차세대 디스플레이 기술 -...

차세대 디스플레이 기술(The study on Bibliometric Profiles of Flexible DisplayTechnology)

2004. 12

머 리 말

21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을 좌우하는 지식기반

산업사회로 나아가고 있으며, 최고가 아니면 살아남을 수 없는 무

한 경쟁시대가 되어가고 있습니다. 우리나라가 이러한 변화 속에서

생존하기 위해서는 기술혁신을 통한 국가경쟁력 강화가 필수불가

결한 것으로 인식되고 있으며, 이를 위해서는 선진국형 고부가가치

산업 및 국가 전략기술의 육성이 절실히 요구되고 있습니다.

이러한 시대적 요구 속에서 한국과학기술정보연구원에서는 우리

나라가 지식기반 산업사회를 선도해 나갈 수 있도록 차세대 성장동

력산업에 대한 기술정보분석보고서를 제공하고 있으며, 이를 통해

국가 과학기술을 확산시키고 궁극적으로 국제경쟁력을 향상시키기

위해 노력하고 있습니다.

차세대 성장동력산업에 대한 기술정보분석의 일환으로 출간되는

본 보고서는 플랙서블 디스플레이(Flexible Display)에 대한 세부기

술의 국내외 R&D 동향분석, 학술문헌과 기술특허의 계량적 정보

분석을 통한 기술의 파급효과 및 전망에 대한 심층적 분석내용을

제공하고자 하였습니다. 아울러 본 연구의 결과가 관련 과학기술정

보를 국내에 확산시키고, 관련 산업의 국제경쟁력 증대에 작으나마

도움이 되었으면 합니다.

끝으로 본 보고서는 강종석 선임연구원, 김상우 선임연구원이 집

필한 것으로서, 이 분들의 노고에 감사드리며, 수록된 내용은 한국

과학기술정보연구원의 공식의견이 아님을 밝혀두고자 합니다.

2004년 12월

한국과학기술정보연구원

원 장ORE deltaY neg

i

목 차

제1장 서 론 ······················································································· 11. 연구의 배경 및 필요성 ···························································· 1

2. 연구의 범위 및 방법 ································································ 3

제2장 기술개발동향 ········································································· 51. 기술의 개요 ·············································································· 6

2. 기술의 특징 ·············································································· 7

3. 세부기술 동향 ··········································································· 9

가. LCP를 이용한 Flexible display 구조 ···················································9

나. LCP 파이버 형성 ··················································································11

다. LCP 파이버와 FLC Switching 작용 ···················································14

라. 프린팅 공정 ···························································································17

마. 기판 Spacing의 향상 ···········································································18

4. 국내 기술개발 방향 ································································ 20

5. 핵심 요소 기술 ······································································· 22

제3장 기술정보분석 ······································································ 25

ii

1. 특허정보분석 ··········································································· 25

가. 분석의 범위 및 방법 ············································································25

나. 시계열별 출원건수 분포 ·······································································26

다. 출원인별 특허출원 분포 ·······································································27

라. 세부기수별 특허출원 동향 ···································································32

마. 출원인 국가별 출원 구성율 ··································································33

바. 출원인 국가별 시계열 분표 ··································································34

2. 학술정보분석 ··········································································· 36

가. 분석의 범위 및 방법 ············································································36

나. 연도별 연구논문 정량적 추이 ······························································36

다. 국가별 연구 현황 ··················································································40

제4장 비교분석 ············································································· 431. (국가)전략적 발전방향의 설정 ··············································· 43

2. 기술특허와 학술문헌의 비교 ················································· 45

제5장 결론 및 전망 ······································································ 47참고문헌 ························································································· 49

iii

표 목차

<표 1> Flexible Display 구현을 위한 요소 기술 ·················································· 23

<표 2> 대표적 출원인의 구현방식별 시제품 및 성능 ··········································· 31

<표 3> 출원인 국가별 기술특허의 연도별 분포 ···················································· 35

<표 4> Sci-Search 학술논문 LIST ········································································ 38

<표 5> 주요 연구기관 ······························································································ 40

그림 목차

<그림 1> 차세대 전략 디스플레이 ············································································ 3

<그림 2> 패턴화된 ITO 전극에 가해진 전압에 의해 구동되는 말린 FLC 장치 ··· 8

<그림 3> 경량의 박형 FLC 장치 사진 ···································································· 9

<그림 4> 폴리머 파이버 망상구조를 이용한 flexible FLC 장치 ·························· 10

<그림 5> 박막 플라스틱 기판을 사용한 FLC 제조 방법 ······································ 12

<그림 6> 제조에 사용된 액정 모노머의 분자 구조 ··············································· 12

<그림 7> 폴리머 파이버를 포함하는 합성 필름의 형성 모델 ······························· 13

<그림 8> 주사 전자 현미경으로 관찰한 배열된 폴리머 파이버의 표면형태 ······· 14

<그림 9> 다양한 전압 펄스에서 FLC 장치의 전기 광학 반응 ····························· 15

<그림 10> FLC 장치에서 형성된 FLC switching domain의 편광 현미경 사진 · 16

<그림 11> 분자 전환이 일어나는 전압에서의 공간변조에 기반한 FLC domain의

형성 모델 ······························································································· 17

<그림 12> FLC 장치 제조에 사용되는 프린팅과 압착 공정 ································· 18

<그림 13> 높은 구부림 내성을 가진 flexible 장치의 합성 필름 구조 ················· 19

<그림 14> phase separation 방법에 의한 polymer wall과 fiber 형성 모델 ········ 20

iv

<그림 15> 형성된 polymer wall과 망상구조의 컨포컬 레이저 현미경 사진 ······· 20

<그림 16> Display 산업 발전추이 ·········································································· 21

<그림 17> 연도별 특허출원건수 분포 ···································································· 26

<그림 18> 연도별 특허출원건수의 누적분포 ·························································· 27

<그림 19> 대표적인 특허출원기관에서 출시한 시제품 ·········································· 28

<그림 20> ETRI(한국)에서 출시된 시제품 ···························································· 28

<그림 21> 출원인별 특허출원 분포 ········································································ 30

<그림 22> 세부 기술별 분포 ··················································································· 32

<그림 23> 출원인 국가별 출원분포(우선권주장) ··················································· 34

<그림 24> 세부 기술별 분포 ··················································································· 37

<그림 25> Softpixel(한국)의 시제품 ······································································· 42

<그림 26> 기술로드맵(OLED기반 TRM) ······························································· 44

<그림 27> Flexible Display 로드맵(TRM) ····························································· 45

<그림 28> 학술논문과 기술특허의 연도별 발생 추이 비교 ·································· 46

1

제 1장

서 론

1. 연구의 배경 및 필요성○ 21세기는 고도의 정보화 시대로서 정보표시매체인 디스플레

이 기술의 중요성이 보다 부각되는 시대가 될 것이며, 새로운

디스플레이 기술의 출현 및 기존 기술의 고급화 등으로 디스

플레이 기술은 정보, 전자산업에서 차지하는 비중은 매우 높

아질 것으로 파악됨.

○ 현재는 전통적인 CRT(Cathode ray tube), LCD(Liquid

crystal display), PDP(Plasma display panel)가 주요시장을

점하고 있으나, 최근에는 유기 EL(Organic light emitting

diode : OLED 또는 Organic electroluminescent display :

OELD), FED(Field emitting diode)에 대한 연구개발이 주요

핵심으로 각광받고 있음.

○ 특히, LCD와 함께 유기 EL은 “차세대 신성장 동력 전략기

술”로 선정된 플랙서블 디스플레이(Flexible display)와 e-

Paper의 구현에 있어서 가장 핵심적인 원천기술로 알려져 있

차세대 디스플레이 기술2

어, 전 세계적으로 가장 활발한 연구개발을 추진하고 있음.

