ISBN 978-89-6211-052-4 98560 1 ⑪ 전자 종이와 유망 기술 [ 이용욱 박종규 ]
2 전자종이와유망기술 Emerging Issue Report 제 1 장 전자종이기술개요 1. 전자종이의정의 5 2. 전자종이의응용분야 7 제 2 장 전자종이기술개발및업계동향 1. 전자종이요소기술및이슈사항 9 2. 업계개발동향 14 제 3 장 전자종이응용가능분야 1. 개인휴대용저가단말기 35 2. 플렉서블디스플레이 37 3. 정보표시판 40 참고문헌 42
3 전자종이는종이의장점과전자디스플레이의장점을결합한디스플레이를지칭한다. 현재까지개발된가장앞선형태의전자종이는플라스틱기판 (plastic substrate) 위에유기박막트랜지스터 (organic thin film transistor) 를형성하고그위에반사형 (reflective) 의쌍안정성 (bistable) 표시소자가올라가는형태이다. 전자종이기술은특유의장점으로인해다양한분야에활용되어질것으로예상된다. 전자책, 전자잡지, 전자신문, 전자사전등의종이대체용도에서부터핸드폰, PDA, 대형광고게시판, POP (point of purchase) 광고판, 상품가격표시장치등다양한형태로사용되어질것이다. 전자종이요소기술은표시소자기술, 화소구동소자기술, 기판소재기술, 모듈기술등크게네가지로구분할수있다. 전자종이는미래디스플레이분야에있어서새로운응용분야를창출할수있는차세대디스플레이기술로각광을받고있다. 전자종이가적용가능한분야로는크게세가지가있을것으로예상된다. 첫번째는개인휴대가가능한저가용정보단말기이며, 두번째는휴대용플렉서블디스플레이구현을위한표시소자로서의응용이며, 세번째는공공장소및상업용도의 signage 와같은대형, 저소비전력화상정보디스플레이용표시소자로서의응용이다.
4 제 1 장기술개요 전자종이의정의 전자종이의응용분야
5 기술개요 1. 전자종이의정의 전자종이는종이의장점과전자디스플레이의장점을결합한디스플레이를 지칭함. [ 표 1] 전자디스플레이와종이의장단점비교 장점 단점 전자디스플레이 - 정보갱신이가능함. ( 정보 update 및수정이가능 ) - 텍스트, 정지영상뿐아니라동영상등다양한정보표현이가능. - 부피가정보의양에직접적으로비례하지않음. - 시인성이나쁨. ( 일반적으로시야각의존성이있으며, 눈의피로도가큼 ) - 지속적인전원공급필요 - 가격이비쌈. 종이 - 시인성이우수함. ( 시야각의존성이없고눈의피로도가적음 ) - 전원이필요없음. - 가격이쌈. - 정보의갱신어려움. ( 정보 update 및수정불편 ) - 동영상표현불가. - 부피가정보의양에직접적으로비례하므로많은양의정보를표현하기에는불편함. 현재개발되어지는가장앞선형태의전자종이는플라스틱기판 (plastic substrate) 위에유기박막트랜지스터 (organic thin film transistor) 를형성하고그위에반사형 (reflective) 의쌍안정성 (bistable) 표시소자가올라가는형태.
6 표시소자측면에서는, 기존의자발광 (e.g. 유기 EL) 이나수발광 (e.g. LCD) 보다는비발광방식의반사형디스플레이가많이쓰이며, 이중특히표면반사형이많고시야각에따른특성변화가적어서눈의피로가적은장점을가짐. 또한외부신호입력이없는경우상이그대로유지되는쌍안정성디스플레이가쓰여서전력소모량이아주적은장점을가짐. 화소구동소자측면에서는, 가격적인면에서장점이있는수동형구동 (passive matrix) 방식이바람직함. 고해상도제품을위해능동형구동 (active matrix) 방식을사용하는경우에는기존비정질실리콘박막트랜지스터 (a-si TFT) 나저온다결정실리콘박막트랜지스터 (LTPS TFT) 보다는초저원가기술인유기박막트랜지스터 (organic TFT) 를사용하는것이유리할것으로예상됨. 기판측면에서는, 기술개발초기에는유리기판을사용하여플레이트형태의디바이스가주로생산되어질것으로보이며향후기술개발상황에따라플렉서블디스플레이 (flexible display) 구현을위해서금속호일 (steel foil), 플라스틱또는실제종이와같은유연한소재가기판으로사용되어질수있을것임. 또한유연한기판의사용은향후 Roll-to-roll 공정이적용가능하므로초저원가디스플레이를구현할수있는기반기술임. 특히실제종이를사용하는경우는종이와같이싼디스플레이를제조한다는측면에서큰의미를가질수있음.
7 2. 전자종이의응용분야 전자종이기술은특유의장점으로인해다양한분야에활용되어질것으로예상됨. 전자책, 전자잡지, 전자신문, 전자사전등의종이대체용도에서부터핸드폰, PDA, 대형광고게시판, POP (point of purchase) 광고판, 상품가격표시장치등다양한형태로사용되어질것임. 현재 E-Ink 사전기영동방식기술은전자책이나 POP 광고판등에적용되 어지고있음. 전자책은전자출판물을위한휴대가간편한전용단말기로서기존에 PC 에 서 viewer 를설치하던방식과는혁명적으로다른방식의문화가될것으로 예상됨. 전자신문의경우에도시시각각으로생기는뉴스를바로바로 update 해서 보여줄수있는기능을가진전자종이기술이사용되어질것으로예상됨. 초대형디스플레이를저원가에제작할수있을것으로기대되어, 각종대형 광고판및알림판등에사용되어질수있을것으로예상됨. ( 정지화상정보 디스플레이 )
8 제 2 장기술동향 전자종이요소기술및이슈사항 업계개발동향
9 기술동향 1. 전자종이요소기술및이슈사항 전자종이요소기술은아래표 2 와같이네가지로구분할수있음. [ 표 2] 전자종이요소기술분류 요소기술표시소자기술화소구동소자기술기판소재기술모듈기술 개발동향 - 전기영동 (electrophoretic) 방식, 토너 (toner) 방식, 트위스트볼 (twisting ball) 방식, 전기습윤 (electrowetting) 방식, 액정 (LC) 방식등여러가지기술이있음. - 응용제품군의다양화를위해컬러화가필수적으로요구됨 - 저전압구동가능물질, 고속응답가능물질및신뢰성필요. - 수동구동방식 (passive matrix) 이가능한경우, 원가적인측면에서큰장점을가짐. - 능동구동방식 (active matrix) 인경우화소의스위칭 (switching) 을위한소자형성기술 : 비정질실리콘박막트랜지스터, 저온다결정실리콘박막트랜지스터, 유기박막트랜지스터등이사용됨. - 향후저가격화를위해서는유기박막트랜지스터에대한필요성이대두되고있음. - 초기제품은유리를사용한판상의제품이지만향후유연한기판을사용하여플렉서블디스플레이로사용하려는연구가진행되고있음. - 플라스틱, 금속호일등의유연한기판을위한박막공정기술, 표면조도 (roughness) 개선기술, 보호막 (passivation) 기술개발등이요구됨. - 각각의전자종이기술에맞는구동방식선정과그에따른구동회로기술개발필요. - 특히계조표현을위한기술과저전압구동기술및저소비전력화기술의개발이필수적으로요구됨.
10 가. 컬러화 전자종이의컬러화가능여부는전자종이기술의응용분야를크게좌우 하게될것으로예상됨. 현재가장개발이많이이루어진 E-Ink 사기술의경우상판에컬러필터필 름을덮어서컬러를표현하는데, 가장일반적으로사용하는기술이며다양 한컬러를구현할수있음. 그러나이경우컬러필터사용으로인해제품단가가상승하고반사되는빛의양이감소함에따라, 전자종이본래의장점인저가격과좋은시인성이모두상쇄되어버리는단점이있어서바람직하지못함. 컬러필터사용시흰색기준으로빛의밝기가 1/3 로줄어들기때문에패널의백색도향상이중요한요소임. Bridgestone 사와 E-Ink 사의경우백색도를높이기위해 RGBW 컬러필터사용하기도함. Bridgestone 사의전자종이패널의경우입자의컬러화를통해서도전자종이구현이가능함. 이때, Two-tone 컬러패널의경우기존의흑백입자대신원하는컬러를주입하면가능하나멀티컬러의경우각각의픽셀에 RGB 컬러입자를주입하는기술의개발이필요함. SiPix 사의기술의경우, 하부 microcup 에컬러입자를바로프린팅 (printing) 으로주입할수있으므로컬러필터의사용없이컬러구현이가능할것으 로기대됨. 나. 계조표현 흑백모드표현만으로는전자종이의응용분야에제약이많이있으며, 실 제적인전자책등디스플레이로서의응용을위해서는적절한계조표현이
11 필요. 4 gray 또는 16 gray 이상의계조표현이기본적으로요구됨. 전기영동방식의경우, 입자이동에시간이걸린다는점을이용한시간분할 방식이나픽셀을구분하여공간분할방식에의해계조를표현가능. 다. 응답속도향상 현재전자종이기술로서가장앞선기술은 E-Ink 사의마이크로캡슐 (microcapsule) 형기술이나응답속도가느리다는치명적인단점이있음. 동영상구현이불가능한단점이있으므로향후응용에있어서많은제약이 있음. 현재이를개선하기위한연구가활발히진행되고있음. 응답속도측면에서는 Bridgestone, LG 전자그리고 KETI ( 전자부품연구 원 ) 에서많이연구되고있는분류체 (liquid powder) 를이용한토너방식 전자종이기술이유리할것으로예상됨. 이와아울러 Philips 에서나온벤처회사인 Liquavista 의전기습윤 (electro- wetting) 기술도고속응답특성을가지고있음. 라. 신뢰성향상 지속적인구동조건하에서도잔상이많이남지않으며, 지속적인고속구동시입자가깨지지않고안정적으로작동하는전자종이기술에대한연구가필요.
12 E-Ink 사의전기영동입자를이용한디스플레이는잔상제거관련추가연구 가필요하며, Bridgestone 사의분류체기술의경우도실제상용화를위해 서는입자안정성에대한연구가필요함. 마. 유기디스플레이용화소구동소자개발 전자종이기술은종이와같이시인성이좋은표시소자를개발하려는노력과함께가격또한종이처럼싼디스플레이를만들고자하는노력이동시에이루어지고있음. 초저원가구동소자개발및유연한유기디스플레이를위해서는유기박 막트랜지스터기술개발이필요함. 유기박막트랜지스터는향후현재디스플레이에사용되는비정질규소박막트랜지스터나저온다결정규소박막트랜지스터에비해저가에생산이가능할것으로기대되는기술이며, 향후 Roll-to-roll 공정적용이가능한차세대기술임. 특성이우수하고초저원가에생산되어지는디스플레이기술은향후유비쿼 터스 (ubiquitous) 디스플레이구현의핵심기술이될것으로예상됨. 바. 유연성기판소재개발 단기적으로는전자종이가종이와같은우수한시인성을가지는디스플레이를지칭하므로유리기판을사용하여판상형태의전자책등이만들어질것으로예상되지만, 향후에는종이처럼구부러져서이동이간편하며커다란크기의디스플레이가좁은공간만을차지하는롤업디스플레이 (roll-up display) / 플렉서블디스플레이 (flexible display) 의개발이요구되어질것으로예상됨.
13 이러한플렉서블디스플레이개발에있어서는유연한기판의사용이필수적이며, 현재 PES (polyether sulfone), PET (polyethylene terephthalate), 그리고 PEN (polyethylene naphthalate) 등의다양한플라스틱기판을사용한유연한전자종이에대한연구개발이활발히이루어지고있음.
