충북대·KAIST 연구팀, 초고유연 OLED '봉지 기술' 개발

(왼쪽부터) 권정현 충북대 교수와 김택수 KAIST 교수. 한국연구재단 제공

유기발광다이오드(OLED)를 제조할 때 중요한 공정 중 하나가 '봉지 공정'이다. 봉지 공정이란 제조 과정에서 산소와 수분이 유기물에 침투하지 못하도록 OLED를 특수한 봉지로 밀봉해 제품의 수명을 높이는 공정이다. 국내 연구진이 초고유연 봉지 기술을 개발해 웨어러블 디스플레이 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.  

한국연구재단은 권정현 충북대 교수 연구팀과 김택수 KAIST 교수 연구팀이 초고유연 봉지 기술을 기반으로 웨어러블 기기에 적용할 수 있는 OLED를 개발했다고 25일 밝혔다.

웨어러블 기기를 향한 수요가 늘어나면서 OLED의 가능성이 크게 주목받고 있다. OLED는 유연성, 무게, 에너지 효율성에서 뛰어나 차세대 웨어러블 및 접이식 디스플레이에 적용하기 적합하기 때문이다.

하지만 OLED는 수분과 산소에 민감해 열, 습도 등에 의해 성능과 수명이 쉽게 저하되는 문제가 있다. 이같은 이유로 OLED를 외부 환경으로부터 보호할 강력한 봉지 기술이 반드시 필요하다.

무기 재료나 유기 재료를 기본으로 형성되는 기존 봉지 기술은 웨어러블 기기 응용에 필요한 유연성과 환경 안정성을 갖추지 못했다. 무기 재료는 부서지기 쉬워 기계적 변형에 약하고, 유기 재료는 수분을 충분히 차단하지 못하기 때문이다. 

연구팀은 기존 봉지 기술의 한계를 뛰어넘는 유·무기 하이브리드 멀티배리어 구조를 개발했다. 유기 재료와 무기 재료를 합쳐 하이브리드 봉지를 만든 것이다. 연구팀은 알루미늄 산화물과 실란계 유·무기 하이브리드 폴리머층을 번갈아 쌓아 봉지를 구성했다. 실란은 실리콘과 수소 원자로 구성된 무기 화합물을 가리킨다. 

기존의 봉지 기술은 외부 스트레스에 약했지만 연구팀이 개발한 멀티배리어 구조는 인장성이 높다. 멀티배리어 구조는 기존 무기 재료의 한계를 뛰어넘는 2.8%의 연신율을 보이며 유연성을 입증했다. 또 습도가 높은 조건에서도 안정적인 물질 특성을 유지했다. '

권 교수는 “실제 상용화 가능한 초고유연 고신뢰성의 다층 봉지 기술을 확보했다”라면서 “앞으로 본 기술을 활용해 웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 스트레처블 디스플레이 등 다양한 프리폼 유기전자소자 분야에서 활용될 것을 기대한다”고 밝혔다.

<참고자료>
-https://doi.org/10.1002/adfm.202411802

[이채린 기자 rini113@donga.com]