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높은 신축성에 면을 잡아당겨도 성능을 유지할 수 있는 신개념 스트레처블 디스플레이가 국내에서 개발됐다.
이 디스플레이는 골프공의 표면처럼 반복적으로 파인 구조를 도입, 실제 닿는 유효 면적을 줄여 면과 면 사이의 점착력을 줄이는 아이디어를 기반으로 개발됐다.
KAIST는 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 동아대 문한얼 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자 연구본부와 협력해 초기 발광 면적비와 고신축성을 동시에 갖는 유기발광다이오드(organic light-emitting diode·이하 OLED) 디스플레이를 개발했다고 10일 밝혔다.
기존의 신축형 디스플레이는 초기 발광 면적비 등 성능과 신축성을 동시에 확보하기 위해 발광하는 부분을 단단한 고립구조에 위치시켜 신축 시에도 기계적 변형 없이 성능을 유지하도록 했다.
이때 커넥터 부분은 말굽 모양 등의 구부러진 형태로 구성해 신축에 따라 용이하게 변형할 수 있게 한다.
통상적으로 이 같은 구조는 이차원 평면상에 한정되는데, 이 경우 구부러진 연결 커넥터에 필요한 공간 확보를 위해선 전체 면적대비 발광 면적의 비율을 줄여야 하는 한계를 보였다.
이와 달리 공동연구팀은 2차원 평면에 국한하지 않고, 구부림 연결 커넥터가 힌지(경첩)형 회전과 인장을 동시에 활용할 수 있는 3차원 높이 교차 구조를 제안, 잡아당기지 않은 초기 상태에서 85%의 발광 면적비와 40%의 최대 시스템 신축성을 동시에 갖는 OLED 디스플레이 기술을 구현했다.
연구과정에서 공동연구팀은 반복적인 동작과 곡면이 변형되는 과정에서도 안정적으로 성능을 유지하는 결과도 확인했다.
이전에 시도하지 않았던 개념이라는 점에서 연구과정이 처음부터 순조로웠던 것은 아니다.
가령 초박막 OLED가 신축하는 과정에서 높이가 변할 때 극복해야 할 OLED 기판과 신축성 플랫폼 사이의 점착력이 생각보다 큰 점은 팝업 돼야 할 초박막 OLED가 설계대로 부양되지 못하고, 무질서하게 바닥에 붙는 현상으로 이어졌다.
하지만 공동연구팀은 골프공의 표면처럼 반복적으로 파여 있는 구조를 도입, 실제 닿는 유효 면적을 줄여 면과 면 사이의 점착력을 현저히 줄이는 아이디어로 이 같은 문제를 해결했다.
고안한 아이디어로 OLED 디스플레이를 설계했을 때, 완벽하게 동작하는 신축형 디스플레이를 구현하는 것이 가능했다는 게 공동연구팀의 설명이다.
유 교수는 “높은 발광 면적비와 우수한 신축률을 동시에 갖춘 신축 OLED 기술의 확보는 신축형 디스플레이 기술의 난제를 해결하는 데 필요한 중요한 열쇠”라며 "아이디어 입안에서부터 아이디어를 성공적으로 구현하기까지 김수본 박사의 집념 어린 연구와 ETRI, 동아대의 협력이 큰 역할을 했다”고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 사업 및 중견연구자사업, 한국전자통신연구원 연구운영비 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr
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