KAIST, 맥신 나노기술로 세탁 가능한 투명 플렉시블 OLED 개발

맥신 기반 OLED 디스플레이 개념도(KAIST 제공)/뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 맥신 나노기술로 세탁 가능한 투명 플렉시블(구부러지는) OLED 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 나노종합기술원 이용희 박사팀과 맥신 나노기술을 활용해 물에 노출돼도 뒷배경을 보이며 빛을 발광하는 방수성 투명 플렉시블 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다고 28일 밝혔다.

2차원 맥신(MXene) 소재는 높은 전기 전도도와 투과도를 보이고 용액공정을 통한 대규모 생산성 등의 매력적인 특성을 가진 전도성 소재다.

하지만 대기 중 수분이나 물에 의해 전기적 특성이 쉽게 열화돼 고수명의 전자장치로 활용되는데 한계가 있었고, 이로 인해 정보 표시가 가능한 매트릭스 형태로의 시스템화 단계까지 이뤄지지 못한 상황이다.

이에 연구팀은 수분이나 산소에 의해 산화되는 것을 방지하는 인캡슐레이션 전략을 통해 환경적으로 견고한 고수명의 맥신 기반 OLED를 개발했다.

연구팀은 수분에 의한 맥신의 전기적 특성 열화 메커니즘을 분석하는 데 주목하고, 이중층 구조로 인캡슐레이션 박막을 설계했다.

또 물속에서도 열화 없이 세탁이 가능하도록 최상부에 수십 마이크로미터(μm, 1μm=100만분의 1m) 두께의 얇은 플라스틱 필름을 부착했다.

이를 통해 적색 맥신 기반 OLED의 경우 2000시간의 대기보관수명(70% 휘도유지), 1500시간의 대기 구동수명(60% 휘도유지), 1.5㎜ 수준의 낮은 곡률 반경에서 1000회 이상을 견디는 유연성을 확보할 수 있었다.

이밖에 6시간 동안 수중에서도 그 성능(80% 휘도)이 유지됐다.

이 밖에도 연구팀은 맥신 기반 OLED를 수동 매트릭스(passive-matrix) 형태로 제작함으로써 글자나 모양 표시가 가능한 투명 디스플레이를 시연했다.

정소영 KAIST 전기및전자공학부 박사과정

정소영 KAIST 전기및전자공학부 박사과정은 “맥신 OLED의 신뢰성 향상을 위해 이에 적합한 인캡슐레이션 구조 및 공정 설계에 집중했다”며 “맥신 OLED를 매트릭스 타입으로 제작해 간단한 문자나 모형을 표시함으로써 투명 디스플레이 분야에 맥신이 응용될 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다.

최경철 KAIST 교수

최경철 교수는 “이번 연구가 맥신의 다양한 전자소자로의 응용에 가이드라인이 될 뿐 아니라 투명 플렉시블 디스플레이가 요구되는 차량용 디스플레이, 패션, 기능성 의류 등 다양한 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 예상된다"며 "중국의 OLED 기술과의 격차를 벌리기 위해서는 이러한 새로운 OLED 융합 신기술이 계속 개발돼야 한다"고 강조했다.

과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터 사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 결과는 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 `에이씨에스 나노(ACS nano)' 전면 표지논문으로 지난 13일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr