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기술특집 12 인포메이션 디스플레이 [그림 1] 스마트 가전 시장의 성장 전망 . 서 지난 1월초에 미국 라스베이거스에서 열린 국제 소비 자 가전박람회 CES2011에는 전 세계 2,700여 업체가 참 여했으며, 관람객이 12만 명을 넘기는 등 성황을 이뤘다 . 이 박람회의 규모는 해마다 커져가고 있으며 [1] , 각 업체 들은 한 해를 선도할 기술 발표 및 신제품들을 앞 다투어 선보이고 있어 올해 혹은 미래를 이끌어나갈 기술에 대한 단서를 얻는 행사가 되고 있다. 올해 CES 박람회의 주요 화두는 스마트-3D-LTE 기술로 요약된다. 주요 전자업체 들은 스마트 TV를 필두로 하여 다양한 스마트 패드 (혹은 태블릿 PC)를 선보였다. ‘스마트 TV’는 초고속 인터넷을 기반으로 PC와 전화기, 그리고 다양한 멀티미디어 서비 스를 결합한 미래형 가전기기이다. 이러한 스마트 가전 시장의 급속한 성장세는 여러 조사에서 예측되고 있다 [그림 1]. 한편 , 이러한 추세는 휴대용 , 고품질․고품위 디스플레 이의 중요성을 말해주고 있다 . 유비쿼터스 시대에 인간의 정보 습득 매체로서 디스플레이는 이러한 시대적 흐름에 맞추어 기술적 진화를 해야 할 시점에 놓이게 되었으며 , 플렉서블(Flexible, 유연한) 디스플레이가 바로 미래의 디 스플레이가 될 것으로 예측되고 있다 . 플렉서블 디스플레 이에 대한 연구가 시작된 것은 길게 잡아도 50년에 불과 하며 본격적인 연구가 시작된 것은 불과 20여년에 지나 지 않지만 , 기존의 디스플레이 보다 가볍고, 종이보다 질 기며 , 깨지지 않고 휘거나 다양한 디자인의 화면을 제공 할 수 있는 등의 많은 장점으로 다양한 기업과 기관 , 학교 에서 저전력, 고성능 플렉서블 디스플레이 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다 . 이 글에서는 다양한 플렉서블 디스플레이 기술 중 액 정을 기반으로 한 기술에 대해 소개하고자 한다. 2011현재 가장 활발하게 연구되고 있는 기술을 중심으로 , 거의 기술 개발 현황 및 미래의 전망 등에 대해 다룰 것 이다. . 플렉서블 디스플레이 개괄 현재 우리는 휴대폰, 모니터, TV등 다양한 종류의 디 스플레이들을 사용하고 있다 . 이들의 공통점은 유리와 같 은 단단한 기판을 사용하여 평판형태로 구현된다는 점 이다. 따라서 현재의 기술에서 몇몇 핵심 기술들을 플렉 서블 디스플레이에 맞게 개발하면 (예를 들어, 유연하고 투명한 기판으로 유리 기판을 대체하는 등의 ) 바로 플렉 서블 디스플레이가 되는 것이다 . 플렉서블 디스플레이의 핵심 요소 기술들은 다음과 같다 : (1) 기판 기술 , (2) 구동 최 윤 석 (한밭대학교 전기전자제어공학부) 플렉서블 액정 디스플레이 기술동향 - 상용화 중인 기술을 중심으로 -

플렉서블 액정 디스플레이 기술동향”Œ렉서블 액정... · 2012. 6. 14. · 1. 액정 기반 전자종이(Memory 모드) 개발 현황 (1) 콜레스테릭(Cholesteric)

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기술특집

12❙인포메이션 디스플레이

[그림 1] 스마트 가전 시장의 성장 전망

Ⅰ. 서 론

지난 1월 에 미국 라스베이거스에서 열린 국제 소비

자 가 박람회 CES2011에는 세계 2,700여 업체가 참

여했으며, 람객이 12만 명을 넘기는 등 성황을 이뤘다.

