25% 늘려도 선명…스트레처블 디스플레이 개발

KAIST·기계연 공동 연구진

한국과학기술원(KAIST)과 한국기계연구원 공동 연구진이 개발한 옥세틱 메타 구조를 이용한 스트레처블 디스플레이의 모식도. 한쪽 방향으로 잡아당겨도 모든 방향으로 디스플레이가 늘어나며 이미지 왜곡을 최소화한다./한국과학기술원

국내 연구진이 영상 왜곡 없는 스트레처블 디스플레이를 개발했다. 산업계가 주목하는 차세대 디스플레이 기술인 스트레처블 디스플레이의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대를 모은다.

배병수 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 교수가 이끄는 연구진은 한국기계연구원과 공동으로 메타 구조를 활용해 화면을 25% 늘리더라도 영상 왜곡은 없는 스트레처블 디스플레이 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

스트레처블 디스플레이는 잡아당겼을 때 늘어나는 영상 장치다. 공간활용가 우수하고 사람의 몸처럼 곡면이 있는 공간에서도 사용할 수 있다는 장점이 있다. 차세대 디스플레이 기술로 접을 수 있는 폴더블, 돌돌 말 수 있는 롤러블의 뒤를 이어 전 세계 산업계가 주목하고 있다.

현재 스트레처블 디스플레이는 대부분 신축성이 뛰어난 엘라스토머를 사용해 제작한다. 엘라스토머는 고무처럼 탄성을 갖는 고분자 소재를 말한다. 하지만 엘라스토머 기반 디스플레이는 잡아당기는 과정에서 영상이 왜곡된다는 단점을 극복하지 못하고 있다.

연구진은 이 같은 단점을 극복하기 위해 ‘옥세틱 메타 구조’에 주목했다. 옥세틱 메타 구조는 엘라스토머와 달리 한쪽 방향으로 잡아당기더라도 모든 방향으로 늘어나는 특성을 갖고 있다. 다만 옥세틱 메타 구조는 빈 공간이 많아 안정성이 떨어진다는 문제가 있다. 빈 공간을 채우면 모든 방향으로 함께 늘어나는 특성이 사라진다.

연구진은 옥세틱 메타 구조에 엘라스토머를 결합해 빈공간을 최소화하는 전략을 사용했다. 엘라스토머는 내부에 머리카락 두께의 4분의 1 수준인 25㎛(마이크로미터·1㎛는 100만 분의 1m) 직경의 유리섬유 다발로 만든 직물을 채워 빈 공간이 없도록 했다.

그 결과, 옥세틱 메타 구조는 가로 방향과 세로 방향의 신축성이 같은 특성을 유지하면서도 이미지 왜곡을 최소화하는 것으로 나타났다. 화면을 최대 25% 늘리더라도 이미지 왜곡이나 해상도 저하 없는 선명한 영상을 그대로 구현했다. 연구진은 옥세틱 메타 구조와 엘라스토머 소재의 탄성률 차이가 특성 유지에 중요한 역할을 한다고 분석했다.

배 교수는 “옥세틱 메타 구조를 활용한 이미지 왜곡 방지는 스트레처블 디스플레이 구현에 핵심적인 기술이지만, 표면에 빈 공간이 많아 기판으로 활용하는 데에는 어려움을 겪고 있었다”며 “이번 연구는 왜곡 없는 고해상도 스트레처블 디스플레이의 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난달 20일 소개됐다.

참고 자료

Nature Communications(2024), DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51516-1

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