요약
OLED에 적용 가능한 새 스트레처블 기판 개발됐습니다. 연구진은 단단하지만 패턴을 통한 구조적으로 신축성 있는 기판을 개발하고 그 위에 유기발광소자(OLED)를 형성하고 스트레처블 디스플레이를 완성했습니다. 다양한 연신이나 휨에 따라 기판 소재에 작용하는 기계적 스트레스가 덜 전달 되게끔 하는 기둥구조를 통해 신뢰성 있는 소자 동작이 가능하도록 했습니다.
KAIST 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 높은 신축성을 갖는 유연한 기둥과 멤브레인 형태가 결합한 새로운 스트레처블 기판을 개발했습니다. 스트레처블 전자 소자의 핵심 부품 기술이 될 수 있는 이 기술을 활용해 연구팀은 스트레처블 OLED(유기발광다이오드)를 제작해 높은 유연성과 신축성을 갖는 새로운 스트레처블 디스플레이 기술을 개발했습니다. 해당 연구는 <Nano Letters>에 게재됐습니다.
- 스트레처블 디스플레이 (Stretchable Display)
화면이 탄력적으로 늘어나는 차세대 디스플레이. 기존 플렉시블 OLED는 화면을 구부리거나 접는 등 한 방향으로만 변형할 수 있었지만 늘어나는 OLED는 두 방향 이상으로 변형이 가능한 디스플레이입니다.
- 유기 발광 다이오드(OLED)
소자 자체가 스스로 빛을 내는 자체 발광 디스플레이로 수백 나노 두께로 휘고 접히는 플렉시블 및 웨어러블 디스플레이에 응용이 가능한 디스플레이입니다.
두 방향 이상 구부러지는 스트레처블 디스플레이
스트레처블 디스플레이 기술은 한 방향으로 구부리거나 접는 기존의 플렉서블 OLED 디스플레이의 기술을 뛰어넘어 두 방향 이상으로 변환할 수 있습니다. 이에 따라 웨어러블, 사물인터넷, 인공지능, 차량용 디스플레이에 적합한 차세대 디스플레이 기술로 주목받고 있습니다.
최근 자유롭게 늘어날 수 있도록 OLED 소자와 디스플레이에 신축성을 주는 방법이 연구돼왔습니다. 하지만 모든 재료를 신축성 있는 재료로 바꾸는 방식은 효율이 낮아 상용화가 어렵고 패턴을 형성하기 어렵다는 한계가 있습니다. 기판을 먼저 늘리고 난 뒤 다시 원래대로 복원해 얇은 주름을 형성하는 방식의 스트레처블 OLED는 효율이 높고 안정적이지만 주름의 형태가 일정하지 않고 신축에 따른 화면의 왜곡이 있습니다.
최 교수 연구팀은 높은 휘도와 신축성을 가지는 디스플레이 구현을 위해 단단하게 패턴화된 기판과 신축 시 이 기판에 가해지는 힘이 최소화할 수 있는 기둥구조가 형성된 유연 기판의 결합을 통해 새로운 형태의 핵심 부품 기술인 스트레처블 기판을 개발했습니다. 참고로 휘도는 단위 면적당 밝기의 정도를 말합니다.
연구팀은 개발된 스트레처블 구조 기판과 기존 공정을 그대로 활용해 신축성 있는 OLED 디스플레이를 구현했습니다. 기존 공정을 그대로 활용하더라도 새로운 스트레처블 기판 부품 기술을 활용하면 스트레처블 디스플레이를 구현할 수 있다는 것을 증명했습니다. 이는 기존의 스트레처블 디스플레이 기술이 기존 공정을 활용할 수 없다는 단점을 극복한 겁니다.
개발된 신축성 OLED 디스플레이는 실제 소자에 걸리는 기계적 스트레스가 거의 없어 화면의 왜곡이나 급격한 휘도 변화 없이 안정적인 소자 구동이 가능합니다. 또한 발광 빛의 각도 의존성이 없어 다양한 스트레처블 디스플레이 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 기대됩니다.
남민우 연구원은 "새로운 물질의 개발이 아닌 상용화된 공정 및 물질을 사용해 새로운 스트레처블 기판 위에 OLED 디스플레이를 구현했다"며 "기존의 스트레처블 디스플레이 연구가 가지는 단점들을 뛰어넘어 상용화될 수 있는 스트레처블 부품 기술을 개발하고자 했다"고 말했습니다.
최경철 교수는 "제작된 스트레처블 기판을 활용하면 스트레처블 OLED, 마이크로LED, 센서 등이 구현 가능하며, 바이오 및 의료 분야와 결합한 다양한 치료 분야에 적용할 수 있다"며 "스트레처블 및 웨어러블 전자 소자 및 전자약 기술 발전에 도움이 되기를 바란다"고 말했습니다.
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