14 2. 업계개발동향 가. 해외업계동향 (1) E-Ink 1997 년 MIT Media Lab. 에서나온벤처회사. 전기영동방식에서가장큰문제가되었던입자간뭉침이나침전을해결하 기위해비중을맞춘유체에전하를띤미립자를분산시켜투명하게코팅 하여 100~200 μm 의투명한캡슐을제작함. 초기에는푸른색유체에백색을띤 TiO2 입자를분산시켜서푸른바탕에흰글씨가나타나도록하였으나현재는투명유체에흰색과검은색의각기다른전하를띤입자를분산시켜흰바탕에검은글씨를표시하는방식으로바뀜. Toppan Printing 과손잡고 PET 기재에 ITO 공통전극층과 E-Ink microcapsule 층그리고접착제층을포함하는 Imaging film 을제조. Philips 와손잡고 E-Ink 를이용한전자종이모듈기술개발. [ 그림 1] E-ink 사의 Microencapsulated Electrophoretic Display
15 [ 표 3] E-Ink 사기술특성정리 Display Technology White State Contrast Reflectance Ratio Transflective Mono STN LCD (common PDA with touchscreen) 4.2 % 4.1 Transflective Mono TN LCD (common ebook with touchscreen) 4.0 % 4.6 Monochrome Cholesteric (with touchscreen) 11.5 % 3.5 E-Ink (with touchscreen) 31.7 % 10.8 E-Ink (without touchscreen) 41.3 % 11.5 Wall Street Journal Newspaper 64.1 % 7.0 cf) 반사율과명암비는 45o 에서조준된빛을사용하여전시표준에서측정. Sony 에서는 E-Ink 사의전기영동기술을이용한 LIBRIe 라는전자책을 2004 년일본시장에출시한바있음. [ 그림 2] Sony 와 E-ink 가공동개발한전자책 "LIBRIe" Seiko Watch 와 Seiko Epson Corp. 는 E-ink 사와공동으로전자종이를 이용한곡면형태의전자시계를개발하여 2005 년에발표함.
16 [ 그림 3] Seiko Watch 와 Seiko Epson 이공동개발한시계 최근들어 E-Ink 의단점으로알려진응답속도가많이향상되었으며 2007 년 SID 발표에서는동영상과컬러구현이가능한전자종이를발표함. [ 그림 4] E-Ink 사컬러및흑백전자종이제품 (2007 SID) SID 2007 에서는기존의패널보다명암비가향상된패널을선보였음. 백색반사도를향상시켜컬러필터를사용하였음에도불구하고컬러구현이자연스러웠으며, 응답속도를개선하여동영상구현이가능한수준에이름. 이를이용하여애니메이션을표현하는제품을시현함.
17 (a) 동영상 (b) 손목시계 (c) Motorola 저가핸드폰 [ 그림 5] E-Ink 사의다양한전자종이응용제품 (2) SiPix 전기영동방식디스플레이의하나로푸른유체에전하를띤백색입자를분산시켜전기장에따라이동하는원리로 E-Ink 사의전기영동디스플레이와원리적으로동일함. 차이점은 E-Ink 사의경우마이크로캡슐기술을이용하여입자간응집 (aggregation) 등을방지해주는것이며, SiPix 사의경우마이크로컵 (microcup) 을이용하여같은역할을수행하도록함. 마이크로컵은화소간에격벽을형성하여주는것으로스탬핑 (stamping) 방식에의해서형성이가능하여 Roll-to-roll 공정이가능한장점을가지 고있음. 마이크로컵은마이크로엠보싱 (microembossing) 이라는공정을통하여만들 어지며, 기존의노광과에칭공정등이필요없으며스탬핑방식으로간단 히제조할수있는장점을가짐. E-Ink 사의 microcapsule 에비교해서보다균일한형태의패턴을형성할수 있는장점이있음. 플라스틱기판사용시에도쉽게적용할수있는기술임.
