서(Touch Sensor)', '박막 봉지층(Thin Film Encapsulation Layer)' 등 부품·소재의 유연성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필수적이다. '커브드(Curved)' 단계에서는 기판만 유연한 소재인 '폴리이미드(PI: Poly Imide)'를 사용하고 있다. 하지만 향후 강화 유리를 대체할 '플라스틱 윈도우(Plastic Windows)', '터치 센서'의 '전극(Electrode)' 소재인 '인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide)'를 대신한 '은 나노와이어(Silver Nanowire)', '메탈메시(Metal Mesh)', '카본 폴리머(Carbon Polymer)' 등의 '유연 전극(Flexible Electrode)', '박막 봉지층 및 두께를 줄이는 기술' 등의 부품·소재 기술 개발이 요구되고 있다.

6-3. 장비 기술

'플렉시블 디스플레이'는 현재 LCD 대비 제조원가가 높은 수준으로, 원가절감을 위하여 플렉시블 디스플레이에 적합한 장비·공정 기술이 개발되어 적용되어야 한다. 현재는 유기 발광층 형성에 유기재료를 기화시켜 기판에 증착시키는 방식인 '진공 증착 공정(Vacuum Deposition Process)'이 사용되고 있다. 하지만 향후 유기재료를 용액화시킨 후 프린팅하는 공정기술의 개발로 제조원가를 절감할 수 있을 것이다. 한편 '용액형 공정(Solution-Type Process)'은 기존의 '기화 방식' 대비 재료 사용의 효율성을 높이고, 초기 설비 투자 비용도 낮출 수 있을 것으로 생각된다.

7. '플렉시블 디스플레이' 관련 기업

국내 및 글로벌 플렉시블 디스플레이 시장은 2023년 기준, '삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이' 두 업체가 주도하고 있다. '삼성 디스플레이'와 'LG 디스플레이'는 각각 소재 및 부품 관련 주요 협력업체와 자체 공급망이 구축되어 있다. 국내 디스플레이 기업들은 주로 '삼성전자', 'LG전자'를 통해서 제품을 출시하고 있으나, IT 업계의 선도 기업인 '애플(Apple)'의 플렉서블 디스플레이 채택 시기에 따라 시장 속도에 미치는 영향이 클 것으로 예상된다. '애플(Apple)'은 궁극적으로 폴더블 디스플레이를 채택하겠다는 방향성이 명확하다.

7-1. 삼성디스플레이

국적: 한국

'삼성 디스플레이'는 LCD 및 OLED 디스플레이 패널 생산·판매 업체이다. 고화질, 초대형, 플렉시블 OLED 등 고부가가치 디스플레이 제품을 출시하고 있다.

2011년 CES에서 플렉시블 AMOLED가 최초 공개되엇으며, 이 제품은 400℃ 이상 고온 제조공정에서도 녹지 않는 특수 플라스틱 기판을 적용함으로써 상용화에 가장 근접한 플렉시블 디스플레이로 주목을 받았다. 이후 2013년 CES에서 다결정 TFT를 이용한 Bended OMOLED '윰(YOUM)'을 공개하였다. 2015년 2분기부터는 '플렉시블 OLED를 충남 아산 신공장을 가동하여 모서리가 휘어진 스마트폰 '갤럭시 엣지(Galaxy Edge)' 시리즈용 디스플레이를 생산하였다. 이후 2019년 삼성전자의 '갤럭시 폴드(Galaxy Fold)'가 출시됨에 따라 '갤럭시 폴드'용 패널 생산량을 증가시켰다.

7-2. LG 디스플레이

국적: 한국

'LG 디스플레이'는 TFT-LCD 및 OLED 등의 기술을 활용한 제품을 생산·판매하고 있다. 'OLED TV 패널', '스마트폰용 플렉시블 OLED 패널', '원형 OLED 패널' 등을 지속적으로 출시하고 있다.

2013년 10월에는 스마트폰용 커브드 AMOLED 디스플레이 패널 양산을 시작하였다. 이 제품은 자유롭고 앞뒤로 구부러지지는 않지만, 플라스틱으로 만들어져 오목하게 휘어진 형태였다. 한편, LG전자는 CES 2019, CES 2020에서 2년 연속 '롤러블 디스플레이'가 적용된 'LG 시그니처 OLED TV R'을 공개 'Best TV Product Award'를 수상했다.

7-3. AU 옵트로닉스(AU Optronics)

국적: 중국

'AU 옵트로닉스(AU Optronics)'는 1996년에 'ACer Display Technology'로 설립되어 2001년에 Unipac Optoelectronics Corporation과 합병하면서 AU Optronics라는 사명으로 변경하였다. 'AU 옵트로닉스(AU Optronics)'는 '폴리염화바이페닐(PCB: Polychlorinated Biphenyl)', '플렉시블 폴리염화바이페닐(FPCB: Flexible PCB)'를 주력사업으로 영위하고 있다.

2013년부터 '나노입자(Nanoparticles)'와 '유기 물질(Organic Material)'을 이용해 '잉크젯 프린터(Inkjet Printer)'로 인쇄해 OLED를 생산하는 기술인 'OLED 잉크젯 프린팅(OLED Inkjet Printing)' 기술을 개발하여 제품을 출시할 것으로 전망된다.

7-4. BOE

국적: 중국

BOE는 중국의 대형 디스플레이 업체로, 중국 업계 최초로 2017년에 플렉시블 OLED 양산에 성공하였다. 2019년에는 20만 회 접을 수 있는 3mm 두께의 플렉시블 OLED를 선보이며, '중국 국제 산업 박람회(CIIF)' 대상 수상 이력이 있다.

7-5. 재팬 디스플레이(Japan Display)

국적: 일본

'재팬 디스플레이(Japan Display)'는 '소니(Sony)', '히타치(Hitachi)', '도시바(Toshiba)' 3사가 중소형 LED 패널 사업을 통합해 철립한 업체이다. '스마트폰(Smartphone)', '태블릿(Tablet)', '디지털 카메라(Digital Camera)', '의료 장비용 액정 디스플레이 모듈' 등을 제조 및 판매하고 있다.

일본은 '산업 혁신 기구(INCJ: The Innovation Network Corporation of Japan)'의 지원 아래 '소니(Sony)'와 '파나소닉(Panasonic)'의 OLED 사업 부문을 분리시켜 Japan DIsplay의 자회사로 JOLED를 2015년에 설립해, 잉크젯 방식의 OLED 양산을 목표로 연구개발 중이다.

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