- 일본은 국가차원의 연구개발전략을 추진하고, 이미 소니,

도시바마쓰시다디스플레이(TMD), 샤프, 다이니폰프린팅

(DNP), 후지(FUJI electronics, FUJI photo Inc.) 등 이미

시제품을 출시하였고, 초기 연구개발을 통한 소재원천기

술 기반 하에 크기확장, 휴대성1), 경제성 제고의 개발 방

향을 설정함.

- 미국은 켄트디스플레이, 캐논, IBM 등이 이미 일본과 더불

어 초기 시제품을 출시하고, 원천기술에 대한 기술개발과

생산체제 확보에 주력하고 있는 것으로 파악됨.

- 유럽은 대표적으로 필립스사가 가장 앞선 기술력을 보유

하고 있고, 특히 E-ink 형식을 채택하여 궁극적으로 두루

마리 형태(Rollable type)의 완성된 디스플레이의 구현에

많은 노력을 경주하고 있음.

○ 우리나라는 산자부 주관 21C 프론티어 연구개발 사업내 『차

세대 정보 디스플레이 개발 사업단』이 구성되어 지원된바

있으며, 2003년에 2010년까지 차세대 신성장 동력 산업 중 하

나로 선정된 차세대 디스플레이를 세계 1위 생산 및 기술국으

로 집중 육성한다는 국가전략을 설정. 유기 EL, FED, 플랙서

블 디스플레이(a), 착용 디스플레이(Wearable display)(b), 전

자종이(c) 등에 대한 소재 및 원천제조기술을 개발목표로 추

진키로 함2)(<그림 1> 예시).

1) 휴대성은 디스플레이의 무게, 두께감량, 저전력 등의 기술로 이해할 수 있으나, 궁극적으로 차세대 전략기술에서는 rollable 디스플레이로 이해될 수 있을 것임.

2) 산자부(산업기술정책과), 차세대 성장동력 산업의 발굴․추진(2003년)

제1장 서 론 3

(a) (b)

(c)

(a) (b)

(c)

<그림 1> 차세대 전략 디스플레이

(a) 플랙서블 디스플레이; (b) 착용 디스플레이; (c) e-Paper

○ 이에 본 보고서에서는 국가 전략적으로 추진하고 있는 차세대

디스플레이 기술에 관한 국내외 기술개발 동향을 살펴보고,

특히 “플랙서블 디스플레이”에 대한 국내외 발표 학술논문 및

특허에 대한 다각도의 분석을 통해 국내 “플랙서블 디스플레

이” 기술개발의 방향 및 세부기술과제 선정의 합리성을 재조

명함으로서 해당기술의 연구개발에 도움이 되기를 기대 함.

2. 연구의 범위 및 방법○ 본 보고서에서는 지난 8월 정부주도로 진행된 차세대 신성장

동력 프로젝트에서 10대 과제 중 하나로 선정된 “플랙서블 디


스플레이(Flexible Display)”를 분석 주제로 삼아, 관련 기술

범위에 대한 심층적 기술개발 동향 파악과 기술정보분석 연

구를 수행함.

○ 기술개발동향 분석은 “플랙서블 디스플레이”에 관한 최근의

기술 및 산업시장에 대한 전문기고문을 수집/정리/요약하였

으며, 또한 국내 관련분야 전문가를 통한 Peers Review를 토

대로 이루어 짐.

○ 기술정보분석은 학술논문과 기술특허를 중심으로 수행되었고,

특히 학술논문분석을 위해 미국 Thomson ISI사의 과학기술

논문인용 데이터베이스(Web of Science)를 활용함. 또한 기술

특허분석은 World Patent Index(WPI, Thomson Derwent사)

를 활용하여 정량분석 하였고, 아울러 국내 유관기관 등에서

발표된 특허동향을 수집, 정리하였음.

- 기술특허의 경우는 정량적 분석기법을 사용하여 연도별 출

원건수분포, 관련 세부기술 IPC의 발생 빈도, 상위 출원인에

대한 분석, 특허 권리의 우선권 분포현황 등이 수행되었음.

- 그러나 학술논문분석은 “플랙서블 디스플레이”를 주제로

한 분석 데이터 그룹(Data Set)은 1980년 초부터 현재까지

조사되었으나, 해당기술의 최신성으로 조사 정보량이 매우

작아 정량적 분석을 기반으로 전체 원 자료를 제시함.

○ 결론에서는 상기 분석된 기술개발동향과 계량적 정보분석을

통해 관련기술의 거시적인 발전방향을 이해하고, 또한 국가

차세대 전략기술로 확정된 플랙서블 디스플레이 기술의 거시

적 연구방향 설정의 적절성을 검토함.

5

제 2장

기술개발동향

□ 플랙서블 디스플레이(Flexible display)에 적용될 수 있는 구동

방식은 LC(Liquid crystal), 유기EL(OLED), e-Ink 방식으로 크

게 대변될 수 있는 것으로 알려져 있음.

□ 상기 3가지 적용방식에서 공통적으로 고투명성(High trans-

parency), 유연성(High flexibility), 플라스틱 트랜지스터 기술개

발이 가장 핵심적인 부분이며, LC(Liquid crystal), 유기EL

(OLED), e-Ink 방식의 독자적인 디스플레이 기술이 적용되어

구현됨.

□ 한편, 유기EL(OLED)과 e-Ink 방식의 디스플레이 기술은 국내

의 기술적 완성도가 선진국과 비교하여 그 격차가 다소 있어 전

반적인 연구동향의 파악이 어려움에 따라, 본 보고서의 기술동

향에서는 현재 보유 기술이 세계적 수준에 근접해 있다고 파악

되고 있는 LCP기술을 이용한 플랙서블 디스플레이 기술을 중

심으로 설명 하고자 함3).

3) 과기부 주관 21C 프론티어 연구개발 사업의 일환으로 국내(소프트픽셀:http://www. softpixel.com)기업에서도 LCP를 이용한 플랙서블 디스플레이를 개발, 시제품을

이미 출시함


1. 기술의 개요○ 최근 액정(Liquid Crystal; LC) 디스플레이는 평면 디스플레

이 분야의 놀라운 발전을 가능하게 해 주었고, 차세대 디스플

레이 기술 분야에서 대화면의 고화질 LC 텔레비전과 함께 얇

고 가벼운 플랙서블(Flexible) LC 디스플레이의 개발이 기대

되고 있음.

○ 그러한 플랙서블 디스플레이가 실현된다면 텔레비전뿐만 아

니라 소형 그리고 대형 디스플레이 분야에서 광범위하게 새

로운 적용분야가 늘어날 것이며, 디스플레이가 쉽게 구부러지

거나 휘어진다면 대화면 디스플레이의 휴대와 저장이 극적으

로 개선될 것으로 기대 함.

○ 고화질 동영상을 표현할 수 있는 플랙서블 디스플레이를 개발

하기 위해서는 LC 장치 구조는 기계적인 구부림에 견딜 수

있어야 할 것이며 LC의 작동 모드 속도는 향상되어야 할 것

이며, 기존의 Twisted Nematic LC와 Cholesteric LC를 사용

한 현재 입수가능한 장치들의 응답시간은, 비록 정지화상을

표현할 수 있는 전자책 용도로 제조된 다양한 플랙서블 디스

플레이[1]가 다수 존재하기는 하나, 동화상 디스플레이에는

부적합 함.

○ 현재까지 FLC(Flexible fast-response ferroelectric LC) 장치

가 소개되어 있기는 하나[2], 그레이스케일 능력을 보여주지는

못하며, 한편 FLC 장치에 그레이스케일 능력을 가능하게 하

제2장 기술개발동향 7

기 위해 Photopolymerization-induced phase separation 과정

에 기초한 폴리머 안정화 기법[3-5]이 활발히 연구되고 있음.

○ 최근 플랙서블 플라스틱 기판사이의 FLC에 미세한 폴리머 구

조를 분산시킴으로써 어떻게 플랙서블 디스플레이를 위해 필

요한 고속 그레이스케일 디스플레이 능력과 기계적 안정화를

얻을 수 있는지에 대한 연구[6-7]가 진행되고 있으며, 본 기술

동향에서는 플랙서블 FLC 장치의 구조, 제조 기술, 기본적인

디스플레이 특징들을 살펴보고자 함. 또한, Self-standing

FLC/폴리머 합성 필름의 제조 메커니즘과 FLC Switching 양

상에 대해서도 자세히 살펴보고자 함.

