고투명성·열안정성·저열팽창성 구현 E-glass 유리섬유로 가격경쟁력 확보 태양전지 기판 소재 등 다양한 활용도
■사업화 유망 히든 테크
(5) 투명 유리섬유 강화 하이브리머 필름
KAIST 배병수 교수팀
차세대 디스플레이로 투명하면서 자유자재로 휘거나 구부리고 접을 수 있는 '투명 플렉시블 디스플레이'가 주목받고 있다. 투명 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 투명성과 고내열성, 저열팽창성을 지닌 투명 디스플레이 기판이 핵심적으로 요구된다.
배병수 KAIST 교수팀은 투명 플렉시블 디스플레이 기판으로 활용할 수 있는 '투명 유리섬유 강화 하이브리머 필름(GFRHybrimer film)'을 개발해 상용화를 추진하고 있다.
이 필름은 유리섬유 직물을 강화재로 사용하고 우수한 광학적 특성과 내열 및 내화학성을 갖는 솔젤 실록산 하이브리드 수지를 필름 형태로 제작해 유리섬유 직물에 함침시켜 고투명성과 열안정성, 저열팽창성을 구현했다. 그동안 플라스틱 필름은 유리에 비해 온도가 올라가면 열팽창이 점점 커져 기판 위에 디스플레이나 태양전지 등을 제작하기 어려워 열팽창률이 적은 투명한 플라스틱 필름 기판 개발이 요구돼 왔다. 유리섬유 직물과 함침된 하이브리드 재료의 굴절률이 정확히 일치하면 육안으로 전혀 차이를 느낄 수 없어 투명하게 되는 원리를 이용해 개발한 것이다.
GFR하이브리머 필름은 열평창계수가 유리에 근접하게 낮고 90%의 높은 광투과도 및 높은 열안정성(350℃)을 보이는 등 우수한 성능을 보였다. 특히 솔-젤 공정을 이용해 투명하고 복굴절이 없으면서 내열성이 우수한 하이브리드 재료를 자체 개발해 플라스틱 기판 소재로 활용했으며, 가격이 비싼 S-glass나 T-glass를 대신해 저렴한 E-glass 유리섬유 직물을 사용해 가격 경쟁력을 확보하고 있다.
연구팀은 투명 플라스틱 필름 기판을 이용해 LCD나 AMOLED에 사용되는 플렉시블 산화물 박막 트랜지스터와 박막 태양전지를 350℃ 이상의 고온에서 직접 제작해 실용화 가능성을 높였다.
GFR하이브리머 필름은 플렉시블 디스플레이와 디스플레이 기기용 투명강화 플라스틱, 태양전지 기판 소재뿐만 아니라 고열팽창성과 저내열성으로 다양하게 활용할 수 없는 플라스틱 응용 분야에 광범위하게 쓰일 수 있을 것으로 배 교수팀은 설명했다. 현재 국내외 업체들과 대형화 필름 생산을 위한 상용화 기술 개발을 추진하고 있다.
진정호 박사는 "GFR하이브리머 필름은 우수한 독창성과 상용화 가능성을 대내외적으로 인정받고 있다"면서 "GFR하이브리머 필름에 은 나노선 투명전극을 접목하면 열적 안정성을 한층 향상시키면서 유연함을 구현할 수 있는 유기태양전지나 광전자 소자 등에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
(5) 투명 유리섬유 강화 하이브리머 필름
KAIST 배병수 교수팀
차세대 디스플레이로 투명하면서 자유자재로 휘거나 구부리고 접을 수 있는 '투명 플렉시블 디스플레이'가 주목받고 있다. 투명 플렉시블 디스플레이를 구현하기 위해서는 투명성과 고내열성, 저열팽창성을 지닌 투명 디스플레이 기판이 핵심적으로 요구된다.
배병수 KAIST 교수팀은 투명 플렉시블 디스플레이 기판으로 활용할 수 있는 '투명 유리섬유 강화 하이브리머 필름(GFRHybrimer film)'을 개발해 상용화를 추진하고 있다.
이 필름은 유리섬유 직물을 강화재로 사용하고 우수한 광학적 특성과 내열 및 내화학성을 갖는 솔젤 실록산 하이브리드 수지를 필름 형태로 제작해 유리섬유 직물에 함침시켜 고투명성과 열안정성, 저열팽창성을 구현했다. 그동안 플라스틱 필름은 유리에 비해 온도가 올라가면 열팽창이 점점 커져 기판 위에 디스플레이나 태양전지 등을 제작하기 어려워 열팽창률이 적은 투명한 플라스틱 필름 기판 개발이 요구돼 왔다. 유리섬유 직물과 함침된 하이브리드 재료의 굴절률이 정확히 일치하면 육안으로 전혀 차이를 느낄 수 없어 투명하게 되는 원리를 이용해 개발한 것이다.
GFR하이브리머 필름은 열평창계수가 유리에 근접하게 낮고 90%의 높은 광투과도 및 높은 열안정성(350℃)을 보이는 등 우수한 성능을 보였다. 특히 솔-젤 공정을 이용해 투명하고 복굴절이 없으면서 내열성이 우수한 하이브리드 재료를 자체 개발해 플라스틱 기판 소재로 활용했으며, 가격이 비싼 S-glass나 T-glass를 대신해 저렴한 E-glass 유리섬유 직물을 사용해 가격 경쟁력을 확보하고 있다.
연구팀은 투명 플라스틱 필름 기판을 이용해 LCD나 AMOLED에 사용되는 플렉시블 산화물 박막 트랜지스터와 박막 태양전지를 350℃ 이상의 고온에서 직접 제작해 실용화 가능성을 높였다.
GFR하이브리머 필름은 플렉시블 디스플레이와 디스플레이 기기용 투명강화 플라스틱, 태양전지 기판 소재뿐만 아니라 고열팽창성과 저내열성으로 다양하게 활용할 수 없는 플라스틱 응용 분야에 광범위하게 쓰일 수 있을 것으로 배 교수팀은 설명했다. 현재 국내외 업체들과 대형화 필름 생산을 위한 상용화 기술 개발을 추진하고 있다.
진정호 박사는 "GFR하이브리머 필름은 우수한 독창성과 상용화 가능성을 대내외적으로 인정받고 있다"면서 "GFR하이브리머 필름에 은 나노선 투명전극을 접목하면 열적 안정성을 한층 향상시키면서 유연함을 구현할 수 있는 유기태양전지나 광전자 소자 등에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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