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조준일 한수연 전승우

디스플레이 폼 팩터 혁신의 전개 방향

2017. 8. 18

1. 디스플레이 폼 팩터 기술 혁신의 중요성

2. 폼 팩터 혁신 기술의 개발 동향과 해결 과제

3. 시사점

요약

폼 팩터(Form-factor)란 제품의 구조화된 형태를 의미하며, 향후 디스플레이의 폼 팩터 혁신은

기존의 경직된 형태적 제약을 극복할 수 있는 유연성(Flexibility)의 향상을 통해 전개될 가능성이

크다.

디스플레이 산업에서 폼 팩터 혁신이 중요하게 부각되고 있는 배경은 과거 20여년 간 기술 발전

과 시장 성장을 주도해온 LCD가 성숙기에 접어들면서, 새로운 성장 모멘텀 확보가 필요해졌기

때문이다. 소비자들의 이동성 증대, 기기 간 융합과 스마트화의 급진전 등으로 인해 과거 특정

사용 환경에 맞춤화된 전형적 폼 팩터에서 벗어나 사용 환경 조건에 관계없이 자유롭고 편리하게

사용할 수 있는 폼 팩터를 갈구하게 된 것도 그 요인으로 작용한다.

고객들이 현재의 디스플레이 제품에 대해 느끼는 불편 사항(Pain Point)이나 LCD와의 차별화 잠

재력 측면에서도 폼 팩터 혁신이 향후 디스플레이 산업의 빅 웨이브(Big Wave)가 될 가능성이 높

다. 즉 업계는 디스플레이의 핵심 구매 기준인 화질, 소비전력, 저가격, 디자인(폼팩터) 가운데 고

객의 잠재적 니즈와 추가적인 기술 혁신의 여지가 큰 폼 팩터에 주목하고 있다. 반면 전통적인 핵

심 고객 가치였던 화질에 대한 고객 니즈와 기술 수준은 이제 성숙 단계에 이른 것으로 보여진다.

폼 팩터 혁신을 주도할 플렉서블 디스플레이는 ▼1단계 ‘커브드·벤더블’의 고정형, ▼2단계 ‘폴더

블·롤러블’의 단일 축 가변(可變)형, ▼3단계 ‘스트레처블’의 프리 폼(Free-form) 가변(可變)형

등 3가지 단계의 진화 과정을 거칠 것으로 예상된다.

TV 및 스마트폰을 중심으로 커브드·벤더블 등 플렉서블 1단계 제품이 꽤 활발히 출시되었으나,

소비자들의 주목을 끌기에는 미흡했다. 어느 정도 시장에 안착했던 벤더블 스마트폰 또한 벤더블

폼 팩터보다는 풀 스크린(Bezel-less)에 대한 호응이 더 컸기 때문인 것으로 풀이된다.

1단계 플렉서블 폼 팩터에 대해 소비자들이 미온적 태도를 보인 요인으로, ▼아직까지 제품 컨셉

의 차별성이 기대에 미치지 못하고 주도적인 제품 컨셉이 불확실하다는 점, ▼기술적 한계로 제

품의 완성도가 부족하다는 점, ▼기존 유리 기판 기반 제품에 비해 복잡한 공정 및 기구부 추가

등으로 아직까지 높은 가격에 머물러 있다는 점 등을 들 수 있다. 이러한 요인들을 감안할 때 와

해적 기술 혁신을 통해 기술·제품 완성도를 제고하는 것이 플렉서블 디스플레이 시대를 촉발하

고 앞당길 수 있는 최대 관건이 될 것이다.

‘접었다 폈다’, ‘말았다 펼쳤다’와 같은 변형 과정을 무한 반복하는 사용 장면을 감안할 때, 1단계

이후의 플렉서블 디스플레이는 유연성, 내구성, 양산성 등의 기술적 요건을 갖추어야 한다. 첫째,

반복적인 외부 압력을 견디며 기본 형체로 복원할 수 있는 유연성을 확보해야 한다. 둘째, 무한

반복적인 형체 변화에도 불구하고 이미지 재생 성능 및 수명, 외관 상의 품질 등의 저하가 없는

내구성 충족이 필요하다. 셋째, 품질 수준과 생산 단가 하락을 동시에 만족시킬 수 있는 공정 특

성, 즉 양산성 또한 필수불가결하게 갖추어야 할 요건이다.

유연성, 내구성, 양산성 등의 기술적 요건을 충족시키기 위해서는 기판, 봉지층, TFT 구동 소자,

공정 기술 등의 기술 혁신이 반드시 뒷받침되어야 한다. 기판은 유연성과 함께 고온 공정 조건을

견딜 수 있어야 하는데, 현재는 플라스틱 기반의 폴리이미드가 대중적으로 사용되고 있지만 탄성

이 약해 추가적인 기술 개발이 필요하다. 그물망 형태의 폴리이미드나 PDMS를 활용한 Pre-

Stretched 폴리이미드 등의 아이디어들이 시도되고 있다. 봉지층은 수분과 산소 침투 방지 효과

특성이 중요하며, 현재는 유·무기 복합층으로 구성된다. 3단계 스트레처블 기술의 경우 봉지층

자체의 유연성 조건 및 요구 성능도 훨씬 더 높아져, 나노 기반의 신규 소재 적용 노력이 진행되

고 있다. 구동 소자인 TFT는 외부 압력을 피할 수 있는 중립지역에 위치시키는 방향으로 우선

접근하고 있지만, 3단계로 진화하기 위해서는 새로운 접근 방법(TFT 소자 부분만 단단한 구조물

위에 형성)이나 신규 소재 개발이 필요하다. 또한 소자와 소자를 연결하는 배선은 단선 구조 대

신 스프링이나 물결, 나선형 등 충격 흡수에 용이한 모양을 채택하거나, 장기적으로 금속 이외의

신소재를 적용하는 방안을 모색 중이다. 디스플레이의 유연성이 강화될수록 제조 복잡성과 난이

도가 상승하는 문제를 해결하기 위한 신 공정 개발 및 조기 안정화도 중요하다.

스트레처블 기술은 궁극의 프리 폼(Free-form) 폼 팩터 혁신을 가져올 것으로 기대되지만, 이에

대한 관심은 최근에서야 본격화되고 있다. 스트레처블 기술이 제대로 개발·구현될 경우 활용할

수 있는 분야는 상상 그 이상이 될 것이다. 모바일 분야에서는 모든 방향으로 접거나 굽힐 수 있

고, 모양도 자유롭게 바꿀 수 있는 멀티 폴딩(Multi-folding) 디스플레이가 등장할 수 있다. 또한

각종 생활기기 및 차량 분야에 걸쳐 형체에 관계없이 모든 사물의 외관을 디스플레이로 감쌀 수

있게 될 것이다. 벽면 전체를 디스플레이로 만드는 인테리어도 가능해 이른바 ‘Everywhere

Display’ 시대를 열 수도 있고, 완벽하게 신체와 밀착될 수 있는 웨어러블 기기의 대중화를 가져

올 수도 있다.

2단계 플렉서블 제품과 비교한 스트레처블 기술의 요건으로는 ▼유연성 측면에서 보다 획기적인

수준의 유연성 확보와 더불어 변형 후 복원력이 뛰어나야 한다는 점, ▼내구성 측면에서 패널 전

반에 걸쳐 무작위적인 압력이 가해져도 소재나 구조의 손상이 없어야 한다는 점, ▼늘어났다 복

원되는 특성을 반영한 공정 혁신이 필요하다는 점 등을 들 수 있다. 이를 감안할 때 기판 및 봉

지층, TFT, 배선연결 기술 등이 여전히 중요한 핵심 요소 기술로 작용할 것이며, 2단계 기술에

비해 보다 고차원적인 기술 혁신이 필요하다.

스트레처블 기술의 상용화 시기를 앞당기고 그 파급력을 배가시키기 위해서는 다음의 기술 이슈

들에 초점을 맞춰 R&D를 진행해야 할 것이다. 먼저 스트레처블 구현을 위해서는 근본적인 소재

혁신이 병행되어야 한다는 점을 주지해야 한다. 또한 태생적으로 경직되고(Rigid) 단단한 부품의

대체 기술을 조기 개발할 필요가 있다. 끝으로 플렉서블 디스플레이의 내부 구조를 통합하고 최

대한 단순화하는 방향으로 기술 개발을 진행해야 할 것이다.

디스플레이 폼 팩터의 요소 기술 혁신을 실제 대규모 시장 창출로 앞당겨 연결시키기 위해서는

▼스트레처블 기술의 조기 개발 및 전략적 활용, ▼고객에게 다가갈 수 있는 제품 컨셉 창출 및

신규 애플리케이션 시장 발굴, ▼가격 현실화 노력 등을 병행할 필요가 있다.

첫째, 스트레처블 기술은 자체적으로 다양한 애플리케이션 시장을 대체·창출하는 비즈니스 가치

뿐만 아니라 소재·부품이 늘어나는 특성 확보를 통해 폴더블이나 롤러블과 같은 2단계 제품의

완성도를 높여주는 전략적 가치를 지닌다. 따라서 스트레처블 기술을 ‘R’ 중심의 장기 과제로만

접근할 것이 아니라 체계적인 로드맵 수립을 통해 보다 빠른 개발·상용화를 추진하는 한편, 장

기 R&D의 중간 과정에서 생성된 기술을 2단계 제품의 완성도 제고에 곧바로 적용할 수 있는 전

략적 R&D 체제 마련을 검토할 필요가 있다.

둘째, 아직 지배적인 제품 컨셉이 불확실하기 때문에 고객에게 다가갈 수 있는 컨셉을 만들어 내

고, 신규 애플리케이션을 개발하는 것이 중요하다. 무엇보다도 고객 접점에 위치한 세트나 서비

스 기업 뿐만 아니라 일반 소비자, 광고업, 창문·벽지, 인테리어, 각종 액세서리 등 디스플레이의

고객 또는 대체재가 되는 다양한 이해 관계자들과 원활히 소통하고 상품화 가치를 함께 만들어

갈 수 있는 채널 구축이 신규 시장 창출의 중요한 출발점이 될 수 있다.

마지막으로 첨단 제품이 범람하는 상황에서 아무리 혁신 제품이라 하더라도 큰 폭의 가격 프리

미엄을 기대하기 어려워지고 있어, 합리적 가격 실현을 위해 빠른 공급 생태계 규합, 소재·장비

경쟁력의 획기적 개선 등의 노력이 반드시 수반되어야 한다.

목차


(1) 폼 팩터의 개념 4

(2) 폼 팩터 혁신의 부상 배경 4디스플레이에 대한 고객의 불편 사항(Pain Point)

빅 웨이브 촉발하는 폼 팩터 혁신

LCD와의 차별화 잠재력이 큰 요인

(3) 폼 팩터 혁신의 진화 방향 91단계 커브드•벤더블 등의 고정형

2단계 폴더블·롤러블 등의 단일 축 가변(可變)형

3단계 스트레처블 등의 프리 폼(Free-form) 가변형


(1) 개발·사업화 현황과 문제점 13개발·사업화에 따른 시장 반응미온적 시장 반응의 요인

(2) 플렉서블 디스플레이의 주요 기술적 요건 15핵심 요소 기술 도출 프로세스플렉서블 디스플레이의 사용 장면과 물리적 형체 변화플렉서블 디스플레이 기술의 핵심 요건플렉서블에 유리한 OLED 디스플레이

(3) 2단계(폴더블·롤러블) 디스플레이 구현을 위한 핵심 기술 18기판(Substrate)봉지층(Encapsulation)TFT 백플레인(구동 소자)공정 기술

(4) 3단계(스트레처블) 디스플레이 구현을 위한 핵심 기술 22

스트레처블 기술의 특징

스트레처블 디스플레이의 주요 애플리케이션

스트레처블 디스플레이 기술 구현을 위한 핵심 요건

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ①기판 및 봉지층

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ②TFT 백플레인(구동 소자)

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ③배선 연결 기술

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ④마이크로 LED 기술

향후 전망과 과제

3. 시사점

(1) 스트레처블 기술의 조기 개발과 전략적 활용 34

(2) 고객에게 다가갈 수 있는 컨셉 창출 및 신규 애플리케이션 개발 35

(3) 시장 확산을 위한 가격 경쟁력 확보 36

4 LG경제연구원



(1) 폼 팩터의 개념

폼 팩터(Form-factor)란 사물의 물리적 형체 즉 생김새를 의미하며, 디스플레이에

서는 특정 사용자 환경에서 전자 기기의 각종 기능들을 시각 정보의 형태로 최적 구

현하는 역할을 한다. 때론 트렌드를 반영한 감성적 디자인의 결과물이기도 하고, 사

용성과 휴대 용이성 등을 고려해 크기, 무게 등이 조건 내 최적화 되어 형성된다. 디

스플레이의 폼 팩터를 주목해야 하는 이유는 그것이 디스플레이를 탑재하는 전자 기

기의 폼 팩터를 좌우하기 때문이다. 즉 스마트화와 클라우드의 영향으로 전자 기기의

많은 기능들이 H/W 형태에서 앱 서비스 형태로 전환되고, 내부 부품 구조가 계속 단

순화되는 상황에서도 디스플레이가 전자 기기 외형에서 차지하는 비중은 더욱 커질

것이라는 점이다.

전통적으로 TV가 네모 상자에 큰 디스플레이 화면을 유지해 왔던 것은, ‘가정 내 거

실 공간에서 영상물을 시청한다’는 본연의 기능을 최적 구현하기 위한 가장 좋은 형

태이면서 기존 기술 수준에서 최상의 방법이었기 때문이다. 휴대폰의 경우 통화 기능

외 데이터통신, AV 기능, 컴퓨팅 등 다양한 애플리케이션들이 채용되면서 디스플레

이의 크기는 점점 더 커져 왔다. 그 외형적 Type 또한 다양해진 기능들을 잘 구현하

기 위해 Bar형, 플립형, 폴더형, 슬라이드형, 회전형, 터치 스크린형 등으로 계속 변

화해 왔다. 현재의 기술 수준으로는 풀터치 인터페이스와 앞면 전체를 디스플레이화

한 Bar 타입의 폼 팩터가 대중화할 수 있는 가장 최선이다.

지금 우리 주변에는 TV, 모니터, 노트북, 스마트폰, 스마트워치 등 디스플레이를 채

용한 다양한 전자 기기들이 있지만, 동그란 스마트 워치 등 일부 기기를 제외하고는

디스플레이의 형태가 주로 유리 기판을 사용한 평평한 사각형 모양이 대부분이다. 디

스플레이의 폼 팩터 혁신이란 바로 이러한 고정된 제품 형체에 큰 변혁이 일어나는

것을 의미한다. 즉 두께를 아주 슬림하게 만들어 구부리거나 접거나 둘둘 말거나 몸

에 부착하거나 하는 등의 변화가 생겨날 수 있게 될 것이다. SF 영화의 한 장면에서

볼 수 있는 두루마리 형태의 전자신문 단말기나, 노트처럼 접어서 들고 다니는 전자

다이어리 등이 디스플레이 폼 팩터 혁신의 결과물이 될 수 있다.

