20만회 이상 접거나 펼쳐도 주름 안지는 광학필름 개발

by강민구 기자
2022.08.10 09:03:29

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 폴더블 디스플레이의 주름 문제를 해결한 불소계 폴리이미드 기반 광학필름을 개발했다.

홍성우 박사.(사진=한국생산기술연구원)

한국생산기술연구원은 홍성우 친환경융합소재연구부문 박사 연구팀이 기존 유리 기반 소재의 광 특성을 유지하면서 굴곡 신뢰성을 갖춘 광학필름을 개발했다고 10일 밝혔다.

디스플레이를 접으면 안쪽에는 압축력이 발생하고, 바깥쪽에는 인장력이 나타난다. 반복해서 디스플레이를 접으면 표면이 깨지거나 갈라지고, 주름이 발생할 수 있다. 광학 신소재인 플라스틱 기반의 유연 과학필름을 쓰면 이러한 문제를 해결할 수 있다.

유연 광학필름을 폴더블 디스플레이에 쓰려면 물성이나 특성이 우수한 엔지니어링 플라스틱으로 만들어야 한다. 폴리이미드는 전하이동복합체라는 구조를 형성해 일반 엔지니어링 플라스틱보다 기계적 물성이 우수하다.

복원력이 좋고 충격에 강하며, 연속 제막공정을 통해 얇은 필름 형태로 만들 수 있다. 하지만 낮은 파장대의 빛을 쉽게 흡수한다는 특성으로 필름이 노란색을 띠기 때문에 노트북, TV, 폴더블 스마트폰에 쓰기 어려웠다.



연구팀은 이를 제어해 불소계 폴리이미드를 개발했다. 폴리이미드에 부피가 큰 탄화불소를 도입하고, 폴리이미드 사슬 간 거리를 떨어뜨리는 방식으로 광 특성을 확보했다. 폴리이미드 사슬 간 수소 결합, 금속 이온 결합 확률을 높이는 방식도 이용했다.

실험 결과, 광학필름은 탄성계수 8㎬ 이상, 전체 투과율 90%, 황색지수 3 이하를 나타냈다. 20만회 이상 접거나 펼친 후에도 깨지거나 주름이 발생하지 않았다.

홍성우 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 소재를 개발하겠다“고 말했다.

연구 결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 게재됐다.

‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 표지.(자료=한국생산기술연구원)