이 박람회의 규모는 해마다 커져가고 있으며[1], 각 업체

들은 한 해를 선도할 기술 발표 신제품들을 앞 다투어

선보이고 있어 올해 혹은 미래를 이끌어나갈 기술에 한

단서를 얻는 행사가 되고 있다. 올해 CES 박람회의 주요

화두는 스마트-3D-LTE 기술로 요약된다. 주요 자업체

들은 스마트 TV를 필두로 하여 다양한 스마트 패드(혹은

태블릿 PC)를 선보 다. ‘스마트 TV’는 고속 인터넷을

기반으로 PC와 화기, 그리고 다양한 멀티미디어 서비

스를 결합한 미래형 가 기기이다. 이러한 스마트 가

시장의 속한 성장세는 여러 조사에서 측되고 있다

[그림 1].

한편, 이러한 추세는 휴 용, 고품질․고품 디스

이의 요성을 말해주고 있다. 유비쿼터스 시 에 인간의

정보 습득 매체로서 디스 이는 이러한 시 흐름에

맞추어 기술 진화를 해야 할 시 에 놓이게 되었으며,

서블(Flexible, 유연한) 디스 이가 바로 미래의 디

스 이가 될 것으로 측되고 있다. 서블 디스

이에 한 연구가 시작된 것은 길게 잡아도 50년에 불과

하며 본격 인 연구가 시작된 것은 불과 20여년에 지나

지 않지만, 기존의 디스 이 보다 가볍고, 종이보다 질

기며, 깨지지 않고 휘거나 다양한 디자인의 화면을 제공

할 수 있는 등의 많은 장 으로 다양한 기업과 기 , 학교

에서 력, 고성능 서블 디스 이 개발에 한

연구가 활발히 진행되고 있다.

이 에서는 다양한 서블 디스 이 기술 액

정을 기반으로 한 기술에 해 소개하고자 한다. 2011년

재 가장 활발하게 연구되고 있는 기술을 심으로, 과

거의 기술 개발 황 미래의 망 등에 해 다룰 것

이다.

Ⅱ. 플렉서블 디스플레이 개괄

재 우리는 휴 폰, 모니터, TV등 다양한 종류의 디

스 이들을 사용하고 있다. 이들의 공통 은 유리와 같

은 단단한 기 을 사용하여 ‘평 ’형태로 구 된다는

이다. 따라서 재의 기술에서 몇몇 핵심 기술들을

서블 디스 이에 맞게 개발하면( 를 들어, 유연하고

투명한 기 으로 유리 기 을 체하는 등의) 바로

서블 디스 이가 되는 것이다. 서블 디스 이의

핵심 요소 기술들은 다음과 같다: (1) 기 기술, (2) 구동

최 윤 석 (한밭대학교 전기전자제어공학부)

플렉서블 액정 디스플레이 기술동향- 상용화 중인 기술을 중심으로 -

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플렉서블 액정 디스플레이 기술동향❙

2010년 제11권 제6호❙ 13

[그림 2] 플렉서블 디스플레이의 모드별 분류 및 특징

[그림 3] 플렉서블 디스플레이의 시장전망[2]

(Display Bank, 2010)

소자 기술, (3) 디스 이 모드(mode) 기술, (4) 디스

이용 소재, 공정 장비기술.

서블 디스 이를 ‘모드’측면에서 구분하면 크게

세 가지로 분류할 수 있다. 액정 디스 이(LCD: Liquid

Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diode)

그리고 기 동 디스 이(EPD: Electrophoretic Display)

가 그것이다. 이들은 재 각각 다른 요소 기술들의 개발

과 결합하여 상용화되고 있으며, [그림 2]에 각 방식의

장․단 을 정리하여 나타내었다. 이 외에도 최근 기장

의 인가 여부에 따라 액체의 wetting 특성이 달라지는 효

과를 이용한 electrowetting 디스 이(Liquavista사),

Qualcomm의 자회사인 Mirasol Display의 MEMS 기술로

미세 cavity를 제어하는 iMOD(Interferometric Modulator)

등이 시제품을 선보이는 등 다양한 기술 개발이 이루어지

고 있다.

이러한 활발한 기술 개발은 [그림 3]에 나타내었듯이

미래의 서블 디스 이 시장이 격히 성장할 것을

측한 결과로 Display Bank의 2010년 보고에 따르면 시

장 규모는 2010년 약 3천4백만 달러에서 2015년에는 약

24억 달러, 2020년에는 약 300억 달러 규모로 성장할 것

으로 상된다. 특히 기의 자책 고 응용 심

의 소형 디스 이에서 이후 핸드폰을 심으로 한 소

형 이동기기 응용 시장이 크게 확 될 것으로 기 되고

있다.

