액정패널용 플라스틱 기판 재료의 기술현황 (下)

* 자료 : 화학소재정보은행

2. 본론

투명 플라스틱 기판의 개발 현황 및 산업 동향

초창기에는 플라스틱 기판 LCD가 유리 기판에 비해 3~5배의 고가라는 문제가 있었으나 2002년까지는 유리 기판의 LCD에 비해 2배 정도까지 하락했다. 플라스틱 기판 LCD의 가격 문제는 재질 자체의 가격 문제라기 보다는 플라스틱 기판 위에 TFT를 가공하는 공정의 복잡성에 기인하는 것이다. 이러한 문제로 용도개척이 여의치 않아 부진한 상태를 지속하다가 최근 휴대전화의 급격한 보급 확대에 따라 가볍고 깨어지지 않는 LCD가 강력히 요구되고 있어, 플라스틱 기판 LCD의 연구개발이 급격히 활성화되어 최근에는 휴대전화와 PHS(Personal Handyphone System)에도 사용되기 시작했다.

플라스틱 기판 LCD의 가격 문제를 해결하기 위해서는 앞서 언급한 바와 같이 TFT 공정 온도를 낮추거나 플라스틱의 내열성을 높여야 한다.

현재까지의 추세는 TFT 공정온도를 낮추는 방향으로 추진되고 있다. 2002년 발표된 Sharp사의 4인치 급 플라스틱 기판을 사용한 Active Matrix 방식의 반사형 칼라 a-Si TFT-LCD의 경우에는 TFT 공정을 150℃ 이하에서 처리 가능한 직접법이라는 제조 공정을 개발했다. 또한 2005년 1월 발표된 삼성의 5인치 급 플라스틱 기판 LCD의 경우에도 저온 TFT 공정을 개발한 것으로 알려졌다. 그러나 이들 양사의 LCD 제조에는 아몰포스 실리콘이 TFT 재질로 사용되었다는 단점을 갖는다.

아몰퍼스(Amorphous) 실리콘은 결정성이 아니기 때문에 재질 구조의 균일성이 부족하고, 전기 저항이 높으며, 전자 이동도가 낮아 화질과 동영상의 응답속도 문제가 발생하여 디지털 모바일 통신의 주역이 될 휴대전화용으로는 만족스럽지 않은 문제가 남게 된다. 이러한 문제의 해결 방향으로 가능성이 제시된 것은 플라스틱 기판에 저온 폴리실리콘 TFT를 가공하는 것이지만 가공 비용 문제를 아직 해결하지 못한 상태이다.

저온 폴리실리콘 TFT는 저온에서 결정성의 실리콘을 기판 위에 가공하여 TFT를 형성하는 공정이라는 의미이나 저온이라 해도 아직은 500℃ 정도의 온도를 필요로 하여 유리 기판에는 적용이 가능하나 플라스틱 기판에 직접 가공하는 것은 불가능한 상태이다.

플라스틱 기판은 현재까지 STN-LCD 방식의 단말기에 용도가 집중되고 있었으며 TFT-LCD용은 이제 막 상용화되기 시작한 단계에 있다. TFT-LCD용 플라스틱 기판 개발에 있어서는 300℃ 이상의 내열성을 갖는 플라스틱 개발이 매우 바람직하나 쉽게 해결될 전망은 아니다. 이는 TFT-LCD 제조과정에서 300℃ 정도의 고온처리가 시행되기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위하여 유리전이 온도가 높은 COC 수지가 검토되고 있으며, 다우케미컬에서는 350℃까지 견딜 수 있는 기판 수지를 개발하였는데 가격이 매우 고가인 것으로 알려져 있다.

앞으로 플라스틱 기판의 대면적화를 위해서는 내열성 향상에 추가하여, 습식고온 공정에서의 치수안정성 향상, 표면 평활성의 개선 등이 필요하다.

3. 결론

최근 삼성과 애플간의 치열한 특허 소송에서도 알 수 있듯이, 세계 각국의 기업들 간에 사활을 건 우월적 지위를 확보하기 위한 최상의 수단으로써 원천기술에 대한 중요성이 무엇보다 중요한 이슈로 대두되고 있는 실정이다.

이러한 국제여건 하에서 한국이 디스플레이 강국의 입지를 지속적으로 고수하기 위해서는 현 산업 구조에서 매우 취약한 디스플레이 소재 분야에 대한 원천기술 확보가 필요하고 동시에 미래의 신기술에 대한 원천기술 확보에 대한 노력이 꼭 필요하다.

또한 앞으로 도래할 플렉시블 디스플레이 분야를 대응하는 전자종이 구현 기술, 플렉시블 기판용 코팅소재 기술과 신규 광모듈레이터 소재 및 디스플레이 개발에 대한 내용을 포함하여 미래기술에 대한 대응을 적극적으로 진행할 필요가 있다. 이러한 계획적이고 정책적인 투자의 성공으로 인한 파급 효과로는 현재의 디스플레이 시장에서 패널원가의 70%에 달하는 소재부문에 대한 원천기술 확보로 진정한 디스플레이 1위 강국의 위상을 가지게 될 것이고, 지속적으로 성장하는 차세대 디스플레이 부문에 대해서도 시장변화를 가속화 하고 소재에서 제품까지 확고한 기술력 구축으로 최강의 제품 경쟁력을 가지게 할 것이다. 단기적으로는 디스플레이 소재부문 무역수지 개선효과로 인한 경제, 산업적인 효과를 기대할 수 있고 장기적으로는 차세대 디스플레이 부문에서도 기술선도의 밑거름을 마련하여 지속적인 디스플레이 산업의 세계적 강국이 될 것으로 기대한다.

<본 내용은 월간 플라스틱기계산업 10월호에 게재되었습니다.>