(2) 폼 팩터 혁신의 부상 배경

최근 디스플레이 산업에서 폼 팩터 혁신에 대한 관심이 대두되고 있는 배경은 한동안

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LG경제연구원

디스플레이 시장 성장을 주도해온 LCD(Liquid Crystal

Display)가 성숙기에 접어들면서 산업의 성장 활력이 빠르

게 저하되고 있기 때문이다. 과거 무겁고 비대한 CRT를 경

량 박형의 LCD가 대체하면서 디스플레이 산업에 새로운 성

장 모멘텀을 제공했듯이, 최근 TV, 노트북 및 모니터, 스마

트폰 등 대부분의 수요 시장이 성장 정체에 놓이면서 LCD

산업은 새로운 성장 돌파구가 필요해진 것이다.

소비자들이 디스플레이에 대해 기대하는 가치는 크게 전통

적인 화질, 소비전력, 저가격, 디자인(폼 팩터) 등을 꼽을 수

있다. 이 중에서 향후 디스플레이 산업의 새로운 성장 모멘

텀으로 작용할 혁신 동인이 무엇이 될 것인지를 알아보기

위해서는 현재 소비자들이 느끼는 가장 큰 불편 사항(Pain

Point), 기존 시장을 지배하고 있는 LCD와의 차별성 등을

분석해볼 필요가 있다.

디스플레이에 대한 고객의 불편 사항(Pain Point)

우선 화질의 우위 여부는 해상도, 색재현율, 휘도, 명암비,

야외 시인성 등이 복합적으로 작용해 사용자가 얼마나 선명

하고 현실에 가까운 색감을 시각적으로 감지할 수 있는가에

달려있다. 관련 기업들은 LCD 산업 초기 주로 이러한 화질 지표들을 전면에 내세우

며 숫자 마케팅에 주력했는데, 대표적으로 해상도는 TV의 경우 약 6년마다 업그레이

드 된 신제품이 출시되며 현재 UHD가 대화면의 표준으로 자리잡고 있다. 최근 들어

색재현율 110%, 명암비 10,000:1와 같은 화질 지표를 전면에 내세운 숫자 마케팅이

뜸해진 원인은 해당 스펙의 차이를 소비자들이 체감하기 어려워진 데 있다. 즉, 화질

지표들이 전반적으로 상향되면서 소비자들의 인지범위 밖으로 초과 달성된 측면이

있다. 모바일 단말기 화면의 ‘야외 시인성’처럼 소비자들의 불편 사항이 여전히 남아

있는 분야도 일부 존재하지만, 화질에 대한 기술 수준은 혁신보다는 전반적으로 근소

하게(Marginally) 개선되는 패턴을 지속할 가능성이 크다. 해상도를 제외하고는 구

체적인 수치를 내세우는 스펙 경쟁 대신 HDR(High Dynamic Range) 알고리즘 구

현 등의 기능 추가로 화질 개선을 소비자들에게 어필할 것으로 전망된다.

소비전력은 환경과 에너지 이슈를 생각한다면 무조건 낮을수록 고객 가치가 향상된다

고 볼 수 있지만, 소비자들이 느끼는 불편함의 정도는 거치형 기기냐 모바일 기기냐에

따라서 그 민감도가 크게 달라진다. TV와 같은 거치형 기기도 대화면 추세로 인해 소

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2017 2018 2019 2020 2021

시장규모 연평균 하락율 -1.9%

($B)

TFT-LCD 시장규모 예측 1

자료 : IHS 2017

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($B) (백만대)수량(→)

금액(←)

TV 시장 규모 추이 및 전망 2

자료 : IHS 2017

6 LG경제연구원


비전력이 증가하면서 최소 3~4 단계의 에너지 등급을 유지하기 위해 제조사가 고심

하는 부분이 있으나, 실제 소비자들의 입장에서는 에너지 등급을 주요 구매 조건으로

평가하지는 않는다. TV 구매에 관한 소비자 서베이 자료들을 살펴보면 주로 가격, 화

면크기, 화질, 브랜드, 디자인 등이 빠지지 않고 꼽히는 반면 소비전력은 크게 부각되

지는 않는다. 반면 모바일 기기의 사용에 있어서는 배터리 수명이 결정적인 불편함을

초래하는 요소임이 분명하고, 웨어러블을 포함한 모바일 기기들을 최소한 일주일 정

도는 재충전 없이 사용할 수 있기를 바라는 목소리가 높다. 그러나 모바일 기기의 소

비전력 개선을 위해서는 재료의 효율을 높이거나 각종 소재의 투과도를 향상 시키는

등 디스플레이의 성능 개선도 필요하지만, 배터리 분야의 기술 혁신이나 에너지 하베

스팅과 같은 와해적 기술의 상품화가 더욱 결정적인 역할을 담당할 것으로 보인다.

저가격화는 디스플레이 제품의 표준화·범용화가 진전되고, 업계 내 경쟁이 치열해

지면서 적어도 현재의 사실상 표준 제품인 LCD에서는 소비자들의 기대 수준을 어느

정도 충족시키고 있다고 해도 과언이 아니다. CRT로는 구현 불가능했던 40인치급

TV가 평판 디스플레이 제품으로 출시되었을 때 초기 평균 가격은 400만원대를 호가

하며 대중화와는 거리가 멀었다. 그러나 기존 업체들의 생산 규모가 증가하고, 중국

의 8세대 LCD 라인 양산이 본격화하면서 가격은 100만원 이하로 크게 하락해 2011

년 34인치였던 평균 TV 사이즈가 2017년은 42인치를 넘어설 것으로 보인다. 전반적

인 저가격화 속에서 제조사들은 LCD 기반의 디바이스에 퀀텀닷 소재의 화질개선 필

름을 추가하거나, 아예 OLED(Organic Light Emitting Diode) 기반으로 전환하여

프리미엄에 포지셔닝하는 등의 차별화 노력을 진행하고 있다. 물론 낮은 가격에 대한

소비자 니즈는 한계가 없으며, 특히 대화면화에 대한 니즈는 커지고 있어 40인치급

제품을 구매했던 소비자가 비슷한 가격으로 60인치급 이상 제품으로 업그레이드 하

고자 하는 수요는 크다. 따라서 지속적인 원가 혁신은 필요하며, 향후 인쇄전자(Roll

to Roll) 등을 통한 초저가 양산 기술은 장기적인 과제로 남아있다.

빅 웨이브 촉발하는 폼 팩터 혁신

역사적으로 볼 때, 미국 RCA가 1946년 소위 ‘배불뚝이’ 폼 팩터의 브라운관 TV를 최

초 개발·양산한 이후 벽걸이 형태의 PDP·LCD TV가 양산되기까지는 반세기가 넘

게 걸렸다. 디스플레이는 영상물 시청을 최적 구현한다는 전통적 목적 때문에 화질

향상 중심으로 기술 발전이 이루어지면서 그만큼 폼 팩터 기술 발전은 상대적으로 더

딘 속도로 진행되어 왔던 것이다. 하지만 화질에 대한 고객 니즈와 기술 수준이 이제

는 성숙 단계에 이른 것으로 보인다. 더불어 소비자들의 이동성 증대와 컨버전스로

인해 전자 기기의 전통적 기능간 경계가 허물어지면서 사람들은 특정 사용 공간에 구

애 받지 않는 자유로운 폼 팩터를 갈구하고 있다.

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LG경제연구원

차세대 디스플레이로의 이행을 촉발하는 가장 유력한 동인으로 폼 팩터 기술 혁신을

주목해야 하는 이유는 다음과 같은 폼 팩터 결정 요소의 변화에서 찾을 수 있다.

디스플레이의 폼 팩터를 결정짓는 주요 요소를 단순화하면 기기의 핵심 기능, 사용

환경, 소재·부품 및 공정 기술 등 세가지 정도로 요약된다. 첫째, 디스플레이는 해

당 전자 기기의 핵심 기능을 시각적으로 최적 구현할 수 있도록 구성된다. TV는 영

상물 시청이라는 본연의 기능에 충실하도록, 가능하면 크고 네모진 화면에 맞춰진

다. 둘째, 디스플레이는 가정 내, 이동 환경, 차량, 기타 공공 장소 등 물리적 사용 환

경·공간(실제 사용 환경뿐만 아니라 휴대 및 설치 환경 등 포함)에 적합하도록 크

기·무게·외관 등의 폼 팩터가 결정된다. 어쩌면 해당 전자 기기의 사용 환경적 제

약을 받아 핵심 기능의 최적화를 일부 희생하는 것일 수도 있다. 휴대성을 고려해 스

마트폰 화면은 6인치 남짓한 크기로 수렴되었고, 대화면 일수록 매력적인 TV의 경우

도 너무 크면 안정된 시청 거리 조건을 넘어설 수 있고 가정 내로 이동이나 설치 공

간을 찾기가 힘들 수도 있다. 셋째, 디스플레이의 폼 팩터는 소재·부품 및 생산 공

정 등 관련 기술의 발전 수준에 의해 결정된다. 새로이 개발된 기능을 최적 구현하기

위해 폼 팩터의 변화가 요구되더라도 기반 소재·부품 기술과 새로운 양산 공정이 뒷

받침되지 않으면 이를 현실화하기가 어렵다는 것이다.

최근 이러한 폼 팩터의 결정 요소에 변화가 일어나고 있다. 먼저 핵심 기능 측면에서

과거 TV는 AV 시청, PC는 컴퓨팅, 휴대폰은 음성 및 데이터 통신 등 고유의 기능 중

심으로 특화되어 있었으나, 이제는 기능·기기 간 컨버전스 심화로 대부분의 전자 기

- 디스플레이는 해당 전자 기기의 핵심 기능을 시각적으로 최적 구현하도록 구성 ·TV는 영상물 시청 기능에 충실하도록 네모 상자에 큰 디스플레이 화면 보유

- 과거 전자 기기 별로 고유의 기능 중심으로 특화되었으나, 컨버전스 심화로 다기능 스마트 기기로 변모

- 전자 기기의 유형에 관계없이 자유로운 폼 팩터와 대화면 선호 경향 심화

- 가정 내, 이동 환경, 차량 등 물리적 사용 공간에 적합하도록 크기·무게·외관 등 결정 ·스마트폰은 휴대성을 고려해 6인치 남짓한 크기 유지

- 개인의 이동성 강화로 특정 사용 환경의 제약에서 벗어나 어떤 환경에서든 시각적 컨텐츠의 최적 구현을 요구

- 휴대 중 작은 크기 유지, 기기 이용 시 대화면 구현 등

- 신기능의 최적 구현을 위해서는 기반 소재·부품 기술과 새로운 양산 공정이 뒷받침되어야 함.

- 유리 및 무기물 소재 중심에서 벗어나 플라스틱 및 유기물 소재 중심의 연구 개발 활발 ·경직된 폼 팩터에서 유연한 폼 팩터로의 진화 기반 마련

- 특정 사용 환경에 구애 받지 않는 자유롭고 유연한 폼 팩터 갈구

해당 기기의핵심 기능

디스플레이 폼 팩터의 결정 요건 변화 방향

사용 환경

소재 부품 및공정 기술

폼 팩터 기술 혁신의 부각 배경 3

8 LG경제연구원


기가 다기능 스마트 기기로 변모하고 있다. 즉 전자 기기의 유형에 관계없이 자유로

운 폼 팩터와 대화면을 선호하는 경향이 짙어지고 있다. 사용 공간 측면에서도 개인

의 이동성이 강화되면서 일종의 유비쿼터스 환경이 마련되고 있다. 이에 따라 소비자

들은 특정 사용 환경의 제약에서 벗어나 어떠한 상황이든 디스플레이가 시각적 컨텐

츠를 최적 구현하기를 요구하고 있다. 전자 기기를 이동 중 휴대하는 동안에는 아주

작은 크기를 유지하고, 고정된 공간에서 전자 기기의 디스플레이 화면을 이용할 때는

대면적을 구현할 수 있도록 하는 변형 가능한 폼 팩터를 그 예로 들 수 있다. 소재·

부품 측면에서도 기존 유리 및 무기물 소재 중심에서 벗어나 플라스틱 및 유기물 소

재 중심의 연구 개발이 활발해지면서 기존 경직된 폼 팩터에서 보다 유연한 폼 팩터

로 진화할 수 있는 기반이 마련되고 있다.

폼 팩터 혹은 디자인에 대한 소비자들의 관심도를 간접적으로 파악할 수 있는 사례로

2017년 CES에서 선보인 3mm 미만의 초슬림 월페이퍼(Wall Paper) 타입 TV에 대

한 호평을 들 수 있다. 월페이퍼(Wall Paper) 타입 TV는 ‘TV 뒷면이 매끈한 평면으

로 디자인되어 벽면에 틈 없이 직접 붙일 수 있는 감각적인 디자인이 최우수 혁신상

수상 요인 중 하나’라고 꼽히며 미디어의 호응을 얻었다. 향후 폼 팩터 기술의 발전

잠재력을 고려하면 아직 혁신이라고까지 할 정도는 아닐 수 있지만, 기존과 확연히

다른 디자인에 대한 관심을 확인할 수 있는 평가들이 쏟아졌다.

TV는 물론 스마트폰 화면도 대형화 추세가 뚜렷한걸 보면 더 크면서도 얇고 가벼운 디

스플레이에 대한 니즈가 내재되어 있는 경우가 많다는 것을 알수 있다. 위치를 이동해

가며 손쉽게 걸 수 있고 시청 시간 외에는 완벽히 숨겨둘 수 있는 벽지처럼 얇고 가벼운

TV, 휴대성이 훼손되지 않으면서 태블릿처럼 큼직한 화면이 가능한 스마트폰 등이 본

격적으로 출시될 경우 소비자들이 사전에 인식하지 못했던 효용성이 사후적으로 발현

될 가능성이 높다. 아직 제한된 사용성과 킬러 애플리케이션 미흡 등으로 지배적 제품

컨셉이 뚜렷하지는 않지만, 다양한 사용 행태를 뒷받침하고 기술적 걸림돌을 극복하기

위한 혁신 활동이 최근 더욱 활발해지고 있어 향후 3~5년 내 혁신의 가능성은 높을 것

으로 예상된다.

LCD와의 차별화 잠재력이 큰 요인

새로운 기술 혁신의 동인은 기존 시장의 주력 제품인 LCD를 대체할 수 있어야 하므로,

LCD와의 차별화를 가장 잘 실현할 수 있는 동인이 무엇인지를 살펴볼 필요가 있다.

LCD를 대체할 만한 차세대 디스플레이 기술 후보로는 OLED, 자발광 QLED, 마이

크로 LED 등을 들 수 있는데, 먼저 화질과 소비전력 측면에서 LCD와 비교해 보자.

OLED 및 자발광 QLED 디스플레이는 색재현율이나 명암비가 LCD 대비 우위에 있

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어, 종합적인 화질이 뛰어나지만 일반 소비자 입장에서 압도적인 차별성을 느낄 것인

가의 여부는 불확실하다. 소비전력 측면에서도 LCD 대비 당분간 우위를 장담하기는

힘들다. 한편 마이크로 LED는 기존 LCD 대비 소비전력이 50% 수준으로 우수해 이

를 휘도 개선에 활용할 경우 모바일 기기의 야외 시인성을 크게 개선할 수 있는 잠재

력이 있다.