서블 액정 디스 이(이하 LCD)는 매우 성숙된

LCD 산업 인 라를 이용할 수 있어 기 시장 진입이 용

이하다는 측면과 앞서 [그림 2]에 나타내었듯이 Dynamic

Memory 모드의 동시 구 이 가능하다는 장 으로 매

우 활발하게 연구되고 있다. 다음 장에서는 서블

LCD 기술의 개발 역사와 재의 기술 동향에 해 살펴

보고자 한다.

Ⅲ. 플렉서블 LCD 기술 현황

LCD에서 사용되는 액정 모드는 매우 다양하다. 빛의

변조방식으로는 산란 모드와 복굴 모드로 나 수 있

고, backlight를 이용하는지 주변 원을 이용하는지에 따

라 투과형/반사형 모드로 나 기도 하며, 액정의 안정 상

태에 따라 단안정성(monostable) 모드와 안정성(bistable)

모드로 나 수 있다. 서블 LCD의 성능 으로 보

면 크게 동 상 구 이 가능한지의 여부에 따라 구분하는

것이 실질 인데, 이에 따르면 동 상 구 이 가능한

Dynamic 모드와 압이 인가되지 않아도 정보 표시가 가

능한 Memory 모드로 구분할 수 있다. 이러한 구분들은

때로 모호하기도 한데 이는 Dynamic/Memory 특성을 동

시에 보이는 모드들도 존재하기 때문이다.

이 장에서는 재 상용화되어 있거나, 활발히 연구되어

상용화에 근 한 기술들을 심으로 서블 LCD의 기

술 개발 방향을 분류하고자 한다. 그 첫 번째는 액정의

안정 모드를 기반으로 반사형 구조를 사용하여 자종이

(E-paper)를 구 하고자 하는 시도들이다. 이들은 robust

한 성질을 가지면서도 력, 풀 컬러(full color)를 표

할 수 있는 디스 이를 목표로 한다. 두 번째로는 기존

의 투과형 는 반사형 액정 디스 이를 라스틱 등

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❙기술특집❙

14❙인포메이션 디스플레이

[그림 4] 콜레스테릭 액정의 쌍안정 상태[3]

[그림 5] 콜레스테릭 LCD 기술 분류[3]

유연한 기 을 사용하여 체하려는 시도이다. 이러한 연

구들은 재 개발되고 있는 서블 OLED 기술들과 경

쟁 이며 최근에는 주로 학교 연구소 등에서 신기술

을 개발 이다.

1. 액정 기반 전자종이(Memory 모드) 개발 현황

(1) 콜레스테릭(Cholesteric) 액정 디스플레이

콜 스테릭 액정이란 DNA와 같이 꼬임 구조를 가진

네마틱(nematic) 액정을 말한다. 콜 스테릭 액정은 고유

한 주기(pitch)를 갖는데 [그림 4]에 나타낸 바와 같이

Planar 상태로 정렬되어 있을 때 Bragg 반사에 의해 입사

되는 빛의 특정 장이 반사된다. 이 때 반사되는 장(λ)

은 콜 스테릭 액정의 주기(p)와 액정의 평균 굴 률(n)

의 곱으로 표 된다 ( ×). 일반 으로 콜 스테릭

액정을 만들기 해 기존의 네마틱 액정에 chiral dopant

를 섞어주는데 이 dopant의 양에 따라 주기가 결정된다.

즉, 반사되는 빛의 장을 한 dopant 선택에 따라 결

정할 수 있다. 이러한 성질을 통하여 Red/Green/Blue에

해당하는 빛을 각각 반사시킬 수 있고, 따라서 컬러 필터

없이도 풀 컬러 디스 이의 구 이 가능하다.

콜 스테릭 모드는 Planar 상태와 Focal Conic 상태의

두 가지 안정한 상태를 갖는데, 학 으로 Planar 상태는

Bragg 반사가 일어나며, Focal Conic 상태에서는 액정의

helix 구조가 임의로 배열되어 있기 때문에 빛이 투과되

게 된다. 일반 으로 콜 스테릭 모드를 반사형으로 사용

할 경우에는 반 측(그림에서 아래측) 기 에 빛을 흡수

하는 층을 두어 Focal Conic 상태에서는 산란에 의한

black 상태를, Planar 상태에서는 white 상태를 얻도록 고

안한다. 두 상태 사이의 상 이는 고 압 펄스 압

펄스 구동을 통해 이루어지며 passive matrix 구동이 가능

하다. 최근에는 dynamic driving scheme을 도입하여 보다

빠른 스 칭 시간을 가지며 고해상도 addressing을 가능

하게 하는 구동방식이 개발되고 있으며 구동 압을 가능

한 낮추고 있다[4~6].

재 콜 스테릭 LCD는 가장 상용화가 활발히 이루어

지고 있는 부문이며 여러 연구소 산업체에서 시제품을

많이 선보이고 있다. [그림 5]에 콜 스테릭 액정 모드를

이용한 자종이 개발 기술들을 분류하여 놓았다. 특히,

콜 스테릭 기술은 미국의 Kent State University와 Kent

Displays사에서 2000년 부터 Dr. Doane의 주도아래

상용화 신기술 개발에 앞장서고 있다.

콜 스테릭 모드를 이용한 자종이는 경쟁 기술인

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플렉서블 액정 디스플레이 기술동향❙

2010년 제11권 제6호❙ 15

(a) (b) (c)

[그림 6] Kent Displays의 콜레스테릭 기술[7~10]

(a) (b) (c)

[그림 7] ITRI의 콜레스테릭 기술[3,11]

기 동 방식에 비해 컬러 구 이 유리하고 색 구 이 우

수하다는 장 을 갖는데, 이를 해서는 R, G, B 서로 다

른 장의 빛을 반사하는 액정층이 각각 필요하다. 즉, 풀

컬러 디스 이를 구 하기 해 다층(multilayer) 구조

를 이용하거나 단일층(single layer)에서 R, G, B 픽셀

(pixel)을 분리하는 방법이 가능하다. [그림 5]에 나타낸

분류는 이러한 분류 기 을 따른 것이다.

Kent Displays사에서는 [그림 6]-(a)와 같이 각각 R,G,B

색을 가지는 층을 결합하여 쌓는(stacked) 방식으로 풀 컬

러 구 을 하고 있다. 이러한 방식은 화면의 개구율이 좋

고 색 재 성이 우수하다는(각 층의 독립 구동을 통해)

등의 장 이 있으나 두께가 두껍고 극 구조 공정이

복잡해지는 단 이 있다. 그러나 이 회사에서는 지속 인

연구를 통한 콜 스테릭 액정 기반 기술력에 의해 [그림

6]-(b)와 같이 2006년 SID에서 이를 용한 풀 컬러 반사

형 서블 LCD[7,10]를 선보이는 등 지속 인 연구성과

를 발표하고 있다. Prototype 디스 이는 PEDOT-기반

도성 고분자를 PET 기 에 잉크젯 방식으로 제작되었

으며 24 × 20 픽셀에 70 마이크로 미터의 두께를 보 다.

특히 최근에는 [그림 6]-(c)와 같이 다층 구조 콜 스테릭

기술을 용한 ReflexTM E-Skins 라는 제품을 선보여 주

목받기도 하 다[9]. E-Skins는 DuPont Teijin Films와 공

동 개발한 제품으로 두께가 65 마이크로 미터정도 이며

휴 폰과 같은 굴곡진(rugged) 제품의 표면에 입 원하

는 색으로 변하게 할 수 있다. 4 제곱 인치 이내의 사이즈

로 주문 제작이 가능하다고 하며 서블 디스 이 상

용화의 좋은 사례라 할 수 있다. HP 한 개인 심 소비

자 가 에 이용하기 해 액정 기반의 반사형 디스 이

를 이용한 자 Skin 사업을 시작할 것을 최근 선언하

다.

만의 ITRI(Industrial Technology Research Institute)

에서는 이 어드 싱 기법, 잉크젯 린 등을 이용

하여 단일 콜 스테릭 액정층에 R, G, B 픽셀을 구 한

다. 2010년 SID에서 ITRI는 [그림 7]에 나타낸 방법들을

이용하여 여러 종류의 반사형 서블 LCD를 선보 다.