2. 기술의 특징○ 플랙서블 디스플레이는 LCP 구조상의 향상으로 인하여 곡률

지름이 30mm이하가 되도록 구부릴 경우에도 100㎛ 두께의

기판은 벗겨지지 않으며 FLC 배열도 그대로 유지됨. 따라서

FLC 장치는 구부려진 상태에서도 디스플레이 기능이 작동하

게 됨.

○ 아래 <그림 2>는 상기 프린팅 방법으로 제조한 10cm×10cm

장치가 구부려진 상태에서도 작동할 수 있음을 보여줌. 이 장

치의 문자 패턴은 투과성 ITO 전극 패턴에 의해 작동되며

FLC layer의 두께는 일정하게 유지되기 때문에 좋은 디스플

레이 균일성이 확보될 수 있을 것임. 또한 시야각이 넓기 때

문에 장치의 좌우측 모서리에서 명암 역전 현상이 일어나지


<그림 2> 패턴화된 ITO 전극에 가해진 전압에 의해 구동되는 말린 FLC 장치

않고, 이는 가해진 전압 하에서 FLC 분자의 움직임이 장치

평면을 유지하기 때문으로 해석됨.

- 분자 행동 양상은 넓은 시야각을 가진 LCD에 사용되는 전

통적인 in-plane switching mode와 유사. 또한 이 장치를

자르더라도 폴리머 구조는 기판사이의 간격을 유지하기 때

문에 투과성 전극은 단락되지 않는 특징이 있음.

○ 따라서 대형 디스플레이를 제조한 후 자르는 과정을 통해 여

러 개의 작은 디스플레이를 생산할 수 있으며, 이 점은 대량

생산에서 장점으로 작용함. 또한 박막 플라스틱 기판을 사용

하여 제조한 장치는 아주 가벼운 디스플레이 장치(약 3g)를

형성할 수 있으며 이는 같은 크기의 유리기판(0.7mm 두께)

무게의 13분의 1에 불과함 (가벼운 무게는 휴대용 디스플레이

에 있어 매우 중요한 요소임).

○ 또한 이 플랙서블 디스플레이는 정지 화상을 표현하는 다양한

전자책에도 적용될 수 있을 것이다(<그림 3>).


<그림 3> 경량의 박형 FLC 장치 사진

3. 세부기술 동향가. LCP를 이용한 Flexible display 구조

○ 폴리머를 사용하여 제조된 플랙서블 디스플레이의 전형적인

구조를 <그림 4>에 제시함. 폴리머 파이버와 두 플라스틱 기

판 사이에 위치한 FLC의 합성이 큰 특징이며 표면에는 투과

성 전극(ITO ; In2O3 : Sn)이 코팅되어 있음.

- FLC 전체에 걸쳐 있는 배열된 폴리머 파이버의 망상조직

[8]은 두 개의 얇은 flexible 플라스틱 필름 기판에 끈끈하게

접착되어 있음. 이로 인해 기판 간격이 일정하게 유지되며

분자 레이어 구조에서 FLC 물질이 유동하게 되는 것을 막

아줌.

- 따라서 FLC의 분자 배열은 구부리는 동안 합성 필름에 가


<그림 4> 폴리머 파이버 망상구조를 이용한 flexible FLC 장치

해질 수 있는 외부 힘이나 기계적 충격에서 보호될 수 있음.

○ 동일한 방향으로 배열된 폴리머 파이버 망상구조는 FLC 분자

배열의 Smectic 레이어 구조를 유지. 작은 폴리머 파이버의

분자 배열은 3차원 배열 효과로 나타나며 따라서 FLC의 분자

배열은 균일하게 일어나고 FLC 원뿔 축은 미세한 폴리머 파

이버 방향에서 안정화 됨. 그러므로 이방성의 폴리머 파이버

에 분산된 FLC 분자들은 파이버의 방향 축과는 어느 정도 기

울어진 경사각을 띄고 배열 됨.

- 이 경사각은 FLC 물질의 비틀림 탄성(Twisting Elasticity)

과 배열된 폴리머 망상구조의 배향규제력(Anchoring Force)

사이의 균형에 의해 결정.

○ 외부전압이 플랙서블 디스플레이 장치의 두 ITO 전극에 가해

지게 되면 쿨롱힘이 FLC의 전기 쌍극자 모멘트(Electric

Dipole Moment)에 작용. 그러면 FLC 분자들은 장치 평면에


서 두 경사진 방향 중 어느 한 방향으로 배열되며 분자들이

배열되는 방향은 가해진 전압의 극성에 좌우 됨.

- 따라서 FLC 분자의 배열은 가해주는 전압의 극성을 변경함

으로써 전환될 수 있을 것임. 이 경우 분자 배열을 전환하

는 최초 전압은 폴리머 파이버에 의해 유도되는 Anchoring

effect에 의해 공간적으로 조절되어 아날로그 광학 변조 효

과가 발생함.

- 이것은 가해진 전압이 변경될 때 장치 평면에서 생성되는

㎛ 크기의 작은 FLC Switching domain에 기인함[9-10].

나. LCP 파이버 형성

○ 전통적인 셀 제조 공정은 얇은 플랙서블 기판(Flexible sub-

strate) 사이에 균일한 셀 간격을 형성하는 것이 어렵기 때문

에 flexible 장치에 이용될 수 없으나, 플라스틱 기판을 사용한

flexible 장치를 생산하기 위해 photopolymerization-induced

phase separation 기술을 이용한 새로운 제조 공정이 개발 됨

(<그림 5>).

- 우선, 폴리이미드 alignment layer(JSR의 AL-1254)를 투과

성 ITO 전극이 기상 증착된 얇은 폴리카보네이트 플라스틱

기판위에 코팅한 후, LC 분자의 배열을 증진시키기 위해

Rubbing 공정이 수행됨.

○ UV 조사에 의해 중합될 수 있는 단기능성 acrylic 모노머

[3,10](<그림 6>)를 FLC와 혼합하고 nematic-phase 용액을


<그림 5> 박막 플라스틱 기판을 사용한 FLC 제조 방법

<그림 6> 제조에 사용된 액정 모노머의 분자 구조

alignment layer에 코팅한 다음, 같은 종류의 또 다른 기판을

사용하여 FLC/모노머 용액을 사이에 두고 한쪽부터 압착함.

○ 이 용액의 두께는 미리 분산시킨 용액내의 2㎛ 직경의 작은

스페이서 입자에 의해 결정됨(왜냐하면 기판은 최대 스페이

서 직경까지 압착될 수 있기 때문임). 이 과정에서 Rubbing

과정을 행한 alignment layer와의 상호작용의 결과, LC와 모


<그림 7> 폴리머 파이버를 포함하는 합성 필름의 형성 모델

노머는 폴리이미드 alignment layer의 Rubbing을 행한 방향

으로 배열되게 됨(<그림 7>).

○ 분자 배열된 nematic-phase 용액을 마지막으로 UV광(중심파

장 365nm)으로 조사하고 이중결합을 가진 모노머는 화학 합

성 과정동안 중합됨. 큰 분자량을 갖는 폴리머 구성성분은 응

집되고 파이버 망상구조를 형성하면서 용액 내에서 경화가

이루어 짐.

- 이 과정에서 두 기판은 서로 접착되게 된며, 스페이서 입자

가 망상구조 내에 고정되고 폴리머 역시 두 기판에 고착되

어 있기 때문에 외부 압력이나 장력에 어느 정도 견딜 수

있게 됨.

○ 형성된 합성 필름에서 유기 용매(에탄올)를 이용하여 FLC 물

질을 제거한 후, LCP를 주사전자현미경으로 관찰할 수 있음

(<그림 8>).