저가격화 측면에서 이미 거대한 산업 생태계를 구축하고 그 안에서 생산 최적화가 완

성된 LCD를 차세대 디스플레이가 넘어서기는 쉽지 않다. 자발광 특성을 보유한

OLED나 QLED는 구조가 단순해 이론적 원가는 LCD 대비 저렴하지만 신규 투자로

인한 초기 감가상각비 부담이 걸림돌이다. 따라서 어느 정도 양산이 진행되고 생태계

규합이 일어나면 모르겠지만 사업 초기부터 LCD 대비 가격 우위를 확보하기는 힘들

다. 화질 측면에서 차별적 혁신의 잠재력을 지닌 마이크로 LED는 개별 화소마다 별

도의 LED 칩이 요구되기 때문에 고해상도 제품일수록 원가 경쟁력이 취약해지는 점

이 큰 장애 요인으로 작용하고 있다.

꽤나 견고한 LCD의 경쟁력에 균열을 낼 수 있는 무기는 바로 폼 팩터 혁신이다.

LCD는 스스로 발광할 수 없고 백라이트(Back-Light)를 써야만 하는 태생적 한계를

지니고 있어, 두께와 경직성을 극복하여 자유로운 폼 팩터를 구현하는 것은 절대 불

가능하기 때문이다. 아주 완만한 형태의 커브드 디스플레이라면 몰라도, 자유롭게

접거나 구부릴 수 있는 폼 팩터는 플라스틱과 유기물 재료 기반의 자발광 디스플레이

만이 가능하다. CRT에서 LCD로 전환되면서 디스플레이 산업의 성장 활력이 살아났

듯이, LCD에서 프리 폼(Free-form) 형태의 디스플레이로 전환될 때 새로운 성장 모

멘텀이 제공될 수 있을 것으로 보인다. 이상을 종합할 때 향후 디스플레이 산업의 빅

웨이브(Big Wave)는 폼 팩터 혁신에 기반할 가능성이 높다.

(3) 폼 팩터 혁신의 진화 방향

디스플레이 폼 팩터 혁신의 방향성을 한마디로 정리하면 기존의 ‘경직된 사각형 모

양’에서 벗어나 ‘자유롭게 변형 가능한 플렉서블(Flexible) 형태’로의 진화이다. 앞서

도 언급했듯이 소비자들의 이동성이 증대되고, 기기 간 융합과 스마트화가 급진전되

면서 과거 특정 사용 공간에 맞춤화된 전형적 폼 팩터에서 벗어나 사용 공간에 관계

없이 자유로운 폼 팩터가 필요해지고 있다. 특히 모바일 기기 사용자들의 경우 사용

환경이 크게 확대되고 앱을 통해 수많은 기능들을 이용할 수 있게 되면서 폼 팩터 제

약에서 자유롭고자 하는 갈증이 더욱 커지고 있다고 볼 수 있다.

‘유연성(Flexibility)의 극대화’를 지향하는 디스플레이 폼 팩터 기술 혁신은 1단계

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‘커브드·벤더블(Curved·Bendable)’ 등의 고정형→2단계 ‘폴더블·롤러블

(Foldable·Rollable)’ 등의 단일 축 가변(可變) 형→3단계 ‘스트레처블(Stretchable)’

등의 프리 폼(Free-form) 가변(可變)형의 진화 단계를 거칠 것으로 예상된다. 여기

서 공중에 투영하여 입체적 형상을 재현하는 홀로그램 기술은 아예 물리적 형체를 갖

지 않으면서, 기존 디스플레이의 기술 패러다임과는 상이한 기술 컨셉이므로 폼 팩터

혁신 논의에서 제외한다.

1단계 커브드·벤더블 등의 고정형

먼저 가장 초보적인 1단계 ‘커브드·벤더블(Curved·Bendable)’의 고정형 폼 팩터

기술을 살펴보자. 해당 제품들은 이미 3~4년 전부터 상용화되고 있는데, 화면이 전

체적으로 약간 둥글게 굽어진 커브드 TV나 커브드 스마트폰, 또는 화면 끝 부분이

꺾여서 제품 옆면으로 확장된 형태의 벤더블(엣지 벤딩) 스마트폰 등을 포함한다.

1단계 플렉서블 디스플레이는 제품에 따라 유리 기판으로도 구현 가능한 특징을 가

지고 있다. 이는 유리일 경우도 두께가 얇다면 어느 정도 유연성을 보유하고 있기 때

문에 특정 부위를 한 방향으로 변형한 후 고정시키는 폼 팩터에는 적용 가능하기 때

문이다. TV 시청 시 몰입감을 높여주고, 디자인적 차별성을 추구한 커브드 TV는 곡

률반경이 4000~5000mm로 매우 완곡한 형태의 곡선을 형상화하고 있어 유리 기판

이 채용되었다. 반면 손으로 쥐었을 때의 그립감(안정감)을 개선시켜주고, 통화 시

① Curved & Bendable(고정형)

② Foldable/Rollable(단일 축 가변형)

특징- 특정 부위를 한 방향으로 제한적으로 변형 후 고정

- 특정 부위 및 특정 방향으로 반복적으로 변형 가능

- 방향에 상관없이 자유자재로 반복적으로 변형 가능(탄성 보유)

- 커브드 TV: 화면 전체에 걸친 동일 시청 거리 → 최적 화질 구현과 몰입감 증대, 디자인 차별성

- 커브드 폰: 그립감(안정감) 개선, 통화 시 얼굴 밀착도 증대 등

- 폴더블: 휴대성(이동 중 크기 최소화) 및 대화면 이용 동시 충족, 듀얼/멀티 스크린 활용한 멀티 태스킹 앱 구현, 스마트폰과 태블릿의 통합(Two-in-One 단말 보유)

- 롤러블: TV의 경우 공간 활용도 제고 및 보관/이동 용이성, 대형 사이니지 및 e-Paper 등에 활용 가능

- 사용 환경에 관계없이 이용자들이 선호하는 자유로운 폼 팩터 구현

- 멀티 폴딩(Multi-folding) 구현을 통한 휴대성과 대화면 동시 충족 극대화

- 폴더블·롤러블의 소성 특성 변화에 대한 내구성 확보

- 굴곡진 표면에 대한 맞춤형 디스플레이

주요 애플리케이션

고객 Benefit(예시적)

③ Stretchable(Free-form 가변형)

플렉서블 기술의 발전 단계 4

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얼굴 밀착도를 높여주는 등의 장점을 강조한 커브드 스마트폰은 곡률반경이

400~700mm 정도이고, 벤더블(엣지 벤딩) 스마트폰은 곡률반경이 10mm 내외이므

로 이들 제품들은 유연한 플라스틱 소재의 기판을 채용해야 한다.

2단계 폴더블·롤러블 등의 단일 축 가변(可變)형

아직 상용화 이전인 플렉서블 디스플레이의 2단계 제품은 본격적으로 가변(可變)형

제품 시대를 열 것으로 전망된다. ▼두루마리 형태로 화면을 감아서 보관하다 실제

사용할 때만 펼쳐서 보는 롤러블(Rollable) 디스플레이나, ▼주로 5인치급 스마트폰

으로 휴대·사용하면서 동영상 시청을 할 때는 접힌 부분을 펼쳐서 9인치급 화면으

로 전환할 수 있는 폴더블(Foldable) 디스플레이 등 단일 축으로 변형되는 폼 팩터가

2단계에 해당한다. 기본적으로 이러한 가변(可變)형 제품은 앞서 소개한 1단계 고정

형 제품에 비해 기술적 난이도가 훨씬 높아진다. 스마트폰 사용 연한은 2년, TV는

약 7년 정도로 알려져 있는데, 이 기간 동안 ‘감았다 풀었다, 접었다 폈다’를 수없이

반복하면서 제품에 가해지는 물리적 스트레스를 견딜 수 있는 내구성과 신뢰성을 확

보해야만 하기 때문이다.

2단계 플렉서블 디스플레이의 또 다른 기술적 혁신은 곡률반경에서 나온다. 1단계인

커브드 및 벤더블 제품의 경우 TV는 수천 mm, 스마트폰은 10mm 내외의 곡률반경

을 가지는 데 반해, 2단계인 롤러블이나 폴더블 디스플레이는 획기적인 곡률반경의

저감이 요구된다. TV의 경우 커브드에서 롤러블 형태로의 진화가 유력한데, 이는 마

치 롤스크린처럼 화면이 숨어있어 주변 인테리어를 그대로 드러내고 있다가 TV 시청

시에만 펼쳐지는 제품이다. 즉 화면이 두루마리처럼 말려서 보관될 때 얼마나 작게

말릴 수 있느냐를 결정하는 것이 곡률반경인데, 곡률반경이 작으면 작을수록 숨김 기

능이 충실히 달성되는 것이다. 65~75인치 이상 대형 TV일수록 주변 인테리어와의

간섭 효과가 크기 때문에 롤러블 TV로 제품화하는 데 적합하며, 곡률반경은 최대

50mm 이하로 유지하면서 당연히 최소화하는 것이 바람직하다.

주로 한 손으로 사용하는 모바일 디바이스는 사용 편의성 이슈로 인해 롤러블보다는

폴더블 폼 팩터가 먼저 대중적 호응을 이끌어 낼 수 있을 것으로 보인다. 얇은 수첩

을 접었다 폈다 하듯, 최대한 그 틈새는 도드라지지 않는 것이 좋은데 완전히 종이처

럼 접히지는 않는다 하더라도, 곡률반경이 1mm 수준으로 작아지는 형태를 지향하고

있다. 첫 상용 제품이 이러한 곡률반경 조건을 충족시키지 못할 경우, 기술적 한계를

보완할 수 있는 폴더블 폼 팩터로는 두 가지 컨셉을 고려해볼 수 있다. 첫째는 안쪽

으로 접히는 폴더블 대신 바깥 방향으로 접히는 폴더블이다. 디스플레이 뒷면에 다양

한 전자 부품들이 탑재되기 때문에 이러한 공간을 감안하면, 접을 때 디스플레이 자



체의 곡률반경 증가는 자연스런 현상이 된다. 단지 여기서의 문제점은 폴더블 디스플

레이가 항상 바깥으로 노출되는 형태이므로, 외부 충격에 취약하다는 단점이 있다.

곡률반경에 여유를 두기 위한 두 번째 방법은 안쪽으로 접히도록 하되 접히는 부분만

국소적으로 곡률반경을 크게 설계하는 것이다. 해당 부위의 디바이스 두께가 다소 두

꺼워질 수밖에 없지만, 단기간 내에 기술적 이슈를 완벽히 해결하기 힘들다면 우선적

으로 접근할 수 있는 과도기적 대안이 될 가능성이 있다.

3단계 스트레처블 등의 프리 폼(Free-form) 가변형

플렉서블 디스플레이의 3단계 혁신은 어느 방향으로든 자유자재로 휘거나 접히고,

구부러지는 소위 프리 폼(Free-form) 디스플레이를 구현하는 것으로, 폼 팩터 혁신

의 거의 종착점이라 할 수 있다. 2단계까지만 하더라도 X-축 또는 Y-축 등 특정 부

위 및 특정 방향으로만 반복적 변형이 일어나는 반면, 3단계에서는 X-축으로 접은

상태에서 다시 Y-축으로 한번 더 접는 등의 멀티 폴딩까지 구현할 수 있도록 하는

것이다. 이를 위해서는 유연성의 정도가 단순히 잘 구부러지는 수준이 아니라, 늘어

났다 원상 복귀하는 고무줄처럼 탄성을 보유해야만 한다. 이것이 늘어나는 디스플레

이, 즉 ‘스트레처블(Stretchable)’ 디스플레이인데, 기판은 물론 전극 배선이나 보호

막 등 전면적으로 복원력이 우수한 소재를 사용함으로써 자유자재로 반복 변형이 가

능한 특성을 보유해야 한다.

스트레처블 디스플레이가 완성 단계에 이르면 궁극의 폼 팩터 혁신을 가능케 하며 여

러가지 장점을 보유할 것으로 보인다. 첫째, 1mm 미만의 곡률반경 구현을 가능하게

함으로써 폴더블 제품의 디자인 완성도 제고에 기여할 수 있다. 둘째, 롤러블 또는

폴더블 디스플레이 사용에 있어서 어려움이 예상되는 소성 특성 변화에 대한 내구성

을 확보할 수 있다. 오래도록 말리거나 접힌 상태를 유지한다면, 특히 고온다습 환경

에서 플라스틱 소재가 완벽히 평평하게 복원되는 데 한계가 있는데, 스트레처블 소재

의 신축성은 이러한 문제점을 극복할 수 있다. 세번째는 폼 팩터 혁신의 본질이라 할

수 있는 디자인 자유도의 극대화를 실현할 수 있다는 점이다. 실제 연신률(잡아당겼

을 때 늘어나는 비율)에 따라서 차이는 있겠으나, 어느 방향이든 동시에 늘어날 수

있는 디스플레이는 굴곡진 표면이라도 맞춤형처럼 장착 가능하게 된다. 즉 스트레처

블 디스플레이는 오목하거나 볼록한 표면에도 디자인적인 무리 없이 녹아들 수 있게

된다.

디스플레이의 폼 팩터 혁신 기술의 경우 외형상으로는 커브드·벤더블 제품이 상용

화되면서 1단계를 지나고 있으나, 실제로는 아직 기술의 완성도가 미흡하고 본격적

인 시장이 형성되지 않은 초기 단계에 머물러 있다고 볼 수 있다. 하지만 2세대 플렉

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서블 제품 출시가 2~3년 이내로 임박한 것으로 파악되고 있으며, 3세대 스트레처블

의 연구 성과도 속속 발표되고 있어, 현 시점에서 기술 개발의 방향성을 명확히 정립

하여 그 속도를 빠르게 가져갈 필요가 있다. 이하 Ⅱ장에서는 현재 개발·사업화되고

있는 제품 현황과 성과, 향후 폼 팩터 혁신을 좌우할 기술적 장애 요인과 극복 방향

등을 살펴본다.


(1) 개발·사업화 현황과 문제점

개발·사업화에 따른 시장 반응

최근 TV 및 스마트폰을 중심으로 커브드·벤더블 등 플렉서블 1단계 제품이 꽤 활발

히 출시되었으나, 이에 대한 시장 반응은 성공과는 거리가 있다. 출시 2~3년이 지난

커브드 TV는 대중화되지 못하고 시장 비중이 점차 축소될 것이라는 전망이다. 시장

조사기관인 IHS는 커브드 TV가 2017년 TV 시장 내 5%를 점유하며 정점을 찍은 후,

2021년 3.6%로 점차 비중이 낮아질 것으로 예측하고 있다. 커브드 스마트폰 또한

2013년 전후로 2~3개 업체가 제품을 출시한 바 있으나, 시장의 큰 호응을 얻지 못해

시리즈 제품 출시로 이어지지 않았다. 어느 정도 시장에 안착한 벤더블 스마트폰에

대해서는 소비자 평가가 엇갈렸다.