18 잉크젯프린팅기술을이용하여색깔있는유체를프린팅하는방법을이용 하여컬러화를하려는연구가진행되고있음. 유체내에서움직이는전기영동방식이므로 E-Ink 사기술과같이응답속 도가느린단점이있음. [ 그림 6] SiPix 사의 Microcup Display 의구조 [ 그림 7] Microcup 의구조와 roll-to-roll 공정도 [ 그림 8] SiPix 의실시간게시판및시계
19 [ 표 4] SiPix 사 e-paper 주요특징 Eye-catching readability High contrast & reflective Wide viewing angle ~180o Multiple colors Black, red, green, blue, gold Ultra-low power - Bistable image remains with power removed - Low switching power Large from factor Custom size from 12" e-paper roll Flexible e-paper < 2 cm bending radius Durable No glass, endures? 1290 PSI Lightweight 22.5 mg/cm2 (film only) 2007 SID 에서는 ESL (Electronic Shelf Label), 가격표등의제품군을주 로선보임. 태양전지를적용시킨전자종이 다양한형태의 ESL, Price tag [ 그림 9] SiPix 사의다양한제품군 (3) Gyricon Media Xerox 에서분사된벤처회사로서 Gyricon 이라는 ball 형태의입자를전기장 하에서제어하는방식의전자종이기술개발회사임. Gyricon 은입자회전식화상표시장치에쓰이는 twist ball 을지칭하는이 름으로각기다른전하와색깔을가진반구가합쳐진형태의볼 (bichromal bead) 이전기장에의해서회전하는원리에의해디스플레이로기능함.
20 Gyricon 은 molten spray 법에의해제조되므로싼가격에제조되어질수 있으며, 50~100 μm 의크기를가짐. 상하판전극사이에투명한오일과함께분산되어지며, 전기장하에서회전 하여색을나타냄. 메모리성을가지고있으며, 다양한색깔의이색구를이용한컬러화가시도 되고있음. 2001 년 Gyricon Media 는 3M 과합작하여대량생산이가능한 Smart Paper 를개발함. 이를이용한안내표시소자인 Synchro Sign 이판매되어지고 있음. 응답속도가 300 ms 정도로느리고해상도를높게하기어려운단점이있음. [ 그림 10] Gyricon 사의 Twisting Ball 구조
21 [ 그림 11] Gyricon 의실시간게시판및 SyncroSign (4) Bridgestone 건식방식의전자종이기술. QR-LPD (Quick Response Liquid Powder Display) 기술을이용하여응 답속도가빠른전자종이기술임. 분류체 (liquid powder) 는분산성이매우좋아액체와같은유동성을가지 는고체입자임. 기존전기영동방식 (e.g. E-Ink 사, SiPix 사 ) 에비해서, 응답속도가 0.2 msec 정도로아주빠른장점이있으나구동전압이 200 V 정도로상당히높아 이를낮추기위한연구가많이진행되고있음. 컬러입자를위한컬러화연구가진행되어지고있음. SID 2006 에컬러표시가능한전자종이시제품발표.
22 [ 그림 12] 플렉서블 2 색컬러표시전자종이 ( 두께 0.29mm, 플라스틱기판사용, 대각 20cm, 해상도 82dpi, 적색과황색의 2 색표시가능 ) 최근 2007 년 SID 에서컬러전자종이를발표했으며, 기존패널과다른입 자, 패널, 구동기술개발로명암비를높인패널을발표하였음. 흑백전자종이의경우명암비 10:1 이고해상도는 XGA 급으로구현하였음. 구동전압은 80V 로다른형식의전자종이에비해다소높은폄임. [ 그림 13] Bridgestone 사의흑백전자종이
23 Visibility improved Conventional 개선전후비교 상판에 new layer 적용 격벽 : Black Top [ 그림 14] 명암비가개선된전자종이패널과 New Layer 적용 SID 2007 에서발표된패널은기존의구동방식과차별되는구동회로를적용 하였으며패널의반사도를높이기위한특수 Layer 를상판에적용한것이 특징. 또한명암비를높이기위해서격벽에 Black Top 기술을적용시켰음. 컬러전자종이의경우컬러필터를사용하였으며컬러필터배열은아래사 진과같이백색반사도를높이는방향으로설계되었음. 유리기판컬러전자종이 2007.5 (SID 2007) Toner display 13.1 inch (512 X 384) Color filter Information board, POP Glass and film substrate 4094 color Driving voltage : 80 V [ 그림 15] QR-LPD 컬러전자종이 (5) Liquavista Philips 에서나온벤처회사로전기습윤 (electrowetting) 기술을이용하여 전자종이를개발중.