<그림 8> 주사 전자 현미경으로 관찰한 배열된 폴리머 파이버의 표면형태

- 약 100nm 직경의 연장되며 이방성의 미세섬유가 sub-

micro meter 폴리머 파이버를 형성하면서 덩어리져 있음을

확인. 또한 폴리머 파이버 뒤에 위치한 기판 표면에서 일부

미세섬유는 부착되어 있음을 관찰할 수 있음.

- 폴리머 파이버의 분자 배열은 폴리머 side chain skeleton을

들뜬 상태로 만들기 위해 편광 적외선을 사용한 Raman 산

란 현미경[11]에 의해 확인가능하며, 폴리머 파이버 형성 메

커니즘에 대한 가설은 LC 배열에 수직한 폴리머 발달은

nematic LC의 흐름에 의해 방해받는 것으로 파악됨.

다. LCP 파이버와 FLC Switching 작용

○ 폴리머 파이버를 포함하는 장치를 직교 편광자 사이에 위치시


<그림 9> 다양한 전압 펄스에서 FLC 장치의 전기 광학 반응

키고 ITO 전극사이에 전압을 가해주었을 때의 파형반응을

<그림 9>에 나타냄. 다른 pulse voltage로 구동하였을 때 그

레이스케일 작동이 확인되었고, 이러한 현상은 전통적인 표면

안정화 FLC에서는 나타나지 않는 것으로 알려져 있음. 따라

서 우수한 linearity의 그레이스케일 디스플레이 성능 또한 관

찰되었음.

○ 이렇게 빠른 펄스 속도에 의한 그레이스케일 작동은 동영상

디스플레이를 위해서 유용한 것으로 파악됨. 또한 이 장치의

낮은 dark level은 우수한 FLC 배열을 반영하며 광변조동안

100:1의 좋은 최대 명암비를 제공해 줌. 명암비를 더 증가시

키기 위해서는 smectic layer의 약한 in-plane bending을 줄

여야만 할 것으로 판단됨.

○ 이 장치의 그레이스케일 작동은 Switching domain의 분포에


<그림 10> FLC 장치에서 형성된 FLC switching domain의 편광 현미경 사진

서 기인하는 것으로(<그림 10>참조), 이 분포에 의해 분자 배

열을 전환할 때 밝은 상태와 어두운 상태가 나타남. 또한 그

레이스케일 작동은 가해주는 전압에 따라 이 domain의 공간

적 비율이 변화한다는 사실에서도 기인함. 이것은 half-tone

조건에서 현미경에 의해 밝은 domain과 어두운 domain의 분

포로서 관찰되지만 이 미세한 domain은 육안으로는 관찰할

수 없어 회색으로 보이게 됨[12].

○ <그림 11>에 나타난 것과 같이 폴리머 파이버에 근접해 있는

FLC는 FLC 분자와 폴리머와의 분자간 상호작용에 의해 제

한되므로 분자배열을 변경하기 위해 필요한 전압은 높아지게

됨. 반면에 폴리머 파이버에서 멀리 떨어져 있는 FLC는 더

작은 전압에서도 분자 배열의 변화가 가능할 것임.

○ 전통적인 이중 기능성 표면 안정화 FLC 장치에서는 유사한

전압역가에서 공간변조효과는 거의 발견되지 않으며, 이는 폴


<그림 11> 분자 전환이 일어나는 전압에서의 공간변조에 기반한 FLC

domain의 형성 모델

리머 파이버가 분산된 장치의 특이한 효과인 것으로 판단됨.

또한 그러한 Switching domain(분자배열이 변화된)의 분산

크기는 통상적인 LC 디스플레이에 사용되는 이미지 픽셀보

다 10배정도 더 작음. 이것은 디스플레이 해상도에 어떠한 영

향도 미치지 못함을 의미함.

라. 프린팅 공정

○ Flexographic 프린팅 기술은 대형과 좋은 공간적 균일성을 특

징으로 하는 상기 코팅 과정에 사용할 수 있을 것임(<그림

12>). 용액은 doctor blade에 의해 anilox roll에 코팅되며

letter press에 의해 printing roll로 퍼 올려지고 플라스틱 기

판에 프린트 됨.

- 이 방법에서 코팅되는 용액 필름의 두께는 anilox roll의 작

은 홈 크기와 pitch에 의해 조절될 수 있으며 코팅되는 면


<그림 12> FLC 장치 제조에 사용되는 프린팅과 압착 공정

적은 letter press에 의해 정확하게 선택됨.

○ Rubbing 과정을 거친 alignment layer를 갖춘 또 다른 플라스

틱 필름 기판을 압착롤러에 의해 용액 코팅된 필름위에 압착.

기판 간격 형성이나 LC 주입 공정이 필요 없기 때문에 이 프

린팅 제조 방법을 이용하면 플라스틱 기판을 이용한 플랙서블

디스플레이의 대량 생산이 가능할 것임.

마. 기판 Spacing의 향상

○ 우수한 구부림 내성을 확보하기 위해 폴리머 파이버로 격자모

양 polymer wall을 제조하여 기계적 내구성을 증가시킬 수 있

음(<그림 13>). 폴리머 파이버 형성을 위해 모노머가 사용되

기 때문에 우선 사용되는 모노머의 양을 증가시킬 수 있으며

그리고 여분의 모노머는 polymer wall을 형성하는 데 사용될

수 있음.


<그림 13> 높은 구부림 내성을 가진 flexible 장치의 합성 필름 구조

○ 상기 제조방법은 두 단계에 걸친 UV광 노출을 특징으로 하

며, 모노머의 양을 30wt%까지 증가시킨 FLC/모노머 용액을

격자 모양의 포토마스크를 사용하여 UV광에 노출시켜 패턴

화 할 수 있음(<그림 14>).

- 용액 내에서 확산되고 유동하는 모노머 분자는 이 과정동안

경화되고 노출지역에 이르게 되면 wall을 형성하게 됨. 노

출되지 않은 지역에 남겨진 모노머는 후에 전 지역에 이르

는 UV광 노출과정에서 폴리머 파이버를 형성하게 됨[13].

○ FLC가 없는 폴리머 구조를 컨포컬 레이저 현미경으로 관찰하

였을 때 나타나는 견고한 polymer wall과 망상구조를 조사할

수 있으며, 여기서 polymer wall(폭 약 20㎛) 사이의 간격은

통상의 LC 평면 디스플레이의 이미지 픽셀 크기 정도로 매우

작음을 확인할 수 있음(<그림 15>).


<그림 14> phase separation 방법에 의한 polymer wall과 fiber 형성 모델

<그림 15> 형성된 polymer wall과 망상구조의 컨포컬 레이저 현미경 사진

4. 국내 기술개발 방향○ 국내 디스플레이 산업의 발전추이를 보면(<그림 16>), 모바

일 및 디지털방송(DMB, Digital Multimedia Broadcasting)의

개시로 더욱더 활발한 관련기술의 연구개발에 탈력을 더 해

주고 있으며, 특히 플랙서블 디스플레이는 모바일 기능의 핵

심으로 인지되고 있음.


<그림 16> Display 산업 발전추이

○ 플랙서블 디스플레이의 구현 방식은 크게 기존 디스플레이 구

현방식을 활용하는 방법(LCD, OLED)과 전자종이(e-Ink) 등

2가지로 분류됨.

- 전자 잉크(종이)의 경우 풀 컬러의 구현이 힘들고, 동작속도

가 느려 동영상을 구현하는 데는 한계가 있으며, 반면, 전원

을 꺼도 화면이 사라지지 않는다는 점에서는 기존 TFT-

LCD나 OLED를 이용한 플랙서블 디스플레이보다 우수한

것으로 파악됨.

○ 한편, 현재 국내에서 집중적으로 연구되어 가장 경쟁력이 있

는 구현방식으로 기존 디스플레이 구현방식을 활용하는 방안

(LCD, OLED)으로 판단하고 있음.

