웨어러블 OLED 세탁해서 사용한다…효율·수명 모두 향상

다기능성 봉지막이 포함된 섬유기반 OLED 구조. 전용민 가천대 교수 제공

비가 오거나 햇빛이 뜨거운 날씨에도 높은 광효율을 유지하고 세탁까지 가능한 OLED 전자섬유 기술이 개발됐다. 야외환경에서 착용할 수 있는 디스플레이, 전자약 등 활용이 촉진될 전망이다.

한국연구재단은 권정현 충북대 반도체공학부 교수, 전용민 가천대 의공학과 교수, 전헌수 서울대 물리천문학부 교수 공동연구팀이 가혹한 환경에서도 신뢰성을 유지하면서, 73% 이상 광 추출 효과가 있는 섬유기반 웨어러블 OLED를 개발했다고 20일 밝혔다.

섬유기반 웨어러블 OLED 기술은 현재 야외에서 사용하기에는 광효율이 낮고 고온, 강한 자외선 등에 매우 민감해 발광 특성을 잃기 쉽다. 수분에도 취약해 세탁할 수 없는 점 등이 실용화의 큰 장벽이었다.

연구팀은 먼저 다기능성 봉지막(OLED 제조 과정에서 산소와 수분이 침투하지 못하도록 밀봉하는 단계) 핵심기술을 개발했다. OLED 소자가 방출하는 빛을 효과적으로 추출하기 위한 광추출 기판을 만들었으며, 이온빔 처리를 통해 얻은 거친 표면에 수용성 층을 코팅해 우수한 균일성과 쉬운 전력 제어로 표면의 초소수성(물에 젖지 않는 성질)을 달성했다.

해당 기판 위에는 나노층화 기반 분산 브래그 반사경과 기능성 폴리머를 기반으로 다중 장벽 필름을 제작, 가스확산장벽과 자외선 필터 역할을 동시에 부여했다.

이번 연구의 다기능성 봉지막 기술 성능은 수증기 투과율이 일반 OLED 패널에 요구되는 고성능을 충족했고, 자외선 투과율은 3% 미만을 달성했다.

또 개발된 섬유기반 OLED의 특성 및 수명을 종합적으로 평가했을 때 광효율은 73%, 수명은 4배 이상 증가한 것으로 나타났다.

전용민 교수는 “실제 상용화가 가능한 수준의 섬유기반 웨어러블 OLED 성능 및 신뢰성을 확보한 데 의의가 있다”며 “다양한 유기소자들에도 적용 가능한 원천기술로 향후 섬유기반 유기 전자약, 유기 태양전지, 유기 광센서 등 다양한 분야에도 활용 가능할 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 재료 및 응용 분야 대표 권위지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'에 지난해 12월 게재됐다.

이인희 기자 leeih@etnews.com