“40% 쭉 늘어난다” KAIST, 3차원 스트레처블 OLED

동아대·ETRI 공동 연구개발 성과
“초기상태 85% 높은 발광 면적비”

국내 연구진이 잡아당겨도 초기 성능을 그대로 유지하는 신개념 스트레처블 디스플레이를 개발했다.

KAIST는 유승협(사진) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 문한얼 동아대 반도체학과 교수 연구팀, 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자 연구본부의 연구팀과 협력을 통해 세계 최고 수준의 높은 초기 발광 면적비와 고신축성을 동시에 갖는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이를 구현했다고 10일 밝혔다.

기존 신축형 디스플레이에서는 성능과 신축성을 동시에 확보하기 위해, 발광하는 부분은 단단한 고립구조에 위치해 신축 시에도 기계적 변형 없이 우수한 성능을 보이도록 하고, 이들을 연결하는 커넥터 부분은 말굽 모양 등의 구부러진 형태로 구성해 신축에 따라 용이하게 변형할 수 있게 한다. 통상적으로 이들 구조는 이차원 평면상에 한정되는데, 이 경우 구부러진 연결 커넥터에 필요한 공간 확보를 위해 전체 면적 대비 발광 면적의 비율을 불가피하게 희생해야 하는 한계점이 있다.

공동 연구팀은 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 신축률을 동시에 갖는 OLED 디스플레이 기술을 달성했다.

이와 동등한 수준의 신축형 디스플레이를 2차원에 한정된 구부림 연결 커넥터를 통해 구현할 경우, 약 500% 인장이 가능한 연결 커넥터가 있어야 가능할 정도의 우수한 결과다. 또 반복적인 동작과 곡면 변형에서도 안정적으로 성능을 유지하는 결과를 확인했다.

연구팀은 마치 골프공의 표면처럼 반복적으로 파여 있는 구조를 도입해 실제 닿는 유효 면적을 줄임으로써 면과 면 사이의 점착력을 현저히 줄이는 아이디어를 제시, 실험적으로 구현했고 이를 적용해 설계한 대로 완벽하게 동작하는 신축형 디스플레이를 구현하는 데 성공했다.

유 교수는 “높은 발광 면적비와 우수한 신축률을 동시에 가능하게 하는 신축 유기발광 다이오드 기술의 확보는 신축형 디스플레이 기술의 난제를 해결하는 중요한 열쇠”라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 6일자로 게재됐다. 구본혁 기자

nbgkoo@heraldcorp.com