24 전기습윤 (electrowetting) 이란유체가대전되었을때젖음성 (wettability) 에변화가생기는현상을말함. 하얀기판위에서색깔있는유체의퍼짐유무에따라색이표현되는원리. 응답속도가빨라동영상구현이가능한전자종이를개발할수있는장점 을가짐. 표시품질측면에서는아직많은개선이필요할것으로예상됨. [ 그림 16] Electrowetting Display 기술
25 (6) Iridigm MEMS (microelectromechanical system) 기술을이용하여전자종이기술 (imod (Qualcomm)) 개발중. imod 는표시하고자하는색에맞는금속간극을 MEMS 기술을이용하여 형성하고전기적으로두금속을접합시켰다분리시키면서빛의반사를조 절함. 색재현율등표시품질측면에서는개선의필요성이있음. [ 그림 17] imod 의작동원리 대형패널의제작은아직어려운문제인지소형주로핸드폰에응용할수 있는제품만전시되고있음. (7) Kent Display 콜레스테릭액정을이용한전자종이기술개발. 편광판과컬러필터가필요없으며, 상이한파장의빛을선택적으로반사하 여컬러를표현함. Kent display 에서는 cholesteric LCD 를이용한전자책을개발하여발표함.
26 [ 그림 18] Kent Display 의쌍안정성단색콜레스테릭 LCD 를이용한전자책 2007 년도 SID 전시회에서발표된제품은종전의제품과달리반사도및명 암비가개선된제품이며, 전자북을중심으로한제품응용을선보임. 또한 일부 USB 등의메모리디바이스에상용화된제품을발표하였음. 2007.5 (SID 2007) Ch_LCD SVGA (800 X 600, right side) 6.8 inch diagonal, 150 ppi C/R : 25:1 Reflectivity : 40% [ 그림 19] 상용화된 Kent Display 의제품
27 (8) NTERA Ltd.: NCD (NanoChromic Displays) NTera 의전기착색 (electrochromic) 디스플레이는종래의 WO3 등을이용한방식과는달리 nanoparticle TiO2 에산화 / 환원반응을색의변화로진단하는 viologen 을흡착시켜전기적으로산화 / 환원반응을일으켜색을표시함. [ 그림 20] NTera 사의 electrchromic display 의동작원리 [ 그림 21] NTera 의 electrochromic display 를이용한게시판과시계
28 나. 국내업계동향 (1) 삼성전자 E-Ink 사의패널을공급받아 2007 SID 에 40 인치흑백전자종이와 14.3 인치플렉서블컬러전자종이를발표하였음. [ 그림 22] 14.3 인치컬러전자종이 ( 좌측 ), 8.1 인치컬러전자종이 ( 우측 ) 14.3 인치전자종이는플렉서블컬러전자종이이며플라스틱기판을사용하였음. 해상도는 1030 X 750 이고, 명암비는 10:1, 반사도는 18%. 8.1 인치전자종이는유리기판의컬러전자종이이며해상도는 384 x 512 이고사이즈는 8.1 인치임. 또한 40 인치대형크기의전자종이를전시하여전자종이의대형 signage 로 의확장가능성을보여줌. ( 유리기판, 비정질실리콘트랜지스터사용 )
29 [ 그림 23] 공간분할방식으로계조를표현한삼성전자전자종이패널 (2) LG LG 종합기술원에서 Bridgestone 과같은건식분류체방식의전기영동전 자종이를개발중. 대전된고분자입자를이용하여전기영동특성을가지는입자를만듬. ITO 가코팅된 PET 기판위에제작하여 5.7 인치급플렉서블디스플레이구현. 반사율 32% 를얻었으며, 쌍안정성은 6 개월이상인것으로확인. 구동전압은높은편.