[그림 7]-(c)의 는 공간 인 UV 조사량을 조 하는 방

법에 의해 콜 스테릭 액정 픽셀을 단일 층 구조로 제작

하는 방법이다[11]. 단일 층을 이용하면 구동회로 등이 간

단해 지는 등의 장 을 가질 수 있다. 삼성 자에서도 이

와 같은 방법을 이용하여 10.2인치 컬러 E-paper를 구

한 바 있다.

한편, 지 까지 언 한 콜 스테릭 모드는 서블

LCD를 구 하기 한 강도(robustness) 측면에서는 다소

불안정한 구조를 갖고 있다. 이를 보완하기 해 고분자

(polymer)와 섞어 안정된 네트워크를 구축하는 방법이 제

안된 바 있다. 그러나 이 방법 한 안정 인 구조를 얻는

데는 미흡함이 있었다. 우리나라의 벤처 기업인 NDIS에

서는 이를 보완하기 해 캡슐화(encapsulation)된 콜 스

테릭 기술을 제안하 다. 이 구조에서는 네마틱 액정이

주기가 조 가능한 chiral dopant와 섞여져 표면에 코

된 후 마스크를 통한 UV 조사량 제어 기술을 통해 서로

다른 주기를 갖는 R,G,B 픽셀이 하나의 층으로 형성되게

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❙기술특집❙

16❙인포메이션 디스플레이

[그림 8] NDIS의 콜레스테릭 기반 플렉서블 LCD[12,13]

(a) (b)

[그림 9] CES2011에 선보인 콜레스테릭 LCD 제품들[14]

된다. 한 이 기술을 통해 콜 스테릭 액정 모드가 고분

자 캡슐에 의해 지지되므로 기계 강도가 강해져 서

블 LCD에 합한 모드 특성도 보이게 된다. 이 회사에서

는 이 pitch tunable chiral dopant 기술을 이용하여 약 290

마이크로미터 정도의 두께를 갖는 서블 LCD를 [그

림 8]과 같이 선보 다[13].

픽셀 캡슐화 방식은 우수한 강도 특성을 바탕으로 앞

서 언 한 Kent Displays나 ITRI에서도 prototype을 제작

하여 발표하고 있으며, Eastman Kodak에서도 64 × 64 모

노 passive matrix 디스 이를 캡슐화된 콜 스테릭 액

정 모드를 이용하여 발표하 으나( 비비 7:1, 구동 압

40V) 높은 구동 압 낮은 비비 등의 문제로 재는 연

구 개발을 단한 상태이다.

이 외에도 이번 CES2011에서 일본의 Fujitsu사에서 다

층 구조의 콜 스테릭 액정 모드를 이용하여 175 ppi의

컬러 자책을 선보 으며[그림 9]-(a), 앞서 언 한 Kent

Displays에서는 다소 다르지만 재미있는 아이디어를 도입

하여 콜 스테릭 액정의 안정성을 이용한 자 노트패

드, Boogie Board를 선보 다 [그림 9]-(b). 이 자 종이

는 비록 휘거나 말(rollable) 수는 없지만 반사형 디스

이의 장 을 부각시키면서 Memory 모드의 력 특성

을 최 화 하여 터치펜을 이용하여 간단한 메모를 남기고

쉽게 지울 수 있도록 설계되었다. 이 제품은 $39.95 라는

가격(오리지 검은색 버 )에도 불구하고 인기를 끌어

다양한 색상의 버 이 출시되는 등 상업화에 성공하고 있

는 모습이다. 이 사례는 서블 LCD 뿐만 아니라

서블 디스 이가 창출해야할 시장이 무엇인지 보여주

는 좋은 모델이라고 할 수 있을 것이다.