플렉서블 2단계 제품인 폴더블 및 롤러블 관련 기술이나 시제품들은 각종 전시회나

언론 발표를 통해 활발히 소개되고 있어 소비자들 사이에 생소한 개념은 아니다. 다

만 아직은 틈새 제품 중심이며, 와해적 혁신을 몰고 올 잠재력이 큰 제품이라고 단언

하기에는 아쉬움이 있다. 이렇듯 플렉서블 디스플레이 제품들이 아직 시장에서 큰 반

향을 일으키지 못하거나 잠재적 우려들을 불러일으키고 있는 것은 다음과 같은 이유

때문이다.

미온적 시장 반응의 원인

첫째, 제품 컨셉의 차별성이 기대에 미치지 못하는 측면이 있다. 폼 팩터 혁신의 경

우 단순히 디자인 변형에 그치지 않고, 새로운 소비자 경험이나 고유의 인터페이스

또는 콘텐츠를 동시에 제시해야만 주류 시장으로 빠르게 확산될 수 있는데, 아직 이

부분에 대한 아이디어가 충분히 마련되지 않고 있다. 1단계 제품인 커브드 TV나 스



마트폰은 디자인적으로 ‘새롭다’라는 측면은 있었으나, 이렇게 바뀐 디자인에 특화된

차별적 고객 경험이 동반되지 않아 그 동력을 이어가지 못했다. 커브드 TV가 노린

몰입감 상승 효과는 시청자의 위치가 중앙 최적점에서 벗어나면 오히려 화면이 왜곡

되어 보이는 부작용을 낳기도 하고, 커브드 스마트폰의 그립감 상승 효과는 폰이 더

욱 슬림화되면서 기존 표준 디자인과의 차별성이 줄어들었다. 벤더블 스마트폰의 경

우도 새로운 사용자 인터페이스나 경험 측면의 차별성이 없어 큰 바람을 일으키지 못

했다는 의견이 많았다. 반면 첫 제품 출시 때는 곡면만 휘는 디자인으로 인해 큰 반

향을 일으키지 못했던 것이 사실이나, 후속 제품의 경우 점차 회로부를 화면 뒤쪽으

로 꺾어서 접는 방향으로 발전했기 때문에 베젤부가 사라진 풀스크린 구현이 의외로

큰 가치를 창출했다는 평가도 있다. 즉 끝이 구부러진 디자인 자체의 특이성보다 베

젤리스(Bezel-less)에 따른 풀스크린에 대한 호응이 컸다는 것이다. 이런 평가에 비

춰볼 때 굳이 벤더블 디스플레이여야 하는가라는 의구심을 불러 일으키기도 해, 앞으

로도 벤더블 폼 팩터보다는 풀스크린에 대한 니즈가 더욱 강할 것이라는 의견도 제기

되고 있다.

둘째, 기술적 한계는 여전히 산적해 있어 아직 본격적인 플렉서블 제품이 출시됐다고

보기에는 어려움이 있고, 매우 제한적인 디자인 변형이라 하더라도 자국이 남는 등

제품 완성도에서 아직 미흡한 실정이다. 새롭게 제공된 가치 대비 희생해야 하는 제

품 완성도 사이에서 소비자들의 실제 반응을 확인해 볼 필요가 있지만, 2단계 초기

제품의 경우 몇 가지 우려되는 한계점들이 존재한다. 폴더블 스마트폰의 경우 곡률반

경 1mm는 당분간 구현이 어려울 것으로 보이며, 접히는 부분에 미세한 자국 또한 도

드라질 수 있다. 워낙 디스플레이가 얇을 뿐만 아니라 커버윈도우도 플라스틱 기반이

기 때문에 외부 충격에 의한 내부 부품 훼손 위험도 높다. 롤러블 TV 또한 종이처럼

얇은 디스플레이로 인해 사용 중 파손의 우려가 기존 TV 대비 한층 높아지고, 역시

플라스틱 소재를 사용함으로 인해 유리의 미려함이나 고급감이 일부 희생될 수 있다.

셋째, 생산 공정과 수율이 최적화에 도달한 유리 기판 기반의 전통적 제품에 비해 플

렉서블 디스플레이는 복잡한 추가 공정과 기구부 추가로 원가 상승이 불가피하다. 사

용 상 요구되는 신뢰성을 확보했다 하더라도 수율이 크게 낮을 경우 시장에서 원하는

물량을 제때 공급하기 어려울 가능성이 있으며, 이러한 수급 불균형은 추가적인 가격

인상 요인으로 작용한다. 현재 주류 시장을 형성하고 있는 범용 LCD 대비 대형

OLED나 모바일 플라스틱 OLED의 원가 상승 분이 최소 2배에 달하는데, 유연성의

증대를 추구할 경우 3~4배에 달하는 원가 상승 가능성을 배제할 수 없다. 원가 상승

폭이 이렇게 크다면, 2단계 플렉서블 제품은 超 프리미엄 포지션이 불가피해 하방 전

개를 통한 주류 시장 침투는 쉽지 않을 것이다.

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이상에서 살펴본 개발·사업화 측면의 문제점을 고려할 때 플렉서블 디스플레이 기

술이 현재의 미온적 시장 반응을 극복하고, 차세대 디스플레이 산업의 성장 모멘텀이

되기 위해서는 무엇보다도 와해적 기술 혁신을 통해 기술·제품 완성도를 제고하는

것이 가장 중요한 관건이 될 것이다. 기술적 완성도 제고를 통해 비용 효율적 방법으

로 유연성(Flexibility)을 극대화할 경우 고객이 원하는 보다 다양한 제품 컨셉을 구

현할 수 있고, 이를 현실화된 가격으로 제공할 수 있게 될 것이기 때문이다. 플렉서

블 디스플레이의 완성도를 높이기 위해 필요한 핵심 기술들과 기술적 걸림돌들을 살

펴보자.

(2) 플렉서블 디스플레이의 주요 기술적 요건

핵심 요소 기술 도출 프로세스

플렉서블 디스플레이는 종이와 같은 휴대 용이성, 공간 제약의 최소화, 나아가 자유

로운 형체의 변형 등을 구현할 수 있어야 한다. 이를 최적 제품 컨셉으로 구체화하기

위해서는 기존과 확연히 다른 사용 장면(Scene)을 가정해야 하며, 개별 사용 장면 별

로 디스플레이가 어떤 형상으로 바뀔 수 있는지에 대한 창의적 상상과 면밀한 분석이

필요하다. 이러한 연관 관계를 감안할 때 플렉서블 디스플레이 성공의 관건이 되는

핵심 기술들을 파악하기 위해서는 ‘제품 컨셉 예측→구체적 사용 장면 가정→사용 장

면 별 디스플레이의 물리적 형태 변화 분석→이를 구체화하기 위한 필요 핵심 기술

및 개발 과제 도출’ 등의 프로세스를 생각해볼 수 있다.

제품 컨셉을 예측하고 구체적인 사용 장면을 그려보는 것은 반드시 기술 전문가의 영

역은 아니다. 오히려 다양한 사회·인문학적 통찰력이 중요한데, 글로벌 기업들과

세계 유수의 연구기관들은 미래의 변화 모습을 연구하고, 소비자들과 각종 첨단 기기

들이 어떻게 상호 작용할지에 대한 가상적 시나리오를 그린다. 실제로 기업들은 자신

들이 그리는 미래상을 영상물로 제작해 홍보하고, 상업용 SF 영화를 제작하는 관계

자들은 이러한 연구기관들의 자문을 구하기도 한다.

플렉서블 디스플레이의 사용 장면과 물리적 형체 변화

위에서 언급한 것처럼 플렉서블 디스플레이의 혁신을 가져오는 데 핵심적인 요소 기

술들을 알아보기 위해서는 예시적인 제품 컨셉을 설정해야 한다. 여기서 커브드·벤

더블 등은 이미 상용화되어 시장의 평가를 받은 제품이므로 제외한다.

향후 수 년 내 등장하게 될 플렉서블 디스플레이의 지배적 형태는 패널의 특정 부분

이 안팎으로 접힐 수 있는 폴더블과, 두루마리처럼 둥글게 감을 수 있는 롤러블 등의



두 가지 컨셉이 많이 거론되고 있다. 폴더블 디스플레이

는 스마트폰과 노트북 등 모바일 기기를 중심으로 채용

될 것으로 예상되는데, 편리하게 가지고 다닐 수 있는

휴대성은 물론, 넓은 화면으로 컨텐츠를 감상할 수 있다

는 두 가지 요건을 만족할 수 있다. 넓은 화면을 효과적

으로 분할해 활용할 수 있는 듀얼 스크린 기능도 폴더블

의 킬러 애플리케이션으로 고려해 볼만 하다. 반면 롤러

블 디스플레이는 대형 스크린을 손쉽게 보관하거나 옮길

수 있는 가능성에 초점을 맞추고 있다. 롤러블 디스플레이가 등장한다면 지금과 같이

커다란 TV 화면이 실내 공간을 고정적으로 차지하는 대신, 사용하지 않을 때는 말

아서 보관하거나 빔 프로젝터를 대신할 수 있는 TV가 출시될 수 있다.

자유자재로 늘어나는 스트레처블 디스플레이의 구체적 사용 장면은 아직 풍부하지

못하다. 상상할 수 있는 사용 장면이 제한적이다 보니 오히려 기술 개발의 필요성이

나 시급성이 간과되고 있다. 미래상을 보여주는 영상물에 자주 등장하는 의류와 일체

화된 디스플레이나, 피부에 직접 부착하는 E-Skin 디스플레이 등이 현재의 모바일

디바이스를 대체하는 날이 올 수도 있다. 이때 디스플레이는 몸과 밀착되는 만큼 마

치 직물처럼 이질감 없이 사람의 움직임에 따라 쉽게 변형되어야 하며, 두께도 매우

얇아져야 한다. 이러한 상상이 너무 멀게 느껴진다면, 조금 가까이 다가오는 디자인

혁신을 생각해보자. 동그란 구 모양의 블루투스 스피커에 작은 터치 디스플레이를 장

착한다고 할 때, 아무리 작은 디스플레이라 할지라도 1~2단계의 플렉서블 디스플레

이는 구 모양과 정확히 일체화될 수 없다. 하지만 3단계 스트레처블 디스플레이는 볼

록한 모양의 형태 변화가 가능해 스피커의 구 모양을 완벽히 지원할 수 있다.

플렉서블 디스플레이 기술의 핵심 요건

‘접었다 폈다’, ‘말았다 펼쳤다’와 같은 변형 과정을 무한 반복하는 사용 장면을 감안

할 때 플렉서블 디스플레이는 다음과 같은 기술적 요건을 갖추어야 한다. 첫째, 폼

팩터의 자유로운 변형을 위해 패널의 유연성 강화는 물론 두께를 최대한 얇게 만드는

것이 중요하다. 특히 탄성까지 보유하고 있다면 더욱 바람직하다. 곡률반경이 최소

화되는 폴더블은 접었다 폈을 때 미세한 자국이 남고, 롤러블 또한 얇게 말아놓은 상

태가 오래 지속된 후 펼치면 완벽하게 복원되지 않는 등의 문제가 있다. 유연한 기

판, 복원력이 높은 기판을 구현해야 할 뿐만 아니라 구동되는 개별 구동 화소들도 이

러한 유연성을 어느 정도 보유하면서 가해지는 압력을 견딜 수 있어야 화면 왜곡이

일어나지 않는다.

Source: Screen Innovations 홈페이지

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둘째, 패널의 형태 변경에 따른 물리적 압력은 디스플레이 구현 성능의 저하는 물론

수명에도 영향을 미칠 수 있다. 따라서 디스플레이 본연의 이미지 재생 성능 및 수명

저하를 방지할 수 있는 내구성도 필수적으로 갖추어야 한다. 외부 충격이 가해질 때

각종 소재·부품들이 깨지거나 손상되지 않아야 하는데, 모바일 단말기에서 플라스

틱 커버윈도우의 강성이나 봉지층(Encapsulation)의 내구성 등을 그 예로 들 수 있

다. 게다가 터치 인터페이스나 지문 인식, 내장형 스피커1 등 디스플레이에 한층 많은

부가 기능들이 탑재되고 있기 때문에, 플렉서블 디스플레이의 형체 변화 시에도 이들

기능이 정상적으로 동작할 수 있어야 한다.

셋째, 품질 수준을 높이면서도 생산 단가를 낮출 수 있는 양산성 확보 역시 플렉서블

디스플레이의 상용화에 중요한 역할을 하게 될 것이다. 평탄도는 물론 고온 공정 안

정성이 높은 유리 기판 기반의 현재 공정은 플라스틱 기반의 플렉서블 기판 대비 다

루기도 쉽고 수율 극대화에도 유리하다. 반면 유기물 기반의 플렉서블 디스플레이는

복잡한 공정이 추가될 뿐만 아니라 공정 조건 설정도 까다로워 추가 비용 상승분이

상당하다. 이렇듯 플렉서블 디스플레이는 주요 재료의 성격 변화에 원활히 대응할 수

있는 공정 기술 혁신 뿐만 아니라 재료, 패널, 장비 등 공급 생태계 전반이 확장되면

서 공정 안정화와 원가 혁신간의 상호 선순환이 일어나야 주류 시장을 형성할 수 있

을 것으로 보인다.

1　Crystal Sound OLED: OLED 패널에 사운드 시스템을 내재화해서 패널에서 음성을 출력하게 하는 기술

유연성

내구성

양산성

TFT

봉지층

기판

공정 기술

발광층

반복적인 외부 압력을 견디며 기본 형체로 복원될 수 있는 특성

반복적인 형체 변화에도 불구하고 표시 성능 및 수명, 외관 상의

품질 저하가 없는 특성

품질 수준과 생산 단가를 동시에만족시킬 수 있는 공정/생산 특성 수율 및 품질 향상을 위한 생산 라인 전반 기술

패널 하부에 위치하여 전체 구조를 지지

수분과 산소로부터 발광층과 TFT 등을 보호

디스플레이의 화소를 구동시키는 소자로 구성

전류가 가해지면 빛을 발생하는 유기화합물층

1

2

3

기술적 요건 주요 연관 기술

플렉서블 기술의 요건 및 연관 요소 기술 5



플렉서블에 유리한 OLED 디스플레이

플렉서블 디스플레이 연구 초기부터 이러한 요건을 충족시킬 수 있는 패널 기술을 찾

기 위한 노력이 이루어졌다. 현재 가장 광범위하게 쓰이는 기술인 LCD(Liquid

Crystal Display)는 수분 및 산소 저항성이 강하며 높은 공정 완성도로 경제성 확보

가 용이한 반면, 디스플레이 후면에서 빛을 넣어주는 필수 부품인 백라이트(Back-

Light)를 유연하게 만들기 어렵고, 압력을 가할 때 균일한 액정 배열이 어려워 빛샘

(Leakage) 현상이 발생할 수 있다는 단점 또한 크다. 전자잉크(E-Ink)는 구조가 간

단하고 전력 소비가 낮은 것이 장점이지만, 해상도를 충분히 끌어 올리기 어렵고 화

면 응답속도가 느리다는 약점 때문에 널리 쓰이지 못하고 있다.