- TFT-LCD나 OLED를 이용한 플랙서블 디스플레이의 기본

개념은 플라스틱 기판에 OTFT 회로를 구현하고, 유기물질

을 넣는 방식이 핵심으로 알려져 있고,


- 기존 실리콘과 같은 무기재료의 경우 유연성이 떨어지기 때

문에 탄소가 포함된 유기물을 이용해 유연성을 갖는 전극이

나 기판재료, 게이트 절연체를 구성해야 할 것이며,

- 또한, 디스플레이를 이용한 플랙서블 디스플레이의 구현을

위해서는 표시부와 구동부, 스위칭부로 구성된 기존 핵심부

품 중에서 표시부와 스위칭부의 유연성을 확보하는 것이

기술적 관건임.

5. 핵심 요소 기술4)

○ 디스플레이는 크게 표시부, 스위칭부, 구동부로 구성되는데

플랙서블 디스플레이를 구현하기 위하여 플랙서블 기판을 사

용하여야 하며, 동일한 디스플레이일지라도 기존의 공정 기

술과 상이하며, 특히 대부분의 공정이 저온에서 이루어져야

하는 특징이 있음.

○ 플랙서블 디스플레이를 구현하기 위하여 아래 <표 1>에서와

같이 다양한 요소 기술이 필요함.

- 플랙서블 능동구동형 스위칭 소자기술 및 패널기술은 디스

플레이의 대형화·저가격화·고실감화 등을 발휘하는 핵심기

술로서 새롭고 다양한 응용도 가능하므로, 평판 디스플레이

기술 및 디스플레이 시장에 커다란 판도 변화를 일으킬 것

이 거의 확실시 됨.

4) ETRI(CEO Information 7호)


<표 1> Flexible Display 구현을 위한 요소 기술

기술 영역 요소 기술

PanelFlexible Display, Advanced Flexible Display(E-Paper, Wearable Display,

Foldable Display), System on Display

TFT 기술

저온 박막증착기술, 거대 결정화기술, 구동회로 소자기술, 구동회로 집적기술, TFT Transfer 기술, LTPS on Flexible Substrate, OTFT on Flexible Substrate, OTFT 구동회로 집적기술, Printable TFT & Printing 기술

소자 기술능동형 LCD 소자기술, 능동형 OLED 소자기술, 백색 OLED 기술, Top Emission 능동형 OLED기술 , System on Display 소자기술

공정기술Roll-to-Roll Process, Flexible Substrate에서의 저온공정, Full Color 기술, Flexible Substrate에서 IC 패키징 기술

소재기술

- Flexible Substrate(thin glass, metal foil, plastic film)

- LCD : Spacer, Sealant, ACF, Color Filter

- OLED : OLED신소재, 인광소재, 양극/음극 재료, 봉지재료, CCM, Color Filter, Separator, Passivation 재료

부품기술Color Filter on Flexible Substrate, Sheet Back Light Unit & In-Cell

Functional Films(LCD), Shadow Mask, Ink Jet Head

E-PaperE-Ink, Twist Ball, 전기영동법, ZBD, BTN, 3층 호스트/게스트, 홀로그래픽 PDLC, 콜레스테릭 액정

- 중점기술 분야로는 Flexible 유리 및 플라스틱 기판, 다층박막

을 이용한 장벽층(Barrier Layer) 성장, 전도성 폴리머나 ITO

(무기물)의 전도층 성장, 새로운 광전물질 개발, 유기/무기/

유·무기복합형 스위칭 소자 개발분야 등임. 한편, Flexible

Display는 Roll-to-Roll 공정이 가능하므로 engineering과

design이 자유롭고, 양산시에는 제조 수율(yield)이 높아 저가

의 디스플레이 대량생산이 가능함.

- 기존 Display 자체가 가지는 표시특성(해상도, 콘트라스트,


색 재현성, 응답속도 등)을 능가하는 Flexible Display를 구

현하기 위해서는 고성능화 뿐만 아니라, 표시상태를 유지하

지만 전력 공급이 필요 없는 비휘발성 표시소자 또는 전력

소모를 최소화 할 수 있는 소자 기술의 개발도 필수적임.

- 능동 구동형 스위칭 소자(트랜지스터)로는 플라스틱 기판

상에 구현한 a(amorphous)-Si TFT나 실리콘 저온 결정화

를 이용한 S(Low Temperature Poly Silicon)-TFT 및 유

기반도체 기술을 이용한 Organic TFT를 채택하여야 함.

25

제 3장

기술정보분석

1. 특허정보분석가. 분석의 범위 및 방법

○ 특허분석은 WPI(Thomson Derwent사)를 활용하여 분석을

수행하였고, 특히 국내 유관기관 등에서 발표된 특허동향을

수집, 정리, 요약하였음.

- 검색의 제한을 제목으로 한정하여 기술의 세부특성의 폭을

좁혔으며, 또한 디스플레이 기술은 요소기술 및 소재의 어

셈블리(Assembly)로 간주됨에 따라 국부적인 유연성 확보

차원의 기술은 제외하였고, 전체 디스플레이 완제품의 최종

물리적 성질이 플랙서블한 특성을 가져야 함으로 기술적

완성도를 한정함.

- 특히 1980년～2004년도에 국내외 출원된 플랙서블 디스플

레이 관련기술(총 1,000여건)을 중심으로 분석함.

○ 분석 내용은 정량적 분석을 기반으로 연도별 출원건수분포,


2 28 6 8 6 2

1220

34

1420

8

170

186

164

90

80 76

52

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

출원연도

출원

건수

<그림 17> 연도별 특허출원건수 분포

관련 세부기술 IPC의 발생 빈도, 상위 출원인에 대한 분석,

특허 권리의 우선권 분포현황 등이 수행되었음.

나. 시계열별 출원건수 분포

○ 플랙서블 디스플레이에 대한 전반적인 특허동향을 살펴보기

위하여 우선적으로 전체의 특허출원건수를 연도별로 도시하

여 <그림 17>에 제시하였고, 누적건수의 연도별 동향은 <그

림 18>에 제시하였음.

○ 1981년～2003년도에 국내외 출원된 플랙서블 디스플레이 관련

기술은 총 1,000여건으로 이중 국내 기업에 의한 출원은 5건으

로 아직 초보적인 연구단계에 머물러 있는 것으로 파악됨.

제3장 기술정보분석 27

0

200

400

600

800

1000

1200

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03

출원연도

누적

건수

<그림 18> 연도별 특허출원건수의 누적분포

○ <그림 17>와 <그림 18>에서 알 수 있듯이 1995년 이후 급격

한 증가율을 보이며, 기술의 독점적 확보경쟁이 심화될 수 있

음을 예측할 수 있음.

다. 출원인별 특허출원 분포

○ 플랙서블 디스플레이에 대한 상위 출원인별 특허출원 분포 동

향을 검토하여 도시(<그림 21>)하였고, 대표적 출원인의 구

현방식별 시제품(<그림 19>과 <그림 20>) 및 성능은 <표

2>에 제시하였음.

○ Philips Research (네덜란드)가 7건으로 가장 많은 관련 특허

를 보유하고 있으며, Matsushita 전기(일본), Toppan Printing


<그림 19> 대표적인 특허출원기관에서 출시한 시제품

(a) Philips Research(네덜란드) (b) IBM(미국)

<그림 20> ETRI(한국)에서 출시된 시제품

(일본), Matsushita Denki Sangyo(일본)이 각각 5건, E-ink

(일본), IBM(미국), Toshiba(일본), Omnigraphics(미국)이 각

각 4건, Viztec(브라질)과 ETRI(한국)가 3건의 관련 특허를

출원하였고, 이하 전 세계적으로 60여개 업체가 연구개발 결

과를 권리화 하고 있음.

- 플랙서블 디스플레이 기술에 있어서 가장 앞선 기술력을 보

유한 기업으로 알려진 Philips Research는 LCD, 유기 EL,


그리고 e-paper방식을 포함한 전 구동방식에 있어서 상당

한 기술력을 자랑하며, 특히 e-paper에 집중적인 연구를 수

행한 것으로 파악됨(<표 2> 참조).