30 [ 그림 24] LG 분류체 SEM 이미지및구조도 [ 그림 25] 5.7 인치급플렉서블 PLD LG Philips LCD 는 E-Ink 사의 Imaging film 을이용하여 10.1 인치급전자 종이를개발함. 이경우, 비정질실리콘소자를 metal foil 위에제작하였으며, 해상도는 SVGA 급.
31 [ 그림 26] 10.1 인치 SVGA 급플렉서블 E-Book 디스플레이 [ 그림 27] 컬러전자종이 (14.1 인치 ) 와흑백전자종이 (6 인치 ) 그림 27 은금속호일을사용하여플렉서블전자종이를구현한사진이며해상도 640 X 400에사이즈는 14.1 인치임. 컬러전자종이로 4096 의색표현이가능하였음. 좌측은흑백전자종이로 6인치사이즈이며반사도는 35% 를나타내었음.
32 (3) 네오럭스 국내최초로 E-Ink 사의전기영동방식디스플레이기술을이용한제품시판. X 박스용 POP (point of purchase) 광고에활용하여큰호응을얻음. 주문제작방식이며, 체험용샘플키트도판매중. [ 그림 28] X 박스표지의 POP (point of purchase) 광고 (4) KETI Bridgestone 과같은건식분류체 (liquid powder) 를이용한전기영동방식 의입자를개발중에있음. 분류체를이용한전자종이기술은동영상구현가능측면에서크게각광 받을것으로예상됨. 빠른응답속도를가지면서구동전압이낮은전자종이에대한연구개발 이진행중.
33 (5) ETRI 전기영동방식의전자종이를개발중. 국내에서전자종이기술개발은정보통신부주관으로 2002 년부터 ETRI 를중심으로연구개발을수행하고있음. E-Ink 사기술과같이전기영동방식의 microcapsule 방식을이용한전자종이를개발하고있으며, 컬러화를목표로연구를진행하고있음.
34 제 3 장응용분야 개인휴대용저가단말기 플렉서블디스플레이 정보표시판
35 응용분야 E-Ink 사가전기영동형마이크로캡슐을이용한전자종이기술을개발하고 시제품을출시한이래, 다양한전자종이기술들이선보였으며제품화가능 성을보여주었음. 전자종이는미래디스플레이분야에있어서새로운응용분야를창출할수 있는차세대디스플레이기술로각광을받고있음. 전자종이가적용가능한분야로는크게세가지가있을것으로예상됨. 첫번째는개인휴대가가능한저가용정보단말기이며, 두번째는휴대용플렉서블디스플레이구현을위한표시소자로서의응용이며, 세번째는공공장소및상업용도의 signage 와같은대형, 저소비전력화상정보디스플레이용표시소자로서의응용임. 1. 개인휴대용저가단말기 전자종이가시장에선보이는가장첫형태가될것으로예상됨. 전자책, 전자신문, 전자잡지, 전자사전및전자종이핸드폰등다양한 형태로선보이고있음. 2004 년 Sony 가일본시장에출시한전자책임 LIBRIe 에는상업적으로성공 적이지못하였으나, 최근출시된전자종이를이용한전저책들은단말기판
36 매만이아닌컨텐츠공급에주안점을두는비즈니스모델을채택함으로써 상당히성공적인시장진입을이루었음. 미국시장에서 Sony 가 Reader 라는제품을, irex 도전자신문등의컨텐츠 를위한 iliad 라는전자단말기출시함. (a) [ 그림 29] Sony 의 Reader 단말기 (a) 및 irex 사전자종이단말기 (b) (b) 특히모토로라는새로운분야개척에적극적인모습을보이고있으며, E-Ink 사의전자종이에부한신뢰성문제점을주변회로 / 구동기술로만회함. 모토로라는이를실제제품에이용하여, 2006 년 11월인도에서 MOTOFONE F3 이발매되었으며현재까지 1000 만대정도의매상을올리고있음. [ 그림 30] Motorola 의 Motofone
37 2. 플렉서블디스플레이 플렉서블디스플레이를위한표시모드로는 LCD, 유기 EL, 전자종이등이모두검토및연구개발되고있으나, 실제시장에는플라스틱기판에전자종이를표시모드로이용한형태의플렉서블디스플레이가가장먼저선보일것으로예상됨. 2006 년 Display Search 사가예측한플렉시블디스플레이시장규모는초기 E-ink 방식에기반한제품으로부터형성되는 16M$ 의소규모시장으로시작하여, 매년 300 ~150% 의성장률을기록하여 2010 년에는 536M$ 의시장을형성하고, 2015 년에는 1,927M$ 규모의시장을형성할것으로예측함. [ 그림 31[ 플렉시블디스플레이시장전망 ( 출처 : DisplaySearch, 2006) 특히다양한방식의플렉서블디스플레이중, 플렉서블 OTFT/E-Paper 디스플레이가가장먼저시장을형성할수있을것으로예상되고있는데, Display research 는전자종이시장이 2013 년에약 4억불에이를것으로예상하고있음.