반면 OLED는 유기 화합물이 자체적으로 발광하는 특성을 이용하기 때문에 시야각

이 넓고 선명한 화질을 구현할 수 있다. 무엇보다도 LCD와 달리 한 장의 기판만을

사용하므로 구조가 간단하고 얇게 만들 수 있으며, 패널 형태가 변형되어도 왜곡 없

는 이미지를 재생할 수 있다. 따라서 현재 대부분의 플렉서블 디스플레이는 OLED

기술을 기반으로 하고 있다. 그러나 OLED 디스플레이 역시 현재의 기술 컨셉 그 자

체로는 유연성을 가지기 어렵기 때문에, 주요 기술의 개선 또는 혁신을 통해 구부리

거나 접을 수 있는 특성을 보다 발전시켜야 할 것이다.

앞서 언급한 유연성, 내구성, 양산성 등 플렉서블 디스플레이 구현의 주요 기술적 요

건을 충족시키기 위해서는 기판, 봉지층, TFT 구동 소자, 공정 기술 등에서의 기술

혁신이 반드시 뒷받침되어야 한다. 아래에서는 2단계 및 3단계 플렉서블 디스플레이

를 원활히 구현하는 데 필요한 핵심 요소 기술들의 개발 동향과 해결해야 할 기술 이

슈들에 대해 세부적으로 살펴본다.

(3) 2단계(폴더블·롤러블) 디스플레이 구현을 위한 핵심 기술

기판(Substrate)

플렉서블 디스플레이의 가장 중요한 부품은 바로 기판(Substrate)이며, 1단계에서 2

단계로 진화하기 위해서는 기판 재료가 반드시 변경되어야 한다. 디스플레이를 구성

하는 다수 층을 지지하는 기판은 무엇보다도 압력에 의한 변형을 견딜 수 있어야 한

다. 기판은 디스플레이의 성능 및 신뢰성 구현에 큰 영향을 미치기 때문에, 기판에

따라 플렉서블 디스플레이의 완성도가 달라지게 된다. 현재 디스플레이에서 가장 많

이 사용되는 유리 기판은 구부러지기 어렵고 압력을 가하면 깨지기 때문에 플렉서블

디스플레이에 적합하지 않다. 따라서 유리를 대체하기 위한 기판 소재 연구가 집중적

으로 이루어져 왔다.

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패널 제조를 위해서는 보통 고온을 이용한 박막 증착 공정이 요구되는데, 이때 기판

이 팽창하거나 수축하면서 형태가 변하면 패널의 성능이 저하된다. 그러므로 고온에

서도 가급적 원형을 유지할 수 있는 열적 안정성(치수 안정성)이 중요하다. 또한 공

정에 필요한 각종 용매에 견딜 수 있는 내화학성 및 박막 증착에 영향을 줄 수 있는

표면의 평탄성도 고려되어야 한다. 게다가 기판을 통해 빛을 발광하는 구조의 패널에

서는 기판이 일정 수준 이상의 투과성(Transmittance)도 갖추어야 한다.

폴더블·롤러블 등의 2단계 플렉서블 디스플레이 기판을 구현하기 위해 기존 유리

기판을 보다 얇게 만들어 유연성을 강화하거나 금속포일(Metal Foil)을 사용하는 방안

등이 제시되기도 하였지만, 유리 소재 고유의 특성 상 플렉서블에 적합한 수준의 기판

을 만드는 데는 한계가 있었다. 이런 이유로 현재는 플라스틱이 가장 유력한 후보로

간주되고 있다. 플라스틱은 가볍고 쉽게 구부러지며 잘 부러지지 않기 때문에 2단계

플렉서블 디스플레이의 요구 특성에 부합한다. 초기에는 플라스틱이 수분과 산소의

침투에 취약하고 내열성 및 내화학성이 부족하여 기판에 적합하지 않다는 지적도 있

었지만, 꾸준한 기술 개발을 통하여 이를 극복할 수 있는 가능성을 보여 주었다.

PET, PES, PEN, PC2 등 다수 플라스틱 소재의 기판 적용 가능성이 연구되었으나,

폴리이미드(Polyimide, PI)가 가장 유망한 소재로 부상하고 있다. 듀폰에서 1960년

대 후반 상업화에 성공한 폴리이미드는 무엇보다도 다른 플라스틱보다 화학 및 열적

안정성이 뛰어나므로 디스플레이 공정 조건에 가장 적합하다. 이런 이유로 대부분의

디스플레이 기업들은 1단계의 벤더블이나 2단계의 폴더블·롤러블 제품 개발을 위해

폴리이미드를 플렉서블 디스플레이의 기판 소재로 채택하고 있다.

폴리이미드의 분자사슬 구조는 다른 플라스틱보다 강한 내열성 및 내화학성을 갖출

수 있게 하는 반면, 짙은 노란색을 띠므로 광투과도를 낮추는 단점 또한 존재한다.

이는 기판을 통해 빛을 내보내는 배면발광 방식을 구현하거나 혹은 차세대 디스플레

2　PET(Polyethylene Terephtalate), PES(Polyether Sulfone), PEN(Polyethylene Naphthalate), PC(Polycarbonate), PI(Polyimide)

플라스틱 기판의 종류 및 특성 6

명칭 PEN PET PES PC PI

두께 (μm) 125 125 200 150 100

유리전이온도(°C) 120 78 223 150 340

열팽창계수(ppm/°C) 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(Young’s modulus) (Gpa) 6.1 5.3 2.2 3 2.5

자료 : 이재섭, Flexible OLED 기술 개발 동향 및 전망, 한국정보디스플레이학회, 2010



이의 주요 컨셉 중 하나인 투명 디스플레이 제조에 걸림돌이 될 수 있다. 최근 분자

사슬 구조의 변화를 통해 광학적으로 투명하고 고온 공정도 견딜 수 있는 투명 폴리

이미드(Colorless PI)가 개발되고 있으나, 이는 폴리이미드 고유의 우수한 특성도 감

소시킬 수 있기 때문에 이를 개선하기 위한 지속적인 연구 개발이 필요하다.

봉지층(Encapsulation)

기판과 더불어 봉지층(Encapsulation)도 플렉서블 디스플레이 구현의 핵심 기술이

다. OLED 디스플레이의 핵심인 유기화합물은 수분 및 산소에 매우 취약하기 때문

에, 이를 막기 위한 특별한 공정이 필요하다.3 유리 기판을 사용하는 대부분의 OLED

디스플레이에서는 유리 기판과 봉지층을 붙이기 위한 보호막(Frit)4을 사용하는데,

이는 수분 및 산소의 침투 방지 효과가 가장 뛰어난 방식이다. 그러나 무기 소재의

특성 상 압력이 가해지면 쉽게 깨지므로 2단계부터는 플렉서블 디스플레이에 적용하

기 어려운 것이 가장 큰 단점이다.

폴더블·롤러블 등의 플렉서블 디스플레이가 본격적으로 연구되기 시작하면서 패널

의 모양이 바뀌더라도 수분 및 산소 침투를 막을 수 있는 다양한 봉지층 기술이 제안

되고 있다. 대표적으로는 무기와 무기, 유기와 무기 박막 등 여러 층의 박막을 교대

로 쌓아 침투 방지 능력을 향상시키면서도 유연성을 갖춘 봉지층을 만드는 방안을 그

예로 들 수 있다.

우수한 내구성과 유연성 등의 요건을 만족시킬 수 있는 봉지층 개발이 플렉서블 디스

플레이 구현의 난관으로 부각되면서 디스플레이 기업들은 독자적인 봉지층 기술 개발

에 주력하고 있다. 수분 및 산소 침투를 효과적으로 차단하기 위해서는 박막을 두껍게

쌓는 것이 이상적이지만, 이렇게 할 경우 증착이 반복됨에 따라 공정이 복잡해지고 패

널의 생산성도 저하될 수 있다. 이에 따라 침투 방지 효과가 있는 복합 박막(Hybrid

Layer)을 단일층으로 증착하는 등 이를 개선하기 위한 기술 연구도 계속되고 있다.[1]

TFT 백플레인(구동 소자)

2단계 가변형 플렉서블 디스플레이에서부터는 TFT(Thin Film Transistor) 등 백플

레인(Backplane)의 내구성 강화도 중요하다. TFT 구동 소자의 주요 소재인 금속이

나 실리콘, 산화물은 전기적 특성은 우수하지만 압력에 매우 취약하다. TFT의 성능

이 떨어지면 플렉서블 디스플레이의 이미지 재생 성능이 약화될 위험이 크기 때문에,

패널이 변형되는 상황에서도 TFT의 정상적 작동을 가능하도록 하는 기술 연구가 이

루어지고 있다.

3　OLED의 허용 기준은 10-6g/m2/Day 이하 (LCD: 10-2g/m2/Day)

4　두 층을 접착시킬 수 있는 유리 분말 재료

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많은 기업들은 이를 해결하기 위해 TFT가 받는 압력을 최소화하는 구조적 접근에 나서

고 있다. 패널을 접거나 굽히는 압력을 가하게 되면 그 방향에 따라 패널 상부 및 하부

는 길이가 줄어드는 압축 변형(Compressive strain) 혹은 길이가 증가하는 인장 변형

(Tensile strain)을 겪게 된다. 이 때 인장 변형과 압축 변형이 만나는 경계에 위치한 패

널 내부의 특정 부분은 압력을 거의 받지 않는데, 이를 중립 지역(Neutral plane)이라

한다. 이런 원리를 이용하여 TFT가 중립 지역에 위치하도록 하면 TFT가 받는 충격을

낮출 수 있다.[2] 이를 기반으로 2단계 플렉서블 디스플레이의 굽거나 접는 수준을 높이

면서도 TFT 구동 소자의 충격을 완화시킬 수 있는 기술을 개발하고 있다.

이러한 접근은 비교적 구현이 용이하고 안정적인 성능을 지원할 수 있기 때문에 초기

에 등장하는 2단계 플렉서블 디스플레이의 주요 기술로 활용될 것으로 예상된다. 그

러나 중장기적으로 더욱 얇고 유연하게 변형할 수 있는 플렉서블 디스플레이를 구현

하기 위해 전도성과 유연성을 갖춘 신규 물질로 TFT 구동 소자를 만드는 연구도 계

속되고 있다.

공정 기술

패널 개발 못지 않게 양산 제품의 수율과 품질 수준을 결정하는 공정 기술의 혁신도

중요하다. 플렉서블 디스플레이는 많은 부분이 기존 디스플레이 공정과 유사하지만,

기판 등 일부 핵심 부품의 변화에 따라 새로운 공정의 적용이 필수적이다. 따라서 신

규 공정의 고도화 수준이 플렉서블 디스플레이의 완성도 및 생산성을 좌우하게 될 것

으로 보인다.

커버윈도우- 외부 충격으로부터 디스플레이 패널을 보호

- 디스플레이를 변형한 상태에서도 OLED 패널의 파손 방지

- 산소와 수분 내구성이 약한 OLED 소자를 보호

- 디스플레이를 변형한 상태에서도 산소와 수분 침투를 차단하여 OLED 발광 성능 유지

- OLED 소자를 장착하고 패널을 지지하는 뼈대 역할

- 플랙서블 디스플레이의 폼팩터 변형을 안정적으로 지지

- OLED 패널 제작을 위한 Encap. 공정을 처리하는 장비

- 폼팩터 변형에 강한 인캡 적용으로 패널 내구성 강화

- 패널 공정 상 플라스틱 기판을 지지하기 위하여 부착한 캐리어 글래스 (Carrier Glass)를 제거

- 캐리어글래스는 플라스틱 등 유연 재료 기판 공정에 필수적- 캐리어글래스 제거를 통하여 디스플레이 패널이 최종 완성

역할·용도 해당 기술의 가치

인캡(Encap.)

기판

Encap. 장비

LLO 장비

재료/부품

공정/장비

플렉서블 디스플레이의 핵심 기술 개요 7



1단계 벤더블부터 2단계 전 제품에 거쳐 플렉서블 디스

플레이의 가장 대표적 공정이 바로 LLO(Laser Lift Off)

이다. 플라스틱 소재는 쉽게 휘어지고 열에 의한 수축과

팽창 수준도 유리보다 훨씬 크다. 디스플레이 기업들은

캐리어 글래스(Carrier Glass)라는 유리 기판 위에 희생

층(Adhesive layer) 삽입을 통해 플라스틱 기판을 고정시

켜 전체 공정을 진행하게 된다. 공정이 마무리 된 후 레이

저 사용을 통해 희생층을 제거하여 유리 기판을 분리하는

과정이 필요한데, 이를 LLO라 부른다. 플렉서블 디스플

레이 기판이 플라스틱으로 제작되면서 LLO 역시 필수 공

정으로 자리잡고 있다. 하지만 LLO 공정은 여러 단계가

필요하며 난이도도 높기 때문에 생산성 향상의 제약으로

작용할 수 있어, 이러한 문제점을 개선하기 위한 노력도

이루어지고 있다.

보다 중장기적으로는 유기 발광층 공정의 혁신도 중요 과제로 부각될 수 있다. 지금과

같이 유기발광 재료를 기화시켜 기판에 증착하는 공정(Evaporation Process)은 대규모

생산이 용이하지만, 한편으로는 진행 과정이 복잡하고 재료의 효율성도 낮기 때문에 플

렉서블 디스플레이 확산의 걸림돌이 될 수도 있기 때문이다. 이런 문제점을 극복하기 위

해 재료를 용액으로 만들어 프린팅하는 공정(Soulable Process)이 대안으로 주목 받고

있다. 이런 공정 방식은 이론적으로 증착식 공정 대비 재료의 효율성을 높이고 대규모

설비 투자 비용도 상당히 절감할 수 있기 때문에, 플렉서블 디스플레이의 생산성을 끌어

올릴 수 있는 잠재력이 있는 것으로 평가된다. 본격적인 적용이 이루어지기까지 숱한 난

제가 존재하지만, 2단계 플렉서블 디스플레이의 상용화 수준에 따라 이와 같은 신규 공

정에 대한 논의도 활발해질 것으로 보인다.

앞서 언급한 주요 기술적 과제들이 순조롭게 해결된다면 2단계 플렉서블 디스플레이

는 그 자체로서 새로운 시장 창출이 가능하다. 하지만 진정한 프리 폼(Free-form)

기술 구현이나 폴더블·롤러블의 완전 상품 구현을 위해서는 스트레처블 기술로의

진화를 준비해야 한다.

(4) 3단계(스트레처블) 디스플레이 구현을 위한 핵심 기술

스트레처블 기술의 특징

이상적인 스트레처블 디스플레이의 특성은 흔히 볼 수 있는 고무판과 흡사하다. 고무

스트레처블 OLED 디스플레이. Source: T. Sekitani1, et al.(2009.5)[3]

애플이 출원한 스트레처블 디스플레이 특허. Source: Mikey Campbell(2017.2.9)[4]

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판의 경우 양 끝을 서로 다른 방향으로 잡아 당기면 늘어나지만 힘을 놓으면 다시 처

음 상태로 돌아온다. 또한 고무판의 특정 부위를 깊게 누르면 힘을 가하는 부위가 일

시적으로 깊게 패이지만 손을 떼면 다시 평평한 상태로 돌아온다. 이러한 과정이 반

복적으로 이루어져도 고무의 외형은 거의 손상되지 않는다.