- 유기EL에 의한 구현방식은 미국의 UDC와 Dupont, 일본의

Pioneer 등이 가장 앞선 것으로 알려져 있으며, 미국과 일

본이 거의 동일 수준의 기술력을 보유하고 있는 것으로 추

정됨.

○ 한편, 국내 출원인을 조사해 보면, 한국전자통신연구원(ETRI),

한국전자부품연구원(KETI), 삼성전자 등에서 5건의 관련 특

허를 출원한 것으로 조사되어 정량적인 관점에서 볼 때 아직

세계적 수준에 미치지 못한 것으로 파악됨.

○ 특히 한국전자통신연구원(ETRI)와 삼성전자, 소프트픽셀 등

의 몇몇 기업체 및 연구기관에서 시제품을 선보이고 있으며,

최근에는 고려대(합동연구팀)에서 상용성이 있는 플랙서블

디스플레이 개발에 대해서 발표된 바 있음. 대부분이 LCD기

반의 구동성을 이용한 것이며, 유기EL기반의 디스플레이 기

술에도 최근 활발한 연구를 추진 중에 있음.


53

7

5

5

5

4

4

4

4

3

3

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0 10 20 30 40 50 60

개인 및 기타

PHILIPS ELECTRONICS

TOPPAN PRINTING CO LTD

MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD

MATSUSHITA DENKI SANGYO KK

IBM

TOSHIBA CORP

OMNIGRAPHICS PTY LTD

E-INK CORP

VIZTEC INC

ETRI

SOC PROFIL IND

NOKIA CORP

KONICA CORP

JW PLANT & CO LTD

FUJI ELECTRIC CO LTD

FRANCE TELECOM

COLOUR PROCESSING LTD

VIRTUAL VISION INC

HEWLETT-PACKARD CO

MITSUBISHI PLASTICS IND LTD

MITSUBISHI ELECTRIC CORP

MITSUBISHI DENKI KK

SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD

TEIJIN LTD

SUMITOMO DENSO KK

EASTMAN KODAK CO

CASIO COMPUTER CO LTD

CANON CORP

KOREA ELECTRONIC TECHNOLOGY INST

INTEL CORP

3M

TEXAS INSTR INC

SILVERBROOK RES PTY LTD

QUADRA VIEW INC

VARIASET PTY LTD

QED DISPLAY LTD

MINOLTA CAMERA KK

MEDIA/GRAPHICS INC

출원

인

출 원건 수

<그림 21> 출원인별 특허출원 분포


<표 2> 대표적 출원인의 구현방식별 시제품 및 성능

종 류 시 제 품

Flexible

TFT-LCD

제작사Phillips Res. Lab.

(네덜란드)Kodak(일본) Philips(영국)

성 능5.8", 무기 EL BLU, Color STN,

100×RGB×65

콜레스테릭 액정 타입Flexible LCD with

OTFT

Flexible

OLED

제작사 UDC(미국) DuPont(미국) Pioneer(일본) Pioneer(일본)

성 능2" Mono PM

-OLED 64×64고분자 OLED

3" full color

PM-OLED

160×RGB×160

의류 부착형 Flexible

PM-OLED

E-Paper

(Ink)

제작사Philips Res. Lab.

(네덜란드)Bridgestone Co.

(일본)Philips Res. Lab.

(네덜란드)Philips Res. Lab.

(네덜란드)

성 능4.7", QVGA

OTFT 구동, 320×240(85 dpi)

160×160 (66 dpi)

두께: 290㎛

4.7", QVGA OTFT

구동 240×320 (85dpi)

3.1", 240×160

(96dpi) a-Si TFT

on Steel Foil

참조 : ETRI(CEO Information 7호)


54

15

12

11

9

5

4

4

3

2

2

2

2

0 10 20 30 40 50 60

G09F

G09G

G06F

G02F

H01L

G06K

H01J

F24F

A47F

H04M

H01R

G06T

B32B

IPC

빈 도 수

<그림 22> 세부 기술별 분포

라. 세부기수별 특허출원 동향

○ 플랙서블 디스플레이에 대한 상위 세부기술별 발생빈도를 도

시(<그림 22>)하였음.

○ G09F분류인 집적된 다수의 광원으로 가변 정보표시기술이 가

장 많은 세부분류로 조사/분석 되었고, G09G분류인 정적수단

을 사용한 가변정보표시장치의 제어를 위한 장치 또는 회로기

술, G06F분류인 전기에 의한 디지털 데이터처리기술, G02F분

류인 광의 강도, 색, 위상, 편광 또는 방향제어를 위한 장치로

광학적 동작을 처리 및 제어기술을 포함한 것, H01L분류인

전기적 제어를 위한 반도체 장치, G06K분류인 데이터 인식

및 표시, 기촉매체 기술, H01J분류인 전자관 또는 방전램프기


술, F24F분류인 차폐 및 환기(공기조화)를 위한 기류제어 기

술(방열제어기술), A47F분류인 특수 진열 설비 및 부속물(디

스플레이의 설치대 관련 특허), H04M분류인 음성통화 전송

기술, H01R분류인 복수의 다중-절연된 전기접속부의 구조적

결합장치 및 집전장치, G06T분류인 일반적 화상 데이터 처리

또는 발생 장치, B32B분류인 평평하거나 평평하지 못한 형상

의 적층체가 상위 빈도의 세부 기술로 파악됨.

○ 대부분 플랙서블 디스플레이의 구현에 해당하는 특정 세부기

술이 아니라 일반적인 디스플레이 기술에도 적용될 수 있는

범용기술로 파악되며, 두께가 슬림화되고, 회로기판의 투명성

확보 및 유연성의 제고에 실현될 수 있는 구동 열제어 기술,

플랙서블한 지지체 제조기술, 구동 전기회로의 설계로 요약

될 수 있을 것임.

마. 출원인 국가별 출원 구성율5)

○ 해당 분석 기술에 대한 특허출원인 국가(또는 국적)별 출원

구성비율을 도시하였음(<그림 23>).

○ 미국(50.4%)과 일본(47.4%)에 의해 거의 모든 기술이 양분되

어 권리화가 진행되고 있으며, 이는 기술의 독점력이 매우 편

중되어 있음을 의미함.

5) 출원인 국가 또는 국적를 제시하는 원시 data의 필드는 정의되어 있지 못하며, 다만 우선권 주장 필드에서 유추적으로 파악


프랑스, 7, 5%

독일, 6, 4%

한국, 5, 4%

남아공, 2, 1%

기타, 10, 7%

영국, 8, 6%

일본, 47, 35%

미국, 50, 38%

<그림 23> 출원인 국가별 출원분포(우선권주장)

○ 따라서 우리나라(5.4%)는 향후에 전략적으로 관련기술의 확

보에 대응해야 할 것이며, 미국과 일본에 의한 기술의존도를

지속적으로 낮추어야 할 것임.

바. 출원인 국가별 시계열 분포

○ 분석 기술에 대한 출원인 국가별 기술특허의 연도별 출원분포

를 분석하였음(<표 3>).

○ 미국이 플랙서블 디스플레이의 초기연구에 대한 결과가 일본

보다 앞서 발표되기 시작(1980년 초반)하여 현재에 이르고 있

으며, 일본은 2000년에 접어들어 집중적인 연구개발이 진행되

고 있는 것으로 판단됨(미국과 일본에 의한 기술주도가 개발


<표 3> 출원인 국가별 기술특허의 연도별 분포

연 도 미 국 일 본 영 국 프랑스 독 일 한 국 총 계

2004 2 3 1 6

2003 5 1 1 1 1 9

2002 7 10 2 2 21

2001 5 13 1 1 1 1 22

2000 2 1 1 1 5

1999 5 2 1 1 1 10

1998 6 6 1 1 14

1997 3 1 1 5

1996 1 1 2

1995 3 1 1 5

1994 1 3 1 5

1993 1 1 2

1992 2 2 4

1991 1 1 1 3

1990 1 1

1989 1 1 2

1988 1 1 2

1987 0

1986 2 1 3

1985 1 1

1984 1 1

1983 0

1982 0

1981 0

총 계 50 47 8 7 6 5 123


초기부터 현재까지 이어지고 있음).

