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[SID 2019] Colorless PI와 UTG, 폴더블 OLED용 커버 윈도우에 더 적합한 소재는?

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Royole이 폴더블 OLED폰인 ‘FlexPai’를 선보인 이후, 삼성전자와 Huawei도 폴더블 OLED폰을 공개하며 업계와 대중들의 큰 관심을 이끌었다.

현재 상용화가 되거나 준비중인 폴더블 OLED폰의 가장 큰 변화는 기존의 플렉시블 OLED에서 사용되었던 유리 소재의 커버 윈도우가 colorless PI 소재로 변경되었다는 것이다.

Colorless PI는 기존의 커버 윈도우용 유리보다 얇아 곡률 반경을 줄이는데 유리하고 깨질 우려가 없다는 장점이 있다. 다만, 표면의 터치 질감과 스크래치 우려로 인해 기존의 유리를 최대한 얇게 만든 UTG(untra thin glass)도 폴더블 OLED용 커버 윈도우 소재로 관심을 받고 있다.

미국 San Jose에서 열린 SID 디스플레이위크 전시회에서 KOLON은 하드 코팅이 적용된 colorless PI를 전시하였다. 2018년부터 colorless PI 양산 준비를 완료한 KOLON은 현재 AUO와 BOE, LG 디스플레이, Royole 등에 폴더블 OLED 커버 윈도우용 colorless PI를 공급하고 있다.

하드 코팅 업체인 DNP와 TOYOCHEM도 하드 코팅이 된 colorless PI을 전시하였다. DNP의 업체 관계자는 해당 필름은 현재 개발 중이며 주요 사업 분야는 하드 코팅이라고 밝혔으며, TOYOCHEM의 업체 관계자는 KOLON과 SKC에 하드 코팅 샘플을 납품한 바 있다고 언급했다.

한편, UTG 개발 업체인 SCHOTT도 폴더블 OLED 커버 윈도우용 UTG를 전시하며 관객들의 주목을 받았다. SCHOTT의 관계자는 현재 개발 중인 UTG는 인 폴딩용이 아닌 아웃 폴딩용 커버 윈도우 제품이라고 밝혔으며, 두께는 현재 0.7 mm에서 2.5 mm까지 고객사들의 요구에 맞춰 개발을 진행중이라고 언급하였다.

가까운 시일내로 스마트폰 세트 업체들의 폴더블 OLED폰 출시가 예상됨에 따라 관련 소재들의 경합도 치열해질 전망이다. Colorless PI가 주도권을 이어갈지, 아니면 UTG가 기존의 영항력을 행사할 수 있을지 귀추가 주목되고 있다.

초고해상도를 구현할 수 있는 FMM, 국산화 앞당겨지나

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Fine metal mask(이하 FMM)은 화소와 RGB 유기물을 증착하는 역할을 하기 때문에 FMM은 OLED의 해상도와 수율을 결정짓는 요소로서 작용되나, 현재 FMM은 증착 공정시 열팽창이 일어나거나 무게에 의한 섀도우 현상이 발생하는 한계에 봉착해 있다.

또한, FMM 전량은 일본 히다치(Hitachi)금속이 생산한 압연 invar를 일본 다이니폰프린팅(DNP)에서 에칭 공정을 통해 만든 완제품 형태로 비싼 가격에 수입하고 있다.

이로 인해 국내외 관련 업계는 laser가공 등 다양한 방식으로 FMM 개발에 총력을 기울이고 있는 상황이나 아직까지 R&D 단계에 머물고 있는 실정이다.

이런 상황에서 지난 9일 순천대학교 신소재공학과 박용범 교수 연구팀은 전주도금 인바 제조기술을 개발에 성공했다고 밝혔다. 이는 전기도금을 활용하면서 음극에 부착된 금속을 박리한 후 형상이 있는 부품으로 만드는 기술이다.

<전주도금인바의 열팽창곡선과 미세조직, 출처: 순천대>

해당 기술을 통해 invar는 판재로도 생산할 수 있고, 패턴 된 음극의 형상을 그대로 복제할 수 있다. 또한, FMM의 두께를 지금보다 절반 정도 얇은 7 um 수준까지 구현할 수 있어 초고화질을 구현할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

박 교수는 “전주도금 인바에 대한 일본의 연구 수준이 우리 연구팀 턱 밑까지 쫓아왔고, 중국은 대규모 자본을 앞세워 개발에 뛰어들었다.”며, “우리나라 기업들이 국제경쟁력을 선점하기 위해서는 학계가 적극 지원할 필요가 있다고 판단했다.”고 말했다.

이에 따라”지난 20년 가까이 연구해 구축한 모든 데이터베이스를 논문을 통해 공개하기로 결심했다.”고 덧붙여, 그간 전량 수입에 의존하던 FMM을 국산화 할 수 있을지 귀추가 주목된다.

Is accelerating the localization for FMM, which can realize ultra-high resolution?

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Since Fine Metal Mask (FMM) plays a role of depositing pixel and RGB organic materials, FMM is a factor that determines the resolution and yield of OLED. However, FMM is currently confronted with some limitations that thermal expansion occurs during the deposition process or shadow effects arise due to its weight.

In addition, the total amount of FMM is imported at high prices in the form of finished products which are made by Japanese Dainippon Printing (DNP)’ etching process with the rolled invar produced by Hitachi Metals.

Under the circumstances, domestic and overseas related industries are concentrating on developing FMM in various ways such as laser processing, but they are still in R & D stage.

The research team of Professor Park Yong-Bum of New Material Engineering Department of Sunchon University announced on 9th May that it succeeded in developing the technology of electroforming invar manufacturing technology. This is a technique for separating the metal attached to the cathode while utilizing the electroplating, and making FMM.

<Thermal expansion curves and microstructure of electroforming invar, source: Suncheon University>

According to the research team, invar can be produced as a sheet material, and the shape of the patterned cathode can be copied as it is, through this technology. In addition, the thickness of FMM can be reduced to about 7μm, about half the thickness of the current FMM, which might be helpful to realize super high image quality.

Professor Park said, “The level of Japanese research on the electroforming invar has been pursued to the bottom of our research team, and China has entered into development with a large amount of capital.” In order for Korean companies to gain international competitiveness, I thought the academic circles needed to support it actively. Consequently, I have decided to publish all the databases that have been built and researched for nearly 20 years through papers.”

Attention is focused whether it is to be successful in localizing FMM, the total amount of which has been imported.