스트레처블 디스플레이의 주요 애플리케이션

스트레처블 디스플레이가 적용되는 분야는 폴더블이나 롤러블 디스플레이보다 상상

이상으로 다양할 것으로 보인다. 첫째, 개인용 모바일 기기 분야에서는 특정 위치와

방향, 형태로만 변형되는 것이 아니라 모든 방향으로 접거나 굽힐 수 있고 모양도 자

유롭게 바꿀 수 있는 멀티 폴딩(Multi-folding) 디스플레이가 등장할 수 있다. 마치

종이처럼 형태를 자유롭게 바꿀 수 있는 디스플레이라면 휴대성과 부피 축소 등의 장

점을 한층 극대화할 수 있을 것이다.

둘째, 디스플레이가 신축성을 가질 수 있다면 거의 모든 생활 기기 및 차량 분야에

걸쳐 디스플레이가 적용될 수 있을 것이다. 일상 생활에서 볼 수 있는 대부분의 물체

는 육면체나 구형 등 정형화된 모습보다는 다양한 형체를 지니고 있다. 만일 이들의

전면을 디스플레이로 감쌀 수 있다면 색다른 기능과 디자인을 제공할 수 있을 것이

다. 예를 들어 자동차 주행과 관련한 정보를 표시하는 계기판 대신 대시보드(Dash

Board) 자체를 디스플레이로 감싼다면 대시보드가 계기판 정보는 물론 보다 풍부한

컨텐츠를 보여줄 수 있다. 또한 SF 영화에서나 볼 수 있었던 벽면 전체를 디스플레이

로 만드는 인테리어도 실감나게 구현할 수 있을 것이다.

멀티폴딩디바이스

이미지 컨셉 주요 내용

자동차 실내디스플레이

전자 피부, 스마트 의복

- 휴대성과 부피 최소화 등의 장점을 극대화 해 개인용 모바일 기기 등에 적용 가능- 모든 방향으로 접거나 굽힐 수 있고, 자유롭게 모양을 변형할 수 있는 기기

- 차량은 물론 모든 생활 공간 및 기기 등에 전면 디스플레이로 적용 가능- 표준 제조 공정을 통해 생산 후 물체의 외형에 맞춤형으로 늘어날 수 있는 장점 보유

- 착용성 높은 웨어러블 기기의 개발 촉진 가능- 완벽하게 신체와 밀착될 수 있는 편안한 기기 컨셉으로 기존의 목걸이나 시계 대비 큰 폭의 차별화 기대

스트레처블 애플리케이션 8



기존 디스플레이 기술로는 이러한 상상을 실현하기 어렵다. 하지만 향후 스트레처블

기술이 제대로 개발된다면 각 물체의 외관에 정확히 들어맞는 디스플레이를 만들 수

있을 것으로 기대된다. 일단 평평한 상태로 만들어진 스트레처블 디스플레이는 적용

하려는 물체의 외형에 맞게 늘어날 수 있기 때문에 물체의 표면을 완벽하게 감쌀 수

있다. 또한 가공성도 크게 향상되기 때문에 일상의 거의 모든 물체에 디스플레이가

채용되는 시대를 촉발하게 될 것이다.

셋째, 완벽하게 신체와 밀착될 수 있는 웨어러블 기기 역시 스트레처블 기술을 통해

더욱 현실로 다가오게 될 것이다. 실제로 스트레처블 디스플레이는 부품의 자유로운

형태 변형 및 신축성을 촉발하여 피부 부착 센서(Electronic Skin), 생체 이식 장치

등 혁신적인 착용 기기를 만들 수 있는 유연 전자 기술(Flexible Electronics)의 주요

응용 분야로 연구되고 있다. 유연 전자 기술은 오래 전부터 그 개념이 제시되었음에

도 불구하고 그간 발전 속도가 더뎠으나, 최근 각종 소재 및 전자, IT 등의 발전에 힘

입어 유연 전자 기술을 진화시키려는 움직임이 활발하게 이루어지고 있다.

지금과 같은 목걸이나 시계 형태의 웨어러블 기기는 착용성이 낮고 디스플레이의 크

기 및 활용성도 불편하다는 단점이 있다. 그러나 신체와 완전하게 붙을 수 있는 기기

는 보다 넓은 디스플레이를 사용할 수 있고 심박수, 피부 상태 등 보다 풍부한 생체

정보도 수집할 수 있을 것이다. 이런 이유로 만일 자유롭게 신축할 수 있는 디스플레

이가 상용화된다면 아직까지 시장 확산이 더딘 웨어러블 기기를 크게 발전시키는 원

동력이 될 것으로 보인다.

스트레처블 디스플레이 기술은 지금까지 학계를 중심으로 연구되고 있다. 오래 전부

터 연구가 시작된 폴더블이나 롤러블 디스플레이와 달리, 스트레처블 디스플레이의

제품 컨셉은 가능성만 논의되었을 뿐 최근에서야 본격적인 관심이 모아지고 있으며,

이를 구현하기 위한 핵심 요소 기술 또한 실험적 단계나 아이디어 수준에서 제안되고

있는 상황이다.

피부 부착형 회로. Source: D. H. Kim, et al.(2011.9)[5]

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스트레처블 디스플레이 기술 구현을 위한 핵심 요건

스트레처블 디스플레이가 갖추어야 할 유연성, 내구성, 양산성의 수준은 폴더블이나

롤러블 디스플레이 대비 큰 차이가 있다. 첫째, 유연성의 측면에서 스트레처블 디스

플레이는 압력에 따라 늘어났다가 다시 회복할 수 있다는 점에서 가장 큰 차이를 보

인다. 즉 유연성의 정도가 획기적으로 개선되고, 변형 후 복원력이 뛰어나야 한다.

폴더블이나 롤러블 디스플레이는 공통적으로 특정 위치 및 방향으로만 압력을 가할

수 있으며, 변형 형태 역시 고정적이다. 그러나 스트레처블 디스플레이는 압력이 가

해지는 위치나 범위에 제약이 없기 때문에 다양한 방법으로 말거나 접고, 늘릴 수 있

어야 한다.

둘째, 내구성의 기준도 훨씬 까다롭다. 제한된 위치나 방향 내에서 접거나 굽히는 2

단계 플렉서블 디스플레이는 연구 및 기술 개발을 통해 상당 부분 한계를 극복할 수

있게 되었으나, 스트레처블 디스플레이가 견뎌야 하는 변형의 수준은 이보다 훨씬 높

다. 따라서 스트레처블 디스플레이는 패널 전반에 걸쳐 무작위적으로 압력을 가해도

소재나 구조의 영구적 손상이 없어야 하기 때문에 2단계 플렉서블 디스플레이와는

근본적으로 다른 접근 방식이 요구된다. 외부 압력에 민감하게 영향 받을 수 있는 부

품들이 최소 10~20%의 연신률로 변형되었다가 원형으로 복구될 수 있는 탄성력과,

반복적인 압력을 가해도 패널 자체의 성능이 변하지 않는 높은 수준의 내구성을 확보

하는 것이 중요하다.

셋째, 공정 측면에서도 혁신적 변화가 필요하다. 2단계까지는 이미 검증된 폴리이미

드 단일 기판 사용이 해법으로 자리잡아가고 있다. 그러나 3단계 스트레처블 디스플

레이 공정에서는 압력에 따라 늘어났다 다시 복원될 수 있도록 하기 위해 2단계 공정

개념

- 여러 방향으로 굽거나 마는 등 자유롭게 폼팩터를 변형할 수 있는 디스플레이

- 패널의 탄성력을 바탕으로 다음과 같은 형태 변형 가능 ·멀티 폴딩(Folding)/롤링(Rolling) : X축, Y축, Z축 등 다양한 방향으로 접거나 말 수 있는 특성 ·신축 기능 : 고무/스프링처럼 외부에서 힘을 가했을 때 2차원/3차원으로 늘어났다가 원래 상태로 돌아오는 특성

기술적요건

- 유연성: 압력에 따라 늘어났다가 다시 복원될 수 있는 특성 ·압력이 가해지는 위치나 범위에 제약이 없고, 변형 형태 역시 비고정적이므로 폴더블·롤러블 대비 큰 폭의 유연성 강화 필요

- 내구성: 큰 폭의 변형에도 소재나 구조의 손상이 없는 특성 ·무작위적 압력을 가해도 표시 성능의 열화 및 외관의 영구적 손상이 없는 구동 안정성 필요

- 양산성: 복잡성과 난이도 높은 제조 공정의 경제성 확보 과제 ·높은 탄성을 보유한 신소재 또는 기존 소재의 구조적 가공 등 새로운 공정 기술의 경쟁력 확보 필요

스트레처블의 개념 및 기술적 요건 9



에 추가적인 가공이 불가피하다. 물론 필요한 탄성률을 보유한 신소재가 개발된다면

기존 공정과 큰 차이가 없을 수 있겠으나, 이러한 소재적 접근을 실현하는 데는 상당

히 오랜 시간이 걸릴 것이다. 대신 기존 소재를 사용하면서 구조적 보완을 추가하는

접근을 우선 채택할 가능성이 높은데, 공정 복잡성과 난이도가 그만큼 가중되게 된

다. 양산성 확보 측면의 이슈가 2단계에 비해 훨씬 더 중요하게 부각되는 것이다.

현 기술 발전 단계에서 이상적인 스트레처블 디스플레이의 구체적 특징을 정의하기

는 어렵다. 게다가 스트레처블 디스플레이의 적용 범위가 매우 광범위하기 때문에 각

응용 분야에 따라 신축성, 해상도 등 이미지 재생 특성, 내구성 등 구현 수준 및 이를

달성하기 위한 주요 기술 방법도 상당히 달라지게 될 것으로 보인다.[6] 예를 들어, 피

부에 부착하는 전자피부 형태의 디바이스의 경우 30% 수준의 연신률이 달성되면 팔

꿈치 같은 관절부위까지 이질감 없이 동화될 수 있을 것으로 보인다. 소폭의 신축성

이 요구되는 영역이라면 양 끝을 살짝 잡아 당길 수 있는 등 비교적 약한 수준의 연

신률로 디스플레이 구현이 용이할 수 있다. 그러나 여러 방향으로 잡아당기거나 아래

위로 누르는 등 3차원적 압력을 가정한다면 스트레처블 디스플레이를 만들기란 더욱

어려워진다. 따라서 스트레처블 디스플레이의 본격 상용화를 위해서는 기술 자체의

혁신뿐만 아니라 각각의 디스플레이 적용 분야에 가해질 수 있는 압력의 유형 및 강

도, 요구되는 내구성에 대한 광범위한 분석도 병행되어야 할 것이다.

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ① 기판 및 봉지층

현재 2단계 플렉서블 디스플레이와 마찬가지로 스트레처블 디스플레이의 형태 변화

에 가장 민감한 부품이 바로 디스플레이의 구조를 지지하는 기판이다. 기계적 압력에

따른 기판의 탄력성 및 내구성은 스트레처블 디스플레이의 신축성과 직결되므로, 기

판 소재 개발이 스트레처블 디스플레이 연구의 가장 중요한 이슈로 언급되고 있다.

폴리이미드 등 플렉서블의 주요 기판 재료로 사용되는 플라스틱은 휘거나 접을 수 있

는 수준의 변형은 가능하지만 신축성은 크지 않기 때문에 그 자체로 스트레처블 디스

플레이 기판을 구현하기는 어렵다. 더구나 디스플레이 기판의 기본적인 요구 조건인

평탄도, 내열성, 내화학성 등도 동시에 확보해야 한다.

현재로서는 스트레처블 디스플레이에서 요구하는 특성을 제대로 만족시킬 수 있는

기판 소재를 찾기란 어렵기 때문에, 최근에는 PDMS(Polydimethylsiloxane)나 폴리

우레탄(Polyurethane) 등 높은 신축성을 지닌 탄성체 물질로 기판을 제조하는 연구

가 이루어지고 있다. 스트레처블 디스플레이 및 유연전자 부품을 개발하는 많은 연구

에서는 이들 소재를 가공하여 기판으로 활용할 수 있는 가능성을 탐구하고 있다.

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그러나 탄성체 물질로 기판을 만들기 위해서는 여전히 갈 길이 멀다. 기판에 요구되

는 전기 및 광학성, 수분 및 산소 차단 특성을 완벽하게 갖추지 못했기 때문이다. 특

히 고온에 매우 취약하기 때문에 디스플레이 제조 공정을 견디기 힘들다는 점도 이들

물질을 기판 소재로 활용하기 어려운 주요 이유로 꼽힌다. 탄성체 물질이 디스플레이

기판으로 사용되기 위해서는 기본적인 요건을 충족할 수 있도록 소재의 특성을 변형

하거나 낮은 온도에서도 기판을 가공할 수 있는 공정 기술 등이 요구된다.

탄성체 물질의 현실적 제약 때문에 폴리이미드 등 플라스틱으로 만든 기판을 가공해

스트레처블 디스플레이를 만드는 연구도 이루어지고 있다. 예를 들어 기판에 미세한

구멍을 형성하는 등의 특수한 가공을 통해 기판의 신축성을 강화하거나,[7] 혹은

PDMS 등의 보조 기판을 미리 늘린(Pre-stretched) 상태에서 백플레인 및 발광층을

부착한 후 압력을 제거하는 공정을 사용하는 등 사전에 기판을 늘린 범위까지 디스플

레이가 늘어날 수 있도록 만드는 방법 등이 제안되고 있다.[8] 이러한 방식은 플렉서

블 디스플레이의 기판 요건을 어느 정도 충족한 폴리이미드를 사용하기 때문에 상용

화 가능성이 높은 스트레처블 디스플레이를 만들 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.

그러나 폴리이미드 자체의 고유 특성 때문에 더욱 높은 수준의 신축성을 구현하기 어

렵고, 기판을 가공하기 위한 공정이 추가될 가능성도 있다. 그러므로 중장기적으로

는 탄성체 물질이 기판에 적합한 성능을 가질 수 있도록 개선하는 기술 혁신이 필요

할 것으로 보인다.