(2) ZBD(Zenithal Bistable Display) 모드

Memory 특성을 가지려면 안정 상태가 존재해야 하

는데 ZBD 모드 역시 표면 고정(anchoring) 효과를 제어

하여 네마틱 액정의 안정성을 유도한 것이다. 이 모드

는 국의 ZBD사가 원천기술을 보유하고 있다. [그림

10]에 구동 원리를 나타내었다. 기 표면에 격자(grating)

구조를 형성하고 반 기 을 수직(homeotropic) 혹은 수

평(homogeneous) 배향 처리해주면 격자 표면에서 액정

이 수직하게 배열하려는 High tilt-C 상태와 수평하게 배

열하려는 Low tilt-D 상태가 안정 이며 일반 인

TN(Twisted Nematic) 구동 방식과 유사하게 구동이 가능

하다. 문턱(threshold) 압이 존재하여 passive matrix 구

동이 가능하며 각각의 상태가 상 으로 외부의 충격,

온도 변화, 셀 갭(cell gap) 변화에 하여 안정 이므로

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플렉서블 액정 디스플레이 기술동향❙

2010년 제11권 제6호❙ 17

[그림 10] ZBD 모드의 구동 원리[4,15]

[그림 11] ZBD E-paper의 응용사례[15]

(a) (b)

[그림 12] BiNem 모드의 구동 원리[4,16]

[그림 13] Nemoptic사의 Hybrid 디스플레이[16]

력 서블 LCD로 합하다고 할 수 있다.

ZBD사는 200 ppi의 해상도에 STN 드라이버를 이용하

여 구동되는 시제품을 선보인 바 있는데 35V정도의 구동

압과 25:1의 비비를 보 다. ZBD 모드에서의 계조

(gray scale) 구 은 공간 분할 방식이 사용되고 있다[15].

재 ZBD의 E-paper는 간단한 통신 모듈을 내장하여

국 최 의 유통회사인 TESCO 등에서 상품 자 태그

(tag)로 사용되고 있다. 력 구동으로 인해 오래 사용

할 수 있고 충격에도 강하다는 장 으로 차 사용 범

를 넓 가고 있다.

(3) BiNem 모드

랑스의 Nemoptic사에서 개발한 BiNem(Bistable

Nematic) 모드는 양 기 사이의 표면 고정 효과를 다르게

주어 [그림 12]-(a)와 같이 한 방향으로 정렬된 상태(U 상

태)와 180도 꼬인(twisted) 상태(T 상태)가 각각 외부 인

가 압이 없는 상태에서 안정 으로 배열되도록 설계한

것이다. 안정 상태간의 스 칭(switching)은 [그림

12]-(b)에 나타낸 것과 같은 펄스 액정의 flow 효과로

유도하며, 면 편 자(front polarizer) 하나와 후면 반사

형 편 자(rear reflective polarizer)에 의해 U 상태에서는

black이, T 상태에서는 white가 얻어진다.

Nemoptic사에서는 BiNem 모드를 이용하여 자식 간

, 고 , 스마트 카드용 디스 이 등을 선보여 왔고,

특히 최근(2010년 하반기)에는 BiNem 모드의 반사형

력, Memory 특성과 OLED의 투과형 Dynamic 특성을

결합한 Hybrid 서블 디스 이[그림 13]를 선보이

는 등 우수한 연구 성과를 꾸 히 보여 왔으나, 2010년

말 경 난으로 산을 선고하 다[16].

2. Dynamic 모드 플렉서블 LCD 개발 현황

(1) 고분자 분산형 액정 모드(PDLC)

액정과 UV 경화성 고분자를 섞으면 액정의 학 특

성과 UV 조사에 의한 고분자 미세 구조의 형성으로 흥미

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❙기술특집❙

18❙인포메이션 디스플레이

[그림 14] 화소 고립화 액정 모드 구조 및 3인치 샘플[19]

로운 상이 많이 발생하며 이를 디스 이에 응용하고

자 하는 연구가 지속 으로 이루어져 왔다[17]. 이 고분

자 분산: PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 모드는

고분자 matrix로 이루어진 기계 으로 안정화된 구조를

얻을 수 있어 1980년 부터 Kent State University를 심

으로 많은 연구가 진행되었다.

PDLC는 기존의 LCD 원리와 달리 액정의 복굴 이 아

니라 빛의 산란 효과를 이용하여 화소의 ON/OFF를 제어

하나, 고분자 matrix에 분산된 액정 방울의 제어 문제, 높

은 구동 압, 느린 응답속도 등으로 능동형 디스 이

보다 스 칭이 가능한 창문(뿌 다가 압을 걸어주면 투

명해지는) 등의 응용에 많이 쓰이고 있다.

