디스플레이 소재 국산화 청신호


국내 연구진이 20만번 이상 접고 휘어도 주름이 없는 디스플레이용 광학필름을 개발했다.

이 기술은 일본의 3대 수출 규제 품목 중 하나인 '불소계 폴리이미드'를 국산화한 것으로 향후 접는 형태의 스마트폰 뿐만아니라 태블릿PC나 노트북을 만들때 널리 사용될 전망이다.

14일 한국생산기술연구원 친환경융합소재연구부문 홍성우 박사팀에 따르면 이번에 개발한 불소계 폴리이미드 광학필름은 기존 유리 기반 소재의 광 특성을 유지하면서도 굴곡 신뢰성을 갖춘 고강도 투명 유연 광학필름이다.

일반적으로 디스플레이를 접으면 안쪽에는 압축력이, 바깥쪽에서는 당기는 힘이 발생한다. 이로 인해 디스플레이를 접고 펼치는 것을 반복할 경우 표면이 깨지거나 갈라지고 주름지는 현상이 발생할 수 있다. 이 문제를 해결할 수 있는 대표적 광학 신소재 중 하나가 바로 플라스틱 기반의 '유연 광학필름'이다.

연구진은 하나의 특성이 좋아지면 다른 특성은 상대적으로 나빠지는 '트레이드 오프' 현상을 극복하는데 집중했다. 우선 폴리이미드에 부피가 큰 탄화불소를 도입해 강력하게 결합돼 있는 폴리이미드 사슬간 거리를 떨어뜨렸다. 이를통해 빛 투과성을 더 높일 수 있었다. 또 폴리이미드 사슬간 거리를 떨어뜨렸을때 탄성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 폴리이미드 사슬 간 수소 결합과 금속 이온 결합 확률을 높였다.

연구진은 이처럼 전하이동복합체(CTC) 구조를 제어해 불소계 폴리이미드로 만든 광학필름의 탄성과 빛 투과성 모두 성능을 끌어 올렸다.

홍 박사는 "차세대 디스플레이 개발의 핵심 소재이자 국산화가 시급한 소재라는 점에서 불소계 폴리이미드에 주목했다"며 "앞으로 롤러블·웨어러블·스트레처블 등 플렉시블 디스플레이 전반에 적용할 수 있는 소재개발에 주력하겠다"고 말했다.

이번 연구성과는 재료분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈'에 발표하면서 5월 해당 학술지 표지로 선정됐다.