기판 및 봉지층

TFT 백플레인(구동 소자)

배선 연결 기술

기타(마이크로 LED)

- 기판 및 봉지층의 탄력성과 내구성은 스트레처블 디스플레이의 신축성과 직결 ·폴리이미드 기판 구조를 그물형으로 가공하거나, PDMS를 보조 기판으로 활용하는 등으로 접근 중 ·나노 기반의 봉지층 개발 등 기판과 봉지층의 신소재 접근은 장기적 관점에서 연구 중

- 2단계 대비 TFT를 위치시킬 안정적인 중립 지역이 존재하지 않을 가능성이 높아 근본적 해결 필요 ·구동 소자에 가해지는 압력 완화를 위해 단단한 구조물을 국소적으로 형성하고 소자들을 집중 배치하는 대안 존재 ·전도성과 내구성을 충족하는 소자 자체의 신축성 확보를 위해 탄소나노튜브, 그래핀 등의 신소재 적용 연구 중… 전기적 특성 등의 개선 필요

- TFT 소자 간 전기 신호 연결을 위한 배선의 탄력성과 내구성 확보 이슈 ·단선 구조 대신 스프링, 물결, 갈고리, 나선형 등의 충격에 강한 디자인으로 배선 구조를 변경하는 방안으로 우선 접근 중 ·보다 높은 신축성을 확보하기 위해 脫 금속 소재 발굴을 위한 연구 진행 중 탄력성, 내구성, 전도성 동시 충족 필요

- OLED 대비 발광층과 봉지층 구조가 훨씬 단순하다는 장점 존재 하나, 고해상도 구현에는 불리… 저해상도 스트레처블의 대안 기술로 주목 ·신축성이 높은 기판에 LED 칩을 직접 붙이는 방식으로 구현 가능해 200PPI 내외의 애플리케이션에 우선 특화하는 방안 고려 가능 ·배선의 탄력성과 내구성 문제는 여전히 잔존

스트레처블 구현을 위한 핵심 요소 기술 10



직물을 기판으로 사용하여 스트레처블 디스플레이를

구현하려는 연구도 있다. 직조된 섬유는 가볍고 쉽게

변형이 가능하기 때문에 다양한 형태로 바뀔 수 있는

기판을 만들기 용이하다. 게다가 상대적으로 피부에

대한 거부감도 적기 때문에 이상적 웨어러블 기기를

만들 수 있는 잠재력도 높다. 여러 선진국들은 각종

전자 회로 및 부품을 부착하여 외부 환경 감지는 물

론, 정보 수집 및 처리 등 고차원적 기능까지 수행할

수 있는 스마트 섬유(Smart Textile)를 미래 유망 기

술로 주목하고 있다. 다른 소재와 마찬가지로 직물 역시 디스플레이 기판으로서의 요

건을 충족시키는 것이 필수적이다. 그러나 직물은 수분을 잘 흡수하고 표면이 거칠기

때문에 백플레인 및 유기발광층 증착이 어렵고, 내열성도 매우 낮기 때문에 디스플레

이 공정에 적용하기 어렵다. 따라서 유리섬유(Fiber Glass) 직물을 사용하여 내열성

을 강화하거나,[10] 평탄화 및 수분 차단 능력을 강화하기 위해 특수 소재를 코팅하는

등의 연구가 이루어지고 있다.[11]

스트레처블 디스플레이에서도 OLED가 주요 기술로 채택된다면, 형태 변화를 견딜

수 있는 봉지층 기술의 중요성은 더욱 강조될 것이다. 스트레처블 디스플레이의 사용

환경 상 기계적 압력의 강도와 이에 따른 패널의 변형 수준은 폴더블이나 롤러블 디

스플레이보다 더욱 높을 것으로 예상되기 때문이다. 봉지층 기술의 경우 아직 스트레

처블 디스플레이 개발이 기초 연구 단계에 있기 때문에 스트레처블 고유 방식의 구체

적인 접근보다는 유무기층 증착 등 기존 플렉서블 디스플레이에서 적용되는 봉지층

의 성능을 한층 강화하는 방안을 중심으로 논의가 이루어지고 있다. 향후 스트레처블

디스플레이 개발이 본격적으로 이루어질 경우 봉지층의 탄력성과 내구성을 훨씬 강

화할 수 있는 기술이 핵심 이슈로 부각될 것으로 보인다.

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ② TFT 백플레인(구동 소자)

기판과 더불어 스트레처블 디스플레이 등 유연 전자 부품을 구현하기 위한 주요 연구

분야가 바로 백플레인 구동 소자이다. 2단계인 폴더블·롤러블 디스플레이에서는 압

력을 거의 받지 않는 중립 지역에 TFT를 위치시키는 등의 대안이 있지만, 어느 방향

으로 변형될지 모르는 3단계 디스플레이에서는 TFT 자체의 유연성 확보가 필요하다.

신축성 있는 기판 위에 제작되는 소자는 외부의 압력에 매우 민감하고, 심지어 가해

지는 특정한힘이 없어도 기판의 흔들림 때문에 충격을 받게 될 가능성이 높다.[12] 특

히 스트레처블 디스플레이는 폴더블, 롤러블 디스플레이보다 더욱 다양한 형태로 변

메쉬 구조를 적용한 폴리이미드 기판의 신축성 강화. Source: T. Takahashi, et al.(2011.11)[9]

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형되고 가해지는 압력의 강도도 훨씬 높을 것으로 예상되므로, 패널 형태 변화를 견

딜 수 있는 내구성을 갖춘 소자가 필요하다. 그러나 현재의 구동 소자 기술로는 이런

요건을 갖추기 어렵다.

스트레처블 디스플레이에 적합한 소자를 구현하기 위한 접근은 크게 소자 자체가 신

축성을 가지거나, 혹은 소자에 가해지는 압력을 최소화하는 방법으로 구분할 수 있

다. 소자 자체에 신축성을 부여하기 위해서는 전도성과 내구성을 모두 충족할 수 있

는 소자를 만들기 위한 소재가 우선 개발되어야 한다. 현재 구동 소자의 소재로 사용

되는 금속은 우수한 특성을 가지고 있지만 지속적인 압력에 견디기는 어렵다. 그러므

로 금속을 대체할 수 있는 소재를 기반으로 스트레처블 디스플레이에 적합한 소자를

만드는 방안이 중요한 연구 분야로 주목 받게 되었다.

유기 물질 등 유연하고 충격에 강한 소재들이 금속을 대체할 수 있는 후보로 오래 전

부터 논의되었지만 전기적 특성의 한계, 짧은 수명 등의 단점 때문에 구동 소자의 재

료로 활용하기는 어려웠다. 그러나 최근에는 신물질을 활용해 이상적인 스트레처블

디스플레이에 적합한 소자를 만들기 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 내구성

은 물론 전도성이 우수한 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 실버나노와이어(Silver

Nano Wire), 그래핀(Graphene) 등 신소재를 활용하면 디스플레이 형태가 변해도

백플레인의 성능을 거의 완전하게 유지할 수 있을 것이라는 점 때문이다.[13] [14]

그러나 신소재를 사용하여 소자를 만드는 실험이 단기적으로 상용화될 가능성은 희

박하다고 볼 수 있다. 아직까지 이들 소자들이 유연성과 전기적 특성을 동시에 충족

시키는 수준으로 발전하기 어려우며, 지속적인 압력을 가해도 내구성을 가질 수 있는

지에 대한 추가적인 검토가 필요하기 때문이다. 특히 더욱 심도 깊은 연구가 필요한

소재일수록 기판 등 다른 부품들과의 적합성 및 신축 성능을 검증하는 것도 중요한

과제로 지적된다.

따라서 소자의 압력을 최소화하기 위하여 소자들이 기판 위에 배치되는 구조를 새롭

게 개선하는 방안이 제안되고 있다. 이는 탄성력을 가진 기판 위에 단단한 구조물

(Hard Area)을 만들어 여기에 소자를 집중적으로 배치하는 것이다. 이러한 방식을 적

용하면 패널의 형태가 변하더라도 구조물은 큰 영향을 받지 않기 때문에 소자들이 받

는 스트레스를 최소화할 수 있다는 것이다. 여러 연구에서는 이러한 원리를 기반으로

기판 위에 단단한 영역을 별도로 배치하거나,[15] 혹은 PDMS 등 탄성체 물질로 만든

기판을 부분적으로 단단하게 만드는 등의 방법을 사용해 구동 소자가 받는 압력을 최

소화하는 방안을 제안하고 있다.[16] 이와 같은 방법은 기존 디스플레이 소자를 활용하

기 때문에 구현이 용이하고 디스플레이가 신축적으로 늘어나도 백플레인의 성능을 그

대로 유지할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단단한 영역을 기판 위에 새롭게 만들어



야 하므로 보다 자유로운 변형이 어려울 수 있고, 변형 빈도에 따라 단단한 영역과

부드러운 영역(Soft area) 사이에서 박리(Delamination) 현상이 발생할 수 있는

것도 잠재적 문제로 지적된다.[17]

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ③ 배선 연결 기술

한편으로 소자 간 연결을 위한 배선에 대한 기술적 고려도 중요하다. 구조물 배치

등의 방법을 사용해 충격을 완화시킬 수 있는 소자와는 달리 배선은 기판의 신축

적인 변화에 직접적으로 영향을 받게 될 가능성이 크다. 현재 가장 널리 사용되는

금속 배선은 전기적 특성은 우수하지만, 강하고 지속적인 충격에 견디기 어렵다.

따라서 탄력성과 내구성을 갖춘 배선을 만드는 것도 스트레처블 디스플레이를 구

현하기 위한 주요 기술로 논의되고 있다.

스트레처블 디스플레이에 적합한 배선을 만들기 위한 대표적인 방안은 바로 배선의

구조를 바꾸는 것이다. 일반적인 단선 구조 대신 스프링이나 물결, 갈고리, 나선형

등의 충격에 강한 디자인을 가진 배선을 만들면 기판의 형태가 바뀌더라도 배선이 쉽

게 끊어지는 것을 방지할 수 있다.[20] 이는 기존 배선과 동일한 소재를 사용하기 때문

에 우수한 전기적 특성을 확보할 수 있어 상용화 측면에서도 유리하다. 그러나 일정

수준까지만 변형이 가능한 금속 소재의 특성 상 더욱 높은 신축성을 가진 스트레처블

디스플레이에 적용되기는 어려울 수 있다.

그러므로 완성도 높은 스트레처블 디스플레이를

구현하기 위해서는 더욱 높은 신축성을 가진 소

재를 발굴하는 것이 필요하다. 아직까지는 탄력

성 및 내구성과 전도성을 동시에 충족할 수 있는

소재 후보를 탐색하는 상황이다. 다수 연구에서

는 탄소나노튜브 등 새로운 전도성 소재를 단일

혹은 복합적으로 사용하여 패널이 늘어나도 끊어

PDMS 기판의 부분 경화(stiffness)를 통한 소자 보호. Source: I. M. Graz, et al.(2011.3)[19]

강성 영역이 부착된 PDMS 기판의 신축 작용 Source: S. P. Lacour, et al(2006.7)[18]

버클 구조의 인터커넥션 배선. Source: T. Someya, et al.(2009.5)[21]

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지지 않으며 대면적을 구현할 수 있는 배선 구조를 제안하고 있다.[22] 그러나 이들 소

재들을 활용한 신축적 배선 연구는 아직 초기 상태이므로 향후 스트레처블 디스플레

이에 적용되기 위해서는 더욱 심도 깊은 연구가 필요하다.

스트레처블 구현을 위한 핵심 기술 ④ 마이크로 LED 기술

자유로운 형태 및 고해상도를 구현할 수 있는 OLED는 스트레처블 디스플레이에서

도 주요 패널 기술로 활용될 가능성이 높다. 그러나 수분과 산소에 취약하고 수명이

짧다는 고유의 특성은 스트레처블 디스플레이 상용화의 단점이 될 수 있다. 또한 발

광층, 봉지층, 백플레인 등의 증착 공정에 더하여, 신축성과 내구성을 갖추기 위한

공정이 추가될 가능성이 높다는 점도 잠재적 어려움으로 꼽힌다.

따라서 차세대 디스플레이로 부상하고 있는 마이크로 LED(Micro LED)5 기술이 스

트레처블 디스플레이 구현에 보다 적합하다는 의견도 있다. 마이크로 LED를 적용한

스트레처블 디스플레이는 신축성이 높은 기판에 LED 배열 구조를 직접 붙이는 방식

으로 구현될 수 있을 것으로 보인다.[23] 마이크로 LED 기반의 스트레처블 디스플레

이는 OLED 기술보다 내구성이 높기 때문에 패널을 다양하게 변형해도 성능의 열화

가 거의 없으며, 공정 조건이 까다로운 OLED와는 달리 직물과 같은 한층 다양한 종

류의 소재를 기판으로 사용할 수 있다. 이런 장점 때문에 IMEC6 등 다수 연구 기관

및 대학에서는 마이크로 LED를 활용하여 스트레처블 디스플레이를 구현하는 연구를

활발히 진행하고 있다.[24]

마이크로 LED 전사 공정의 난이도가 높고, OLED 디스플

레이와 대등한 수준으로 해상도를 높이기 어렵다는 한계

때문에 아직까지 마이크로 LED의 시장은 열리지 않고 있

다. 게다가 마이크로 LED 역시 앞서 언급한 구동 소자와

배선 등의 탄력성 및 내구성 문제가 동일하게 적용되기 때

문에 이에 대한 보다 심도 깊은 연구가 필요할 것으로 보

인다. 그러나 스트레처블 디스플레이가 갖추어야 할 가장

중요한 요건인 신축성과 내구성을 충족할 수 있는 잠재력

이 크다는 점에서, 스트레처블 디스플레이 수요가 있는 저해상도 분야를 중심으로 마

이크로 LED의 적용 가능성을 적극 검토할 필요가 있다.

향후 전망과 과제

현재 스트레처블 디스플레이 기술은 특정한 사용 여건이 유지되는 안정된 실험 환경

5　마이크로 단위의 초소형 LED로 픽셀을 구성하는 디스플레이 기술

6　벨기에의 반도체 및 IT 전문 연구소

IMEC의 마이크로 LED 스트레처블 디스플레이. Source: Frederick Bossuyt(2016)[25]



에서 만들어지기 때문에 실제 기기에 적용되기 위해서는 다양한 사용 환경에서의 보

다 강도 높은 검증이 필수적이다. 많은 기술적 난제를 가지고 있는 스트레처블 디스

플레이의 정확한 상용화 시기를 예측하기란 쉽지 않다. 하지만 다음과 같은 기술 이

슈에 초점을 맞춰 R&D를 진행한다면 그 시기를 앞당길 수 있을 뿐만 아니라 스트레

처블 기술의 파급력을 배가시킬 수 있을 것이다.

첫째, 스트레처블 구현을 위해서는 근본적인 소재 혁신이 병행되어야 한다는 점을 주

지할 필요가 있다. 단기적으로는 폴리이미드와 PDMS를 활용한 하이브리드 기판과

같은 과도기적 접근을 취할 수 있지만, 이는 공정의 복잡성이나 연신률의 한계 등 근

본적 제약 조건을 가진다. 소성 변형을 극복하는 충분한 탄성률을 보유한 신소재 기

판이나 늘리더라도 깨지지 않는 탄소 나노 소재 기반의 봉지층 재료 등은 폼 팩터 혁

신에 있어서 장기적이지만 반드시 개발이 필요한 차세대 기술이다. 더불어 이러한 소

재 혁신을 주도하며 차별적 신소재를 우선 채용하는 기업이 스트레처블 디스플레이

시장을 주도할 가능성이 높다.

둘째, 태생적으로 뻣뻣하고(Rigid) 단단한 부품에 대해서도 이를 대체하는 기술 개발

이 요구된다. 예컨대 현재 집중적으로 논의되는 패널 자체의 플렉서블 구현·강화 외

에도 이를 지원하는 각종 반도체 및 모듈, 배터리 등 원래 경직된 성격을 지닌 부품

의 유연성 강화도 보다 진화된 플렉서블 디스플레이 구현의 주요 이슈로 등장할 가능

성이 높다. 패널의 유연성 강화 및 성능 개선 노력과 비교하면 아직까지 이들 부분에

대한 고려가 미흡한 상황이다. 그러나 이들 부품들은 플렉서블 디스플레이의 성능 고

도화와 밀접하게 연관되기 때문에, 미래 2~3단계 플렉서블 디스플레이의 핵심 이슈

로 부각될 것이다. 어쩌면 이들 부품의 유연성을 확보하는 기술 개발이 스트레처블

기술을 확실히 차별화하고 지배할 수 있는 또 다른 무기가 될 수도 있다.