하지만 최근에는 PDLC의 우수한 robustness 특성에 주

목하여 이를 서블 LCD에 사용하고자 하는 연구가

다시 활발하게 진행 이다.

삼성 자 디스 이 랩에서는 연구 차원이기는 하지

만 최근 다양한 PDLC 구조를 이용하여 유리 라스

틱 기 에 반사형 컬러 디스 이를 구 하여 SID

2010에서 발표하 다[18]. 시제품은 우수한 색 순도와 256

계조를 나타내었으며 dichroic dye를 사용하는 경우 반사

특성은 개선되지만 black 특성이 떨어지는 것을 확인하

다.

국내의 벤처기업인 NDIS도 5~6V 까지 구동 압을 낮

추면서도 17:1이상의 비비를 갖는 서블 반사형

PDLC 디스 이를 개발하여 USB 메모리 등 곡면을 갖

는 curved device에 용하여 선보인 바 있다[3].

(2) LCD 모드 안정화 기술

서블 LCD의 큰 장 하나는 기존의 장비나 생

산 기술을 그 로 사용할 수 있다는 이다. 그러나 LCD

는 액정의 복굴 효과를 이용하기 때문에 분자들의 배열

상태가 매우 요하며 휘거나 구부리는 환경에서 두 기

사이의 간극(셀 갭)을 일정하게 유지하는 안정화 기술이

요한 요소 기술의 하나라고 할 수 있다.

한양 학교 연구진에서 개발한 화소 고립화 액정:

PILC(Pixel Isolated Liquid Crystal) 모드는 액정이 화소

단 로 고분자 벽에 의해 고립되고 기 사이의 간극은

고분자 벽에 의해 지지되어 외부의 충격에 의한 변형이

인근의 화소로 달되지 않는 안정 인 구조를 얻을 수

있는 기술이다. 이를 통해 라스틱 LCD의 물리 내구

성을 크게 향상시킬 수 있음이 보고되었고, 이를 용하

여 3인치 라스틱 LCD 시제품을 개발한 바 있다[그림

14]. PILC 구조는 간단한 마스크 공정으로 쉽게 형성이

가능하다는 장 도 가진다. 특히 이 그룹은 국내의 유수

연구진과 력을 통해(부산 -동아 : 구동 기술 개발,

북 : 고속 액정 모드 연구, LMS사: roll-to-roll 공정 개발,

삼성 자: 소재 공정기술) 서블 LCD의 핵심 원천

요소 기술을 공동으로 확보하는데 노력하고 있다[20].

일본의 AIST에서도 여러 기 의 공동 연구로 고분자

네트워크 LCD를 인쇄된(printed) OTFT(유기 TFT)와

라스틱 기 을 이용하여 개발하 다. 제작된 시제품은 6

인치이며 200ppi의 해상도로 polycarbonate 필름을 사용

하 다[21].

(3) 플렉서블 기판을 채용한 LCD

LCD 산업을 선도하는 기업 등에서는 자유롭게 변형

이 가능한 상태보다는 기존 공정기술을 유지하면서 라

스틱 등 유연한 기 으로 체하려는 목 으로 변형이 제

한 인 서블 LCD의 개발이 활발히 진행되고 있다.

본 에서는 기업을 심으로 연구 개발 동향을 살펴보

며 앞서 언 하지 못한 다른 연구진의 동향에 해 소개

하도록 하겠다.

LG 디스 이는 2007년 metal foil을 이용한 서

블 E-paper 개발 기술을 기반으로 12.1인치의 SVGA

(800 × 600) 서블 TFT LCD를 개발한 바 있다 ([그림

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플렉서블 액정 디스플레이 기술동향❙

2010년 제11권 제6호❙ 19

(a)

(b)

[그림 15] Toshiba의 Input-Output 집적 플렉서블 LCD[24]

[그림 16] 3.5인치 초경량 초박형 플렉서블 LCD[25]

2] 참조). 최근에도 thin glass 기 (두께 0.1 mm)에 라

스틱 코 (0.05 mm)을 입히는 방식으로 매우 견고하고

얇은 10.1인치 curved LCD를 개발하여 선보 다. 시제

품은 33 cm의 곡률 반경(curvature)을 보 고 2.8kgf 까지

견디는 견고함을 보 다[22].

