안녕하세요 케미러브 서포터즈 2기 김정은입니다! 

9월의 케미러브 서포터즈 주제는 바로

'구부러지고 휘어지는 디스플레이의 원리'입니다.



그럼 함께 알아볼까요?

스마트폰 화면이 접히고 구부러진다고?

가로로도 접히고 세로로도 접히는 스마트폰이 요즘 인기인데요,

이렇게 마음대로 접었다 폈다 하는 유연한 디스플레이의 원리

궁금하시지 않으신가요?

그 단단한 화면이 접힐 수 있는 이유를 지금부터 알려드리겠습니다.

이렇게 구부러지고 휘어지는 유연한 디스플레이를 

'플렉시블 디스플레이 (flexible display)' 라고 부릅니다.

플렉시블 디스플레이란 특성의 손실 없이 제 기능을 발휘하며

종이처럼 얇고 유연한 기판을 통해 구부리거나 말 수 있는 

디스플레이를 의미합니다. 

플렉시블 디스플레이가 어떤것인지 알았으니 

그 속에 담긴 원리를 알아봐야겠죠?

[플렉시블 디스플레이, 그 속의 원리]

플렉시블 디스플레이는 OLED*라는 유기 발광 물질과 기본 구조는 동일하지만 

딱딱하고 구부러지지 않는 유리 기판 대신 플라스틱의 한 종류인 

폴리이미드(Polyimide)​를 기판 소재로 활용한 디스플레이입니다. 

또, 깨지기 쉬운 유리봉지 대신 유연성을 갖는

박막봉지(TFT)를 사용하는것이 특징입니다.

​

*OLED: 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광현상을 

이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질을 말합니다.

[플렉시블 디스플레이와 폴리아미드]

폴리이미드는 아미드 작용기의 화학적 안정성을 기반으로 우수한 복원력과 

기계적 강도를 가지고 내화학성과 내열성을 가진 충격에 강한 고분자 소재입니다. 

무기물 대신 폴리이미드와 같은 유기물을 사용함으로써

 제품의 경량화 및 소형화가 가능하다는 장점을 가지는 것도 특징입니다.

​

폴리아미드를 액체 상태에서 냉각하면 박막 필름 형태로 

만들어 디스플레이의 기판으로 사용할 수 있습니다.

[플렉시블 디스플레이와 박막봉지]

플렉시블 디스플레이는 유연성을 위해 특별한 봉지 공정인 

박막봉지(TFT: Thin Film Encapsulation)를 갖습니다. 

박막봉지는 무기막과 유기막을 번갈아 석막하는 다층 구조로 패널을 덮어주어

 공기와 수분의 침투 경로를 길게해 발광층을 보호하는 역할을 합니다. 

무기막은 1개만으로는 핀홀이라는 취약부분이 존재해 여러겹을 겹쳐야 하는데, 

무기막은 특성상 표면이 고르지 못해 그 사이에 유기막을 삽입해 무기막이 

안정적으로 쌓이도록 도와줍니다.

[한국화학연구원, 플렉시블디스플레이의 핵심소재를 개발하다]

디스플레이를 자유자재로 구부리거나 접으려면, 패널 전면에 적용되는 

트랜지스터*용 절연체에 유연한 소재를 써야 하는데요, 

한국화학연구원에서 분자설계를 최적화하여 절연성(전류 차단)과 유연성, 내열성의 

삼박자를 동시에 갖춘 폴리아미드 기반의 유연·절연 소재를 개발​했습니다.

절연성을 나타내는 누설전류 밀도가 10-9A/㎠(암페어/제곱센티미터) 이하이고 350℃ 이상의 우수한 내열성을 가지고 있어 디스플레이의 패널로 적합합니다. :)

*트랜지스터: 디스플레이를 구동하기 위한 소자로 해상도를 정하는 픽셀의 

켜짐·꺼짐을 제어하는 역할을 하며, 전극·반도체·절연체로 구성되어 있다.

[한국화학연구원, 제조공정의 단순화로 더욱 빠르게]

또한, 한국화학연구원은 제조 공정을 

단순화하는 데 성공하여 기존 폴리이미드 제조에 필수인 

200℃ 이상의 고온 열처리 과정이 필요 없는 상온 용액공정을 개발했습니다.

 분자설계를 통해 용매에 녹을 수 있는 폴리이미드 소재를 개발했고, 

상온에서 한 번의 용액 코팅공정으로 폴리이미드 절연 박막을 형성해 그 결과, 

유연·절연 폴리이미드를 트랜지스터 절연체에 적용해 종이처럼 구길 수 있는 

유기 트랜지스터를 제작하는 데 성공해 편리하고 빠른 제조공정을 완성했습니다.

플렉시블 디스플레이는 여전히 발전하고 있는데요,

이렇게 네 가지 단계로 분리할 수 있습니다.

1단계: 충격에도 부숴지지 않는 

‘언브레이커블(Unbreakable)’

2단계: 구부렸다 폈다 휘어지는 

‘벤더블(Bendable)’

3단계: 타원형으로 돌돌 말 수 있는  

‘롤러블(Rollable)’

4단계: 접었다 폈다 종이처럼 접는 

‘폴더블(Foldable)’

입니다!

생각보다 자세하게 분리되어 있는데요, 정말 다양한

플렉시블 디스플레이의 형태가 있네요!

화학은 또 어떤 디스플레이를 만들어 낼까요?

새로운 소재를 통한 더 큰 발전을 케미러브 서포터즈 2기 김정은이 응원합니다!

오늘의 게시글은 여기까지입니다.

끝까지 읽어주셔서 감사합니다!!