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얼마 전 국내 모 대기업에서 자유자재로 구부릴 수 있으면서도, 해상도는 평면 디스플레이만큼 선명한 플랙시블(Flexible) 아몰레드(AMOLED) 디스플레이를 선보인 적이 있다. 이에 따라 손목에 찰 수 있는 곡선 모양의 휴대폰 등 혁신적인 디자인의 IT기기 등장이 보다 빨라질 것으로 전망된다.
이처럼 차세대 전자산업의 아이콘으로 flexible electronic이 부상하고 있으며 이는 많은 부가가치 창출 가능성을 열어 놓고 있다. 즉 휨이 가능한 OLED 디스플레이, 두루마리 형태의 전자북, 옷처럼 입고 다니는 PC, 접었다 펼 수 있는 태양전지나 배터리 등 응용 가능한 범위는 매우 넓다.
이렇게 유연성을 갖춘 디스플레이 제품을 가능케 한 원동력은 바로 플라스틱 기판이다. 기존 디스플레이는 보통 딱딱한 유리기판과 박막트랜지스터(TFT)로 구성된다. 반면에 플랙시블 디스플레이는 유리기판 대신 플라스틱 기판을 사용한다.
하지만 여기에도 문제는 있다. OLED나 태양전지에 사용되는 핵심소자들은 대부분 수분에 매우 취약해 소자와 수분과의 반응은 제품 기능에 심각한 영향을 준다. 그러므로 이런 소자의 핵심물질을 보호하는 플라스틱 기판의 수분투과 특성은 매우 중요하다. 실제 OLED의 기능을 충분히 보호할 수 있는 수분투과도 요건은 10-6 [g/m2.day] 이하로 보고되고 있다. 이는 축구장 넓이의 필름을 통해 한 달 동안에 투과되는 물의 양이 불과 한 방울 정도 밖에 안 되는 매우 낮은 수분투과도다.
그러므로 낮은 수분투과도를 갖는 플라스틱 배리어(Plastic Barrier)기판의 개발은 차세대 디스플레이인 OLED 산업의 핵심 필요 기술 중 하나로 인식된다. 전문가에 따르면 2020년 쯤 플렉시블 디스플레이 시장의 규모는 대략 50조원에 이를 것으로 추정된다. 이에 외국의 많은 업체들이 플라스틱 베리어 기판의 개발에 뛰어들고 있고, 현재 세계 디스플레이 시장을 선도하고 있는 국내업체도 지속적으로 많은 투자를 하고 있다.
하지만 기존의 수분 투과 측정기술들과 상용 장비들로는 최근 OELD 산업에서 요구하는 영역에서의 수분투과도 측정이 불가능하다. 전문가들은 이 영역에서의 수분투과도 측정기술이 OLED 디스플레이 분야에서 한계기술에 해당된다고 주장하고 있다. 현재 미국의 한 회사만이 이 영역에서의 수분투과도 측정기술을 확보하고 있다.
온습도 클럽에 속해있는 한국표준과학연구원 습도연구실에서는 OLED 산업에서 필요한 극저 수분투과도 측정기술을 국산화 해 산업계를 지원하고 있다. 이는 방사선 동위원소인 삼중수소(Tritium)를 이용한 것으로, 플라스틱 베리어 기판의 수분투과도를 10-7 [g/m2.day] 까지 낮추는 동시에 실런트(접착제)나 EMC(반도체 봉지재) 같은 전자소자 봉지재들의 수분투과 특성 분석도 가능하다. 이 장치는 방사성 동위원소인 삼중수소를 물 분자에 포함시켜 플렉시블 디스플레이 기판을 투과시키면 방사능 검출기가 삼중수소를 포함한 물 분자의 수를 측정하는 방식으로 기판의 수분 투과도를 정확히 계산한다.
이는 현재 세계수준의 국내 디스플레이·반도체 산업뿐만 아니라 태양전지· DSSC(염료감응 태양전지) 산업 등 관련 업계의 차세대 기술개발에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.
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