○ 또한 영국은 1980년 후반, 독일이 1990년 중반, 프랑스와 우리

나라가 각각 1990년 후반부터 관련 기술에 대한 특허가 출원

되기 시작하였음. 특히 우리나라의 특허출원의 특징은 전 세

계 출원특허의 약 60%가 집중된 1990년 후반에서 현재까지

국가전략기술로의 인식에 따른 국가적 차원의 연구개발이 집

중화되는 시기와 일치한다는 점을 들 수 있을 것임.

2. 학술정보분석가. 분석의 범위 및 방법

○ 학술논문분석은 미국 Thomson ISI사의 과학기술논문인용 데

이터베이스(Web of Science)를 활용 함.

- “플랙서블 디스플레이”를 주제로 한 분석 데이터 그룹(Data

Set)은 1980년 초부터 현재까지 조사되었으나, 해당기술의

최신성으로 조사 정보량이 매우 작아 정량적 분석을 기반으

로 전체 원본 자료를 제시하였음.

나. 연도별 연구논문 정량적 추이

○ 해당 기술에 대한 학술논문 발표 건수추이를 조사 분석하였고

(<그림 24>), 조사된 전체 자료를 도표화 하여 제시함(<표 4>).


10

4

2

1 1 1 1 1

0

2

4

6

8

10

12

2004 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1991 1980

발표연도

발표

건수

<그림 24> 세부 기술별 분포

○ 1980년도부터 현재까지 11건의 관련기술에 대한 학술논문이

발표되어 거의 학술논문으로는 거시적인 추이를 파악하기 어

려움(<그림 24>).

○ 이것은 해당 기술에 대한 기초연구는 이미 수행, 확보된 것으

로 유추될 수 있으며, 발표된 내용의 대략적인 기술 분류를

확인해 보면 optics, 소재기술, 회로설계기술, 정보통신기술의

영역이 상호 융합되는 형태의 연구가 발표된 것으로 파악됨.

- <표 4>의 논문주제에 따른 주요 연구현황은 특히 정보통신

기술의 접목이 가장 특징적인 연구형태로 파악됨.


<표 4> Sci-Search 학술논문 LIST

논문 제목 분 류

1Flexible display open new windows of

opportunityOptics

2A flexible display module for DVD and

set-top box applications

Telecomunications; Engineering,

Electrical & Electronics

3 Roll-up, roll-up for flexible displays Telecomunications; Engineering,

Electrical & Electronics

4An inheritance model for supporting flexible

displays of data-structures

Computer sciences; Computer

applications & Cybernetics

5 Philips advances flexible displaysChemistry, Engineering,

Chemical Engineering

6High-speed raster technique provides flexible

displays

Engineering, Electrical &

Electronics

7Flexible displays - Film printed on cloth

emits lightOptics

8 Oxide material for flexible displaysChemistry, Engineering,

Chemical Engineering

9

Just one word-Plastics-Organic

semiconductors could put cheap circuits

everywhere and make flexible displays a

reality


Electronics

10 Flexible display R&D funded


Electronics, Materials science,

Physics, Condensed material

11The fracture of brittle thin films on compliant

substrates in flexible displays

Thin film; Fracture toughness;

Delamination; ITO; Flexible

displays

12Pixel-isolated liquid crystal mode for flexible

display applications

Polymer and liquid crystal

composite; Plastic LCD;

Anisotropic phase separation


논문 제목 분 류

13Composite systems for flexible display

applications from cellulose derivatives

Hydroxypropylcellulose; liquid

crystals; PDLC; electro-optical

properties; Thin films;

Sputtering; Transparent

conductive oxide

14Polymer-stabilized ferroelectric liquid crystal

for flexible displays

Flexible display; Ferroelectric

liquid crystal; Polymer fiber;

Polymer wall;

Photopolymerization-induced

phase separation

15

Monolithically integrated, flexible display of

polymer-dispersed liquid crystal driven

by rubber-stamped organic thin-film

transistors

Physics, Applied Engineering

16Room temperature indium tin oxide by XeCl

excimer laser annealing for flexible display

Indium tin oxide; Excimer

laser; Annealing

17 Flexible display aims for high resolution Optics

18Flat-panel displays-Semiconductor ink

advances flexible displaysOptics

19 Polymer matrix augurs flexible displaysEngineering, Electrical &

Electronics

20 Roll-up, roll-up for flexible displaysEngineering, Electrical &

Electronics; Telecomunications

21Flexible displays - Electronic paper coming

to marketOptics


<표 5> 주요 연구기관

건 수 연구 기관 국 가

2 BELL LABS 미 국

1 CORNELL UNIV 미 국

1 FLEXICS INC 미 국

1 HEWLETT PACKARD CO 미 국

1 PURDUE UNIV 미 국

1 HANYANG UNIV 한 국

1 HOSEO UNIV 한 국

1 SOFTPIXEL INC 한 국

1 INST SUPER TECN 포르투갈

1 UNIV LISBON 포르투갈

1 UNL 포르투갈

1 INST MAT RES & ENGN 싱 가 폴

1 NANYANG TECHNOL UNIV 싱 가 폴

2 NHK JAPAN BROADCASTING CORP 일 본

1 SCI UNIV 일 본

1 MOTOROLA SEMICOND HONG KONG LTD 홍 콩

3 - 확인불가

21 -

다. 국가별 연구 현황6)

○ 플랙서블 디스플레이 기술에 대한 학술논문의 주요 연구기관

및 소속국가를 조사 분석하였음(<표 5>).

6) 본 장에서 언급하고 있는 “국가(적)”는 학술논문의 Corresponding Author 또는 Reprinted 항에 기재된 연구기관의 소속 국가를 의미


○ 미국이 가장 많은 5건의 관련 학술논문이 발표되었고, 주요

연구기관으로서는 Bell 연구소, conell대, Flexics Inc, HP,

Purdue대 등으로 조사됨. 특히 미국은 관련 특허에서 일본과

함께 압도적인 우위를 보이며, 원천 또는 기초 기술로 평가되

는 학술논문에서도 가장 많은 정량적 우위를 보이고 있음.

○ 이하, 포르투갈, 싱가폴, 일본 등이 유사정도의 학술논문을 발

표하고 있으나, 그 정량성은 관련특허에 비교하여 매우 낮아,

기술연관성을 분석하기에는 한계가 있으며, 분명한 것은 플랙

서블 디스플레이 관련 기술정보는 특허정보에 집중화 되어

있는 것으로 파악되고(학술논문의 발생빈도가 매우 낮음), 이

것은 해당기술의 단계적 위치는 최소 원천기술의 확보단계를

지난 상용화에 근접한 기술단계를 의미한다 할 것임.

○ 한국의 관련기술 발표 연구기관은 Softpixel(주)(www. softpixel.

co.kr)로 확인됨(<그림 25>참조).

- Softpixel은 소니나 필립스가 채택하고 있는 두루마리 디스

플레이인 e-잉크 방식이 아니라 플라스틱 필름을 기판으로

활용하는 액정방식을 채택하고 있음.

- 이 회사가 출시한 제품은 휴대폰용에서부터 3차원 영상을

표출할 수 있는 3D필터, 3D안경 등으로 3D필터의 경우

LCD외부창의 부착방식으로 QVGA급(320×240)까지 개발

완료된 것으로 알려짐.


<그림 25> Softpixel(한국)의 시제품

43

제 4장

비교분석

1. (국가)전략적 발전방향의 설정○ 우리나라는 21C 프론티어 사업(과기부)의 일환으로 『차세대

정보 디스플레이기술 개발사업단』을 중심으로 플랙서블 디

스플레이 기술개발을 위한 연구과제를 수행하고 있으며, 또한

정보통신부의 주도 하에 전자통신연구원에서도 『선도기술개

발사업』으로 플랙서블 디스플레이 연구개발을 추진 중에 있

어, 심층적인 R&D 전략을 수립, 중장기적인 기술개발 로드맵

(TRM)을 제시함.

