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KAIST, 2방향 이상으로 변환하는 스트레처블 OLED디스플레이 개발

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KAIST, 2방향 이상으로 변환하는 스트레처블 OLED디스플레이 개발

“기존 스트레처블 기판 제조공정 그대로 활용” 개가

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KASIT연구팀이 2방향으로 늘어뜨릴 수 있는 스트레처블 디스플레이를 개발했다. 개발 주역인 임명섭박사(왼쪽부터), 남민우 박사과정, 최경철 교수 팀. 사진=KAIST
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KAIST연구진이 개발한 기둥 구조가 있는 플렉서블 기판과 단단한 기판이 결합된 형태의 기판 설명도 및 실제 기판 사진. 사진=KAIST

KAIST (총장 신성철)는 이 대학 최경철 전기및전자공학부 교수팀이 높은 신축성을 갖는 유연한 기둥과 멤브레인 형태가 결합된 새로운 스트레처블 기판을 개발했다고 25일 발표했다.

연구팀은 스트레처블 전자 소자의 핵심 부품 기술이 될 수 있는 이 기술을 활용한 스트레처블 유기발광다이오드(OLED)를 제작해 높은 유연성과 신축성을 갖는 새로운 스트레처블 디스플레이 기술을 개발했다.

임명섭 박사와 남민우 박사과정이 주도한 이번 연구는 나노 분야 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 1월 28일 자 온라인판에 게재됐다. 논문명은 ‘스트레스 완화를 위한 탄력 기둥 배열을 갖춘 2차원 신축성 유기 발광 다이오드(Two-dimensionally stretchable organic light-emitting diode with elastic pillar arrays for stress-relief)’다.

이 스트레처블 디스플레이 기술은 한 방향으로만 구부리거나 접는 기존의 플렉서블 OLED 디스플레이의 기술을 뛰어넘어 두 방향 이상으로 변환할 수 있다. 이에 따라 웨어러블, 사물인터넷, 인공지능, 차량용 디스플레이에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 주목받고 있다.
최근 자유롭게 늘어날 수 있도록 OLED 소자와 디스플레이에 신축성을 주는 방법이 연구돼왔다. 그러나 모든 재료를 신축성 있는 재료로 바꾸는 방식은 효율이 낮아 상용화가 어렵고 패턴을 형성하기 어렵다는 한계가 있다. 기판을 먼저 늘리고 난 뒤 다시 원래대로 복원해 얇은 주름을 형성하는 방식의 스트레처블 OLED는 효율이 높고 안정적이라는 장점을 가지는 반면 주름 형태가 일정하지 않고 신축에 따른 화면의 왜곡현상을 보이는 단점을 극복해야 하는 과제를 안고 있었다.

최 교수 연구팀은 높은 휘도와 신축성을 가지는 디스플레이 구현을 위해, 단단하게 패턴화된 기판과 신축 시 이 기판에 가해지는 힘이 최소화할 수 있는 기둥구조가 형성된 유연 기판의 결합을 통해 새로운 형태의 핵심 부품 기술인 스트레처블 기판을 개발했다. 휘도는 단위 면적당 밝기의 정도를 말한다.
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최경철 KAIST 교수팀이 개발한 신축성 OLED의 신축에 따른 휘도와 전류특성 및 다양한 스펙트럼을 가지는 신축 유기발광 다이오드. 사진=KAIST


연구팀은 개발된 스트레처블 구조 기판과 기존 공정을 그대로 활용해 신축성 있는 OLED 디스플레이를 구현했다. 기존 공정을 그대로 활용하더라도 새로운 스트레처블 기판 부품 기술을 활용하면 스트레처블 디스플레이를 구현할 수 있다는 것을 증명했다. 이는 기존의 스트레처블 디스플레이 기술이 기존 공정을 활용할 수 없다는 단점을 극복한 것이다.

개발된 신축성 OLED 디스플레이는 실제 소자에 걸리는 기계적 스트레스가 거의 없어, 화면의 왜곡이나 급격한 휘도 변화 없이 안정적인 소자 구동이 가능하다. 또한, 발광 빛의 각도 의존성이 없어 다양한 스트레처블 디스플레이 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 기대된다.

남민우 연구원은 “새로운 물질의 개발이 아닌 상용화된 공정 및 물질을 사용해 새로운 스트레처블 기판 위에 OLED 디스플레이를 구현했다”라며 “기존의 스트레처블 디스플레이 연구가 가지는 단점들을 뛰어넘어, 상용화될 수 있는 스트레처블 부품 기술을 개발하고자 했다”라고 말했다.

최경철 교수는 “제작된 스트레처블 기판을 활용하면 스트레처블 OLED, 마이크로LED, 센서 등을 구현할 수 있으며, 바이오 및 의료 분야와 결합한 다양한 치료 분야에 적용할 수 있다”라며 “스트레처블 및 웨어러블 전자 소자 및 전자약 기술 발전에 도움이 되기를 바란다”라고 말했다.


이재구 글로벌이코노믹 기자 jklee@g-enews.com