셋째, 플렉서블 디스플레이의 내부 구조를 최대한 단순화하는 방향으로 기술 개발을

진행할 필요가 있다. 터치 소자와 편광판, 커버윈도우 등을 통합하는 복합 필름의 개

발을 그 예로 들 수 있다. LCD에서 OLED로 전환되면서 백라이트가 불필요해졌듯

이, 보다 얇고 단순한 디스플레이로 진화하면서 특정 소재·부품이 통합되거나 소멸

되는 사례가 발생할 수 있다. 단기적인 효용성이 아닌 폼 팩터 혁신의 장기적 진화

관점에서 반드시 필요한 소재·부품 기능이 무엇인지를 면밀히 분석하여, 이를 감안

해 영속성을 가지는 소재·부품 중심으로 통합을 촉발하는 R&D 로드맵을 수립하는

것도 중요한 차별화 요인이 될 것이다.

자유롭게 변형이 가능하면서도 선명하고 생생한 화질을 구현할 수 있는 고사양의 스

트레처블 디스플레이를 단기간 내 만들어 내는 것은 어려워 보인다. 다수 전문가들은

이상적인 신규 소재의 사용이나 패널 구조의 전면적 교체보다는 폴더블이나 롤러블

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디스플레이 기술 일부를 변경하는 수준으로 약 200ppi(pixel per inch) 내외의 낮은

해상도, 그리고 패널 특정 부분이 제한된 범위 내에서 늘어나는 정도의 스트레처블

디스플레이가 우선적으로 등장할 것으로 예상하고 있다.

그러나 기술 발전 못지 않게 중요한 것은 스트레처블 디스플레이의 응용 분야를 조기

에 발견하고 발굴하는 것이다. 지금까지의 디스플레이 기술 발전은 이를 적용할 수 있

는 기기 시장의 성장과 맥을 같이 해왔다. 즉 일단 적용 대상이 정해지면 디스플레이

기술은 개선 및 혁신의 방향성을 명확히 할 수 있기 때문에, 초기의 문제점을 극복하

면서 빠르게 발전할 수 있었다. 스트레처블 디스플레이 역시 진입할 수 있는 타겟 분

야를 잘 발견하여 우선적으로 적용할 수 있다면 예상보다 더욱 빠른 기술 수준 향상은

물론, TV와 모바일 등 기존 디스플레이 주력 시장에 진출할 수 있는 발판도 마련할 수

있을 것이다. 따라서 주요 요소 기술 개발은 물론 스트레처블 디스플레이의 핵심 애플

리케이션 분야를 집중적으로 탐색하는 노력도 병행되어야 할 것이다.

3. 시사점

이상에서 살펴본 것처럼 플렉서블 디스플레이 기술을 빠르게 상용화하여 디스플레이

산업의 새로운 모멘텀을 마련하기 위해서는 우선적으로 기판, 봉지층, TFT와 같은

소재·부품, 공정·장비 등의 요소 기술 발전이 이루어져야 하며, 관련 기업들도 당

분간 이러한 기술 혁신을 앞당기는 데 집중하는 것이 무엇보다도 중요하다. 하지만

요소 기술 혁신에 성공했다고 해서 플렉서블 디스플레이 상품 시장이 곧바로 열리는

것은 아니다. 역사적으로 볼 때 기술의 완성도가 확보된 이후 상품화를 통해 실제 시

장을 만들어나가는 과정에서 아예 시장 창출에 실패하는 기술도 있고, 한 시대를 풍

미하는 혁신 상품을 창출하는 기술도 있었다.

기술의 시장 창출 성공과 실패를 가름하는 것은 기술의 완성도 자체뿐만 아니라, 소

비자의 실제 요구 수준과의 적합성, 공급자 및 파트너 생태계의 구성 여부, 적정 타

이밍 여부 즉 해당 시기의 주변 인프라 여건 등도 중요한 관건이다. 아무리 위대한

개념의 기술이더라도 이를 사업화하는 기업 또는 기업군이 전략적 선택에 소홀할 경

우 사업 및 일상의 혁신으로 이어지지 못한다는 것이다. 따라서 디스플레이 폼 팩터

의 요소 기술 혁신을 실제 대규모 시장 창출로 앞당겨 연결시키기 위해서는 ▼스트레

처블 기술의 조기 개발 및 전략적 활용, ▼고객에게 다가갈 수 있는 제품 컨셉 창출

및 신규 애플리케이션 시장 발굴, ▼가격 현실화 노력 등의 전략적 활동을 반드시 병

행할 필요가 있다.



(1) 스트레처블 기술의 조기 개발과 전략적 활용

스트레처블 기술은 플렉서블 디스플레이 진화에 있어 가장 최종 단계로, 그 상용화

시기는 대략 7∼8년 이후로 예측되고 있다. 이에 따라 주로 학계 연구소나 기업의 실

험실에서 장기(Long-term) 과제로 연구되고 있으며, 아직까지 구체적인 제품 개발

이나 로드맵 구상은 이루어지지 않고 있는 상황이다. 하지만 스트레처블 기술의 경우

장기 과제로만 인식해 점진적 속도의 R&D 수행에만 의존하는 것은 그 전략적 가치

를 간과한 것으로 볼 수 있다.

최근 상용화된 1단계 커브드·벤더블 기술에 이어 수년 내 상용화 가능한 컨셉은 2단

계 폴더블·롤러블 기술로 예측되고 있다. 폴더블·롤러블 디스플레이의 경우 접거

나 둘둘 마는 것이 주요 형체 변화이긴 하지만, 일정 수준 탄성을 확보할 수 있는 스

트레처블 특성 또한 갖추어야 한다. 접거나 말 때 어느 정도 늘어나는 것이 불가피한

데, 늘어나더라도 해상도(Resolution)와 같은 화질 특성이나 터치감 등을 그대로 유

지할 수 있어야 하기 때문이다. 즉 원활한 폴더블·롤러블 구현을 위해서는 일정 수

준의 탄성을 보장하는 재료 기술 확보가 중요한데, 기존 재료 개발 방식을 통해서는

한계가 있으며 스트레처블 기술의 채용만이 근본적 해결책이 된다는 것이다.

다시 강조하면 현 시점에서 스트레처블 기술을 보다 주목해야 하는 이유는 자체적으

로 다양한 애플리케이션 시장을 대체·창출하는 비즈니스 가치 뿐만 아니라 소재·

부품이 늘어나는 스트레처블 특성 확보를 통해 폴더블이나 롤러블과 같은 중간 과정

제품의 품질·성능을 보다 완성도 있게 해주는 기술적 가치를 보유하고 있기 때문이

다. 예를 들어 곡률반경 1mm 미만의 폴더블 디스플레이를 구현할 때 스트레스를 특

히 심하게 받는 접히는 부분에 국소적으로 폴리이미드와 PDMS를 결합한 하이브리

드 기판을 채용하는 것이 여기에 해당한다. 표면적으로는 2단계 플렉서블 폼 팩터를

지니지만, 내구성이나 디자인의 미려함 등에서 스트레처블 기술이 우선 적용될 수 있

는 부분이 존재할 수 있다. 다시 말해, 보다 높은 연신률을 가지는 스트레처블 기술

을 조기 개발해 2단계 제품 구현에 잘 활용한다면 현재 2단계 플렉서블 디스플레이

가 가지고 있는 한계를 큰 폭으로 개선시킬 수 있다는 것이다.

따라서 스트레처블 디스플레이 기술을 롤러블·폴더블과는 단절된 아주 먼 미래의

일로 고려해 ‘R’ 중심의 장기 과제로만 접근할 것이 아니라 체계적인 로드맵 수립을

통해 보다 빠른 상용화를 추진하는 한편, 장기 R&D의 중간 단계에서 생성된 기술을

2단계 제품의 완성도 제고에 곧바로 적용할 수 있는 ‘시장 중심의 R&D 체제’ 마련을

모색할 필요가 있다. 결국 폼 팩터 기술 경쟁에서의 승자(Winner)는 스트레처블 기

술에 대한 솔루션을 조기 확보, 차별화의 원천으로 삼고 전략적으로 잘 활용하는 기

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업이 될 가능성이 크다.

(2) 고객에게 다가갈 수 있는 컨셉 창출 및 신규 애플리케이션 개발

폼 팩터 혁신의 경우 아직까지 지배적인(Dominant) 제품 컨셉이 불확실한 것이 현

실이다. TV, 스마트폰과 같은 디스플레이를 탑재한 주요 전자 기기들의 성능이 상향

평준화되면서 소비자들이 디스플레이에 대해 느끼는 불편함과 불만족 요소들이 두드

러지게 표출되지는 않고 있기 때문이다. 이러한 상황은 공급자들에게 디스플레이에

대한 ‘잠재되어 아직 구체화되지 않은 니즈(Unmet Need)’를 발굴하고 이를 현실화

시켜야 하는 숙제를 안겨 주고 있다.

잠재 니즈를 현실화하여 폼 팩터 혁신 컨셉을 창출하기 위해서는 먼저 현재의 주류

시장보다는 니치(Niche)나 이머징(Emerging)영역에 주목할 필요가 있다. 과거 사례

를 볼 때 와해적 혁신은 주로 의외의 영역 또는 니치 시장에서 출발하는 경우가 많았

기 때문이다. 현재 주류 제품의 성능에는 미치지 못하지만, 해당 기술만이 보유한 독

특한 특성이 신규 애플리케이션을 창출하면서 작은 인정을 먼저 받게 되고, 점차 기

술 발전에 가속도가 붙으면서 주류 제품의 성능을 위협하는 경로가 와해적 혁신의 전

형적인 모습이다. 특히 3단계 스트레처블 기술에서는 와해적 혁신의 출발점으로 주

력 애플리케이션이 아닌 의외의 상상을 해볼 필요가 있다. 성능면에서 완성도에 이르

지 못한 상태에서도 늘어나는 디스플레이라는 독특한 특성으로 소비자 가치가 발휘

될 수 있는 신규 애플리케이션 분야가 있다면, 이것이 스트레처블 디스플레이를 없어

서는 안될 제품으로 단숨에 포지셔닝시킬 수도 있기 때문이다.

아직 불확실성이 상존하는 폼 팩터 혁신을 촉발하기 위해서는 기술의 완성도 제고와

더불어 고객 관점에서 기술의 상품화 노력이 무엇보다 중요하다. 디스플레이나 소

재·부품 기업만의 힘으로는 이를 모두 해결하기 힘들다. 특

히 고객 접점에 위치한 세트 메이커와의 긴밀한 협업을 통해

추가적인 사용자 경험을 만들고 이에 최적화된 폼 팩터를 디

자인하는 과정이 반드시 수반되어야 한다. 더구나 3단계 스

트레처블 디스플레이의 킬러 애플리케이션 창출을 위해서는

오픈 이노베이션, 나아가 크라우드 콜레보레이션(Crowd

Collaboration, 수많은 공급자, 파트너와 소비자 네트워크

와의 협업)을 통해 가치를 공동 창출하는 방안을 정착시켜

야 할 것이다. 예를 들어 ▼소재·부품 및 디스플레이 기업,

고객 점접에 위치한 세트나 서비스 기업 등 디스플레이 산

업의 가치사슬 내 기업들 뿐만 아니라 ▼일반 전자 기기 이

0

400

800

1,200

1,600

2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

40인치급

50인치급

60인치급

(달러)

CAGR -11%

CAGR -8%

CAGR -7%

TV 평균 판매 단가 11

자료 : IHS 2017



용자 및 광고업, 창문·벽지, 인테리어 등 디스플레이의 고객 또는 대체재가 되는 다

양한 이해관계자들과 원활히 소통하고 협업할 수 있는 채널 구축이 출발점이 될 수

있다.

(3) 시장 확산을 위한 가격 경쟁력 확보

첨단 기술·제품의 홍수 속에 혁신 제품의 경우 당연히 큰 폭의 가격 프리미엄을 향유

할 수 있을 것이라 낙관하는 것은 시간이 지날수록 더욱 힘들어지고 있다. 시장조사기

관인 IHS와 GfK 자료를 종합해보면 TV의 경우 평균 판매 단가가 지속적으로 하락하

면서, 1,500달러 이상 프리미엄 시장은 2016년 658만대에서 2020년 300만대 이하로

크게 하락할 것으로 전망된다. 디스플레이 폼 팩터 혁신 제품이 대량 수요를 만들어내

며 차세대 디스플레이 시대로 빠르게 이행하기 위해서는 합리적인 가격(Reasonable

Price)이 동시에 제공되어야 하는데 현재 상황은 그리 녹록하지 않다. 현 디스플레이

산업은 소재-장비-공정 등 모든 측면에서 기존 LCD 중심으로 강력한 생태계를 구축

하고 있고, 대규모 규모의 경제를 실현하고 있기 때문이다. 따라서 폼 팩터 혁신 제품

의 가격 현실화를 위해서는 ▼원가 혁신을 고려한 신소재·부품 개발, ▼공정·장비

경쟁력의 획기적 개선, ▼빠른 생태계 규합 등 해결해야 할 과제들이 많다.

또한 국내 디스플레이 산업이 차세대 폼 팩터 기술에서 확실한 우위를 확보하고 후발

주자들의 추월을 허용하지 않기 위해서는 적어도 핵심 소재나 공정 장비에 대한 내재

화 및 블랙박스화 방안이 마련되어야 한다. 이러한 폐쇄적 전략에도 불구하고 폼 팩

터 혁신 기술의 빠른 확산이 가능하기 위해서는 더더욱 저원가 공정 개발이 중요하

다. 확실한 고객 가치를 경쟁력 있는 원가에 제공하는 제품의 경우 시장에서 필연적

으로 성공할 수밖에 없기 때문이다.

국내 디스플레이 산업은 LCD를 발판으로 십 수년간 디스플레이 시장을 지배하면서

상당한 과실을 만끽해왔다. 하지만 기존 LCD 시장이 성숙·포화된 상황에서 중국 업

체들의 공격적 투자, 기술 격차의 축소 등으로 향후 엄청난 공급 과잉과 가격 경쟁이

예상된다. 이러한 상황에서 차세대 디스플레이로의 빠른 이행을 통해 기존 LCD 시장

을 대체하고 신 시장을 창출하는 것만이 지속적인 경쟁 우위를 누릴 수 있는 거의 유

일한 길이다. 이를 감안할 때 폼 팩터 혁신 기술에 대한 경쟁력 확보와 이를 통한 시장

창출은 선택이 아닌 생존을 위한 필수불가결한 전략일 수 있다. 폼 팩터 혁신을 위한

기술 발전은 지금 이 순간에도 급속히 진행되고 있을 것이다. 제2의 디스플레이 산업

르네상스를 구가하기 위해서는 기술 발전과 시장 변화의 흐름을 선도해 가는 길 밖에

없을 것이다. www.lgeri.com

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<참고자료>

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본 보고서에 게재된 내용이 LG경제연구원의 공식 견해는 아닙니다. 본 보고서의 내용을 인용할 경우 출처를 명시하시기 바랍니다.

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