KAIST, 디스플레이 구동 가능한 OLED 전자 섬유 개발

패션·기능성 의류 등 다양한 분야 적용 기대

연구팀이 개발한 RGB OLED 전자 섬유가 실제 일상복에 위빙된 모습. [사진 제공 = KAIST]

입는 옷에 유기발광다이오드(OLED) 화면을 넣을 수 있는 길이 열렸다.

12일 한국과학기술원(KAIST)은 최경철 전기및전자공학부 교수 연구팀이 정보 출력이 가능한 OLED 전자 섬유를 개발했다고 밝혔다. 전자 섬유는 실제 입을 수 있는 형태의 소자다.

전자 섬유는 최근 차세대 폼 팩터로 주목받고 있다. 기존 2차원 평면 소자와 다르기 때문이다. 전자 섬유는 인체의 다양한 움직임에 순응하고 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공하는 1차원 구조로 되어 있다. 특히 빛을 방출하는 전자 섬유는 패션, 기능성 의류, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 응용 잠재력에 많은 주목을 받고 있다.

다만 지금까지 전자 섬유는 의복에 부착된 디스플레이로 활용되기엔 부족했다. 전기광학적 성능이 아쉽거나 단순히 소자 단위로만 연구가 진행됐기 때문이다. 현재까지 개발된 전자 섬유는 대부분 종횡비가 긴 2차원 평면 단위에서 연구가 이루어져 응용 기술 개발에 어려움이 있었다.

반면 최 교수 연구팀은 OLED 전자 섬유 디스플레이 구현을 위해 높은 전기광학적 성능 구현과 함께 주소 지정 체계 구축에 주목했다. 연구팀은 먼저 300 마이크로미터(μm) 직경의 원통형 섬유 구조에 적합한 RGB 인광 OLED 소자 구조를 설계했고 연구팀이 보유한 원천기술인 딥 코팅 공정을 활용해 평면 OLED 소자에 버금가는 수준의 OLED 전자 섬유를 개발했다.

특히 연구팀은 고효율을 얻을 수 있는 인광 OLED를 섬유에 성공적으로 구현했다. 최고 1만 cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 60 cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전류 효율을 보였다. 이는 기존 기술 대비 약 5배 이상의 전류 효율에 해당하는 수치다.

또 연구팀은 OLED 전자 섬유를 기반으로 안정적인 디스플레이 구동을 위해 OLED 전자 섬유 위에 접촉 영역을 설계해 직조된 주소 지정 체계를 구축했다. 그리고 문자와 같은 정보를 디스플레이 해 실제 입을 수 있는 기능성을 확인했다.

최 교수 연구팀 관계자는 "연구팀이 개발한 전자 섬유는 디스플레이라는 표시 장치 관점에서 반드시 요구되는 밝은 밝기와 낮은 전력 소모를 위한 높은 전류 효율, 낮은 구동 전압, 그리고 주소 지정성을 갖췄다"고 평가했다.

한편 이번 연구 성과는 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 3일 전면 표지 논문으로 게재됐다.

[이종화 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]