삼성 자는 착 lamination 방법을 이용하여 VGA

해상도의 7인치 라스틱 LCD 개발을 완료하 고[23], 모

바일 디스 이용 2.2인치 풀 컬러 투과형 라스틱

TFT-LCD 모듈도 개발하 다. 하지만 서블 디스

이 개발 연구는 주로 OLED EPD를 심으로 이루어

지고 있어 라스틱 LCD 개발은 다른 부문에 비해 아직

미흡한 실정이다.

반면에 일본에서는 Toshiba사가 2010년도 SID에서 8.4

인치 와이드 SVGA 서블 LCD 패 에 디스 이의

휨 정도와 휨 방향을 입출력 단자로 인식하게 만드는 새

로운 아이디어의 디스 이를 선보 다[24]. [그림 15]-(a)

는 휨 변형(bending) 센서가 부착된 서블 LCD의 구

조이고 [그림 15]-(b)는 Google Earth를 연결하여 지도의

zoom in/out 기능을 수행하도록 동작하는 모습이다. 비록

이에 한 유사 원천 특허가 2006년 IBM에서 출원된 바

있지만 이번 Toshiba사의 성과는 서블 디스 이에

서도 창의 인 아이디어의 개발이 요하다는 것을 시사

하는 것처럼 보인다.

한 일본의 13개 업체가 모여 만든 컨소시엄(Sharp,

Hitachi, JSR Corp., Sumitomo Chemical 등)에서는 박

형 서블 LCD를 공동으로 개발하고 있는데 2010년 1

월에 0.49 mm의 얇은 두께와 7g의 경량의 휠 수 있는

(bendabls) 3.5인치를 선보 다 [그림 16]. 다음 버 의 업

그 이드는 2012년에 발표할 정으로 있다.

이외에도 Hong Kong University of Science and

Technology의 Prof. Chigrinov 그룹에서도 azo-dye를 이

용한 반사형 서블 TN LCD를 개발하 고, 부산 학

교에서는 서블 디스 이를 한 BCSN 모드를, 동

아 학교 미디어디바이스 연구소에서는 라스틱 LCD

스마트 카드를, 일본의 Sharp, 만의 AUO등에서도 각각

라스틱 STN LCD, curved TFT-LCD를 발표한 바 있다.

Ⅳ. 결 론

이 에서는 서블 디스 이의 여러 모드 액

정을 기반으로 한 기술에 해 으로 살펴보았다.

아직 서블 디스 이의 상용화 실 은 미미하지만,

2009년 화 ‘Avatar’의 성공이후 3차원 디스 이 시장

이 속히 성장한 것처럼 killer application의 등장은

서블 디스 이 시장의 성장을 가져올 것으로 기 된다.

서블 디스 이의 여러 모드 액정 디스 이는

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❙기술특집❙

20❙인포메이션 디스플레이

재 OLED나 EPD에 비해 상 으로 개발이 더디게 진

행되고 있지만 이 에서 소개한 것과 같이 능동형과 메

모리형을 동시 구 할 수 있고 기 구축되어 있는 공정 기

술이 풍부하다는 등의 장 을 가지고 있다. 서블

액정 디스 이가 상업 경쟁력을 갖추기 해서는 소

재의 개발 롤투롤 공정의 사용이 필수 이라 여겨지

며, 신 서블 액정 모드에 한 연구 개발도 실하다.

이를 해서는 국내에서도 일본, 미국 등과 같이 학계, 산

업체, 연구소의 공동 연구 개발이 활발히 진행되어야 할

것이며, 이를 통해 재 디스 이 강국으로서의 우리의

치를 고수하고 차세 디스 이에서도 선도 인 역

할을 하도록 노력해야 할 것이다.

참 고 문 헌

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저 자 약 력

최 윤 석

∙ 1999년 : 서울대학교 전기공학부 학사

∙ 2001년 : 서울대학교 전기·컴퓨터공학부

석사

∙ 2006년 : 서울대학교 전기·컴퓨터공학부

박사

∙ 2006년 : 한양대학교 디스플레이 공학연구

소 전임연구원

∙ 2008년: Case Western Reserve University,

Department of Physics, Post doctoral scholar

∙ 2010년~현재 : 국립한밭대학교 전기전자제어공학부 교수

∙관심분야 : Liquid crystal devices & optics, Flexible electronics