38 [ 그림 32] Flexible display 향후시장전망 ( 출처 : 2006 DisplaySearch 발표자료 ) Philips 는 Polymer Vision 이라는벤처를세워서플라스틱기판위에유기 박막트랜지스터 (organic thin film transistor) 를구동소자를사용하여 E-ink 사의표시소자를이용한전자종이를개발하여상업화시도중. [ 그림 33] Polymer Vision 의 Roll-up display Plastic Logic Ltd 도플라스틱기판과박막트랜지스터를사용하여전자종 이를생산하려고함.
39 [ 그림 34] Plastic Logic 의전자종이디스플레이
40 3. 정보표시판 종래의디스플레이기술보다가격이훨씬저렴하고, 종이에가까운편안한시인성을실현할수있다는점그리고화면정보를갱신할때만전력이소비되는특성으로인하여전력소모가극히적으며따라서부가적으로전지만이용해서도장시간구동이가능하여전원설비가없는장소에서도자유롭게설치할수있는장점등으로인해정보표시판으로의응용이다양하게시도됨. 일본 Toppan printing 은센다이시교통국의협조를얻어지하철센다이역에 72인치형전자종이를설치하고디지털 signage 를이용한정보발신과광고표시의실증실험을실시함. (2007 년 12월 3일부터 9개월간 ) 공동실험기업으로는가와가타신보사, 산토리, 센다이교통등이있음. 전자종이사양은세로 954.25mm, 가로 1539.4mm, 대가 72인치이며, 세로 5장과가로 4장의전자종이를어레이형태로배치, 화소크기는 4mm 4mm 이며, 총화소의수는 240 384 임. 표시모드는 E-Ink 사의전기영동방식이용.
41 [ 그림 35] 센다이역의전자종이표시장치 일본미츠코시백화점은긴자점매장에서상품관리를위해전자종이와무선 RFID 를사용한점포운용실증실험을수행. 컬러전자종이를이용하여전자가격표를부착한진열대를준비하고시착실에놓여있는터치패널식단말기를사용하여고객에게상품별가격과재고정보를바로알수있도록함.
42 참고문헌 1. 전자종이, 2005. 11. 한국과학기술정보연구원 2. 입자기술에기반한 E-Paper 기술동향, 이미정, 한정인, 문대규, 천성일, 전자부품연구원 3. E-Paper 산업동향, 박이순, 한윤수, 첨단디스플레이제조공정및장비연구센터 4. 전자종이기술, 제 26호, 2004. 10. 한국과학기술정보연구원 5. 전자페이퍼, Killer Application 발굴전략과사례, 2004. 11. 한국과학기술정보연구원 6. SID 2006 Digest 7. SID 2007 Digest 8. 플렉서블디스플레이기술및시장 (2007~2017), 디스플레이뱅크 9. www.e-ink.com 10. www.research.philips.com 11. www.polymervision.nl 12. www.sipix.com 13. www.bridgestone.co.jp 14. www.irextechnologies.com
저자소개 이용욱 서울대학교재료공학박사 현전자부품연구원선임연구원 박종규 현한국과학기술정보연구원동향정보분석팀선임연구원