- 플랙서블 디스플레이의 구현 방식은 크게 기존 디스플레이

구현방식을 활용하는 방법(LCD, OLED)과 전자종이(e-

paper) 등 2가지로 분류하고,

- 현재 국내에서 집중적으로 연구되어 가장 경쟁력이 있는 구

현방식으로 기존 디스플레이 구현방식을 활용하는 방안

(LCD, OLED)으로 판단하고 있음 (<그림 26> 참조).

○ 일본 역시 2003년에 정부 주도의 『일본 디스플레이 위원회』


Ligh

ting

F lat Panel Display

FlexibleDisplays

TransparentDisplays

Full Color

Area ColorPassive M atrix

SegmentedDisplays

SpecialtyLighting

BackLights

GeneralLighting

2006년 2006년

Ligh

ting

F lat Panel Display

FlexibleDisplays

TransparentDisplays

Full Color

Area ColorPassive M atrix

SegmentedDisplays

SpecialtyLighting

BackLights

GeneralLighting

2006년 2006년

<그림 26> 기술로드맵(OLED기반 TRM)

자료 :전자통신연구원, 2003년(OLED Product Roadmap)

를 구성하고 차세대 전략 기술로 플랙서블 디스플레이 기술개

발에 박차를 가하고 있음. 특히, 현재 세계최고의 기술력을 보

유하고 있는 OLED 방식의 플랙서블 디스플레이개발에 집중

하고 있으며, 최근에는 e-Paper 방식에도 많은 연구개발이 진

행됨7).

- <그림 27>은 플랙서블 디스플레이의 기술로드맵을 제시한

것임. 결국 상용화 실현의 중장기적 비젼은 2010 이후로 전

망하고 있으며, 관련 요수기술의 획득은 2005년과 2010년

사이에 실현될 것으로 파악하고 있음.

7) e-Paper분야는 일본의 Bridgestone Corp.와 FUJI XEROX에서 이미 시제품을

출시하였으며, 네덜란드의 Phillip사가 세계최고의 기술력을 보유하고 있는 것으

로 추정됨

제4장 비교분석 45

통신인프라

디지털방송

포터블디스플레이

모바일디스플레이

발광효율

고대열화

색재현성

화면크기

정밀도

구동방식

기판

패시베이션

1999 2000 2005 2010 2015

IMT-2000 384kbps(이동시) 2Mbps(정지시)

미/영지상파개시일본지상파개시

미국아날로그종료 일본아날로그종료

캐릭터표시(자동차)

문자, 도형표시(AV기기용) PC 모니터

시트PC(초박형, A4) 벽걸이TV

카드TV Wearable Display

녹-20(lm/W), 백-4(lm/W) 백-15(lm/W) 백-50(lm/W) 백-200(lm/W)

60도 80도 100도

기존CTR 수준 NTSC 수준

2-3형 5형 10-20형 20-40형

200DPI 400DPI 600DPI

Passive Active 유기TFT

유리 플라스틱 필름기판

캔봉입 수지봉입 필름봉입 막봉입

통신인프라

디지털방송

포터블디스플레이

모바일디스플레이

발광효율

고대열화

색재현성

화면크기

정밀도

구동방식

기판

패시베이션

1999 2000 2005 2010 2015

IMT-2000 384kbps(이동시) 2Mbps(정지시)

미/영지상파개시일본지상파개시

미국아날로그종료 일본아날로그종료

캐릭터표시(자동차)

문자, 도형표시(AV기기용) PC 모니터

시트PC(초박형, A4) 벽걸이TV

카드TV Wearable Display

녹-20(lm/W), 백-4(lm/W) 백-15(lm/W) 백-50(lm/W) 백-200(lm/W)

60도 80도 100도

기존CTR 수준 NTSC 수준

2-3형 5형 10-20형 20-40형

200DPI 400DPI 600DPI

Passive Active 유기TFT

유리 플라스틱 필름기판

캔봉입 수지봉입 필름봉입 막봉입

<그림 27> Flexible Display 로드맵(TRM)

자료 :일본 디스플레이 위원회, 2003년

2. 기술특허와 학술문헌의 비교○ 학술논문(Web of Science)과 기술특허(WPI)에 대한 시계열

발생빈도의 추이를 비교분석 하였음(<그림 28>).

○ 관련기술에 대한 특허출원이 학술논문과 비교하여 압도적으로

많은 정량적 결과를 확인할 수 있음에 따라 플랙서블 디스플

레이의 주요원천기술은 이미 확보된 것으로 파악될 수 있음.


2

2

8

6

8

6

2

1 2

2 0

3 4

1 4

2 0

8

1 7 0

1 8 6

1 6 4

9 0

8 0

7 6

5 2

1

1

1

1

1

2

4

1 0

0 50 100 1 50 20 0

8 1

8 2

8 3

8 4

8 5

8 6

8 7

8 8

8 9

9 0

9 1

9 2

9 3

9 4

9 5

9 6

9 7

9 8

9 9

0 0

0 1

0 2

0 3

연도

건 수

논 문

특 허

<그림 28> 학술논문과 기술특허의 연도별 발생 추이 비교

○ 특히, 특허정보는 1997년부터 급격히 증가하여 현재에 이르고

있으며, 학술논문도 동 연도에서부터 현재까지 꾸준히 증가되

는 추이는 보임. 이것은 기존의 LCD 및 EL의 상용화 시점과

거의 일치하는 시기로 세계 각국의 전략적 기술선점의 일환으

로 이해 될 수 있을 것임.

47

제 5장

결론 및 전망

□ 플랙서블 디스플레이(Flexible Display) 기술은 이미 그 원천기

술의 확보는 기존의 LCD, 유기EL, PDP의 기반 기술을 그대로

활용하는 범주에서 발전할 것으로 전망되며, 기술적 수준 또한

동일 범주에서 응용 개발될 것임(관련 기술특허에 정보 집중화

확인).

□ 기술적으로는 기존의 유기기판을 대체할 수 있고, 또한 유연성

이 확보되며 무게를 감소시켜야 하는 문제의 해결로써 플라스

틱 기판으로의 변화는 분명한 사실로 파악되고 있음. 또한 플라

스틱 기판으로의 대체와 함께 기체 차단 박막 코팅공정 및 소재

기술, 투명 전도성 무기 박막화 기술, 플라즈마 기술 등 다양한

기술이 복합적으로 융합되어야 할 것으로 전망됨.

□ 이러한 사실은 조사 분석된 특허 및 논문의 기술 분류를 확인해

본 결과, optics, 소재기술, 회로설계기술, 정보통신기술의 영역

이 상호 융합되는 형태의 연구결과가 높게 분석됨과 일치함.

□ 우리나라는 현재 세계최고의 디스플레이 제조기술을 확보하고


있으나, 소재기술을 포함한 몇몇 원천기술은 아직 선진국에 대

한 기술의존도가 높게 나타나며, 향후 더욱 전략적이고 집중적

인 연구개발이 진행되어야 할 것임.

□ 이것은 대부분의 국가가 플랙서블 디스플레이(Flexible Display)

기술에 대한 독자적 기술습득에 전략적 중요성을 인식하고, 모

바일 시대를 대비한 급격한 산업 수요에 부응하는 핵심 기술로

자리 잡게 될 것으로 인식함.

□ 이러한 시대적 흐름에 국내의 적극적인 대처방안으로 차세대 전

략기술로 선정되었으며, 향후 산학연의 협력강화를 토대로 지속

적인 지원을 강화해야 할 것임.

49

참고문헌

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thin-film transistor with anodized gate insulator by an

electrolyte solution and low-voltage driving of liquid

crystal by organic thin-film transistors, Jpn. J. Appl. Phys.

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차세대 디스플레이 기술 -...

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