KAIST, 초 박 형 OLED와 3 차원 융합 신축 형 웨 어 러블 등 확장 가능
KAIST(총장 이 광 형)는 전기 및 전자 공학 부 유 승 협 교수 연구팀이 동아대 문 한 얼 교수, 한국전자통신연구원(ETRI) 실감 소자 연구 본부와의 협력으로 세계 최고 수준의 높은 발광 면적 비를 가지며 신축 시에도 해상도가 거의 줄지 않는 신축 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED) 디스플레이를 구현하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.
공동 연구팀은 유연성이 매우 뛰어난 초 박막 OLED를 개발해 이의 일부 발광 면적을 인접한 두 고립 영역 사이로 숨겨 넣는 방법을 사용했다. 그 결과 신축성과 높은 발광 밀도를 동시에 확보하는 데 성공했다. 이렇게 숨겨진 발광 영역은 신축 시 그 모습을 점차 드러내며 발광 면적 비의 감소를 보상하는 메커니즘을 가능케 했다.
기존 신축 형 디스플레이는 고정된 단단한 발광 부분을 이용해 성능을 확보하면서, 굽혀진 모양의 연결 부로 신축성을 확보하는 경우가 일반적이다.
그런데 이 경우 빛을 내지 않는 굽힘 모양 연결 부로 인해 전체 면적에서 발광 면적이 차지하는 비율이 낮은 한계 점이 있다. 특히 신축 시에는 늘어난 굽힘 모양 연결 부가 차지하는 면적이 더욱 커지면서 발광 면적 비율이 한층 더 감소하는 문제가 있다.
공동 연구팀은 제안 된 구조 체를 통해 신축 전 발광 면적 비가 100%에 근접하는 최고 수준을 달성했다. 30%의 시스템 신축 후 발광 면적 비 또한 단지 10% 감소하는 플랫폼을 구현했다.
이는 같은 변형 하에서 기존 플랫폼이 60% 수준의 높은 발광 면적 비 감소를 보이는 것과 대조적인 결과다. 또 이 플랫폼은 반복 동작 및 다양한 외 력 하에서도, 강 건 하게 동작하는 기계적 안정성을 보였다.
공동 연구팀은 구형 물체, 실린더, 인체 부위와 같은 곡 면 에서 안정적으로 동작해, 풍선의 팽창이나 관절의 움직임 등을 수용할 수 있는 웨 어 러블 및 자유 곡 면에 부착하는 광원에 대한 응용 성을 확인했다. 숨겨진 발광 영역의 독립적 구동을 통해 신축 시 저 감 되는 해상도 보상이 가능한 미래 디스플레이의 가능성을 엿본 것이다.
KAIST 유 승 협 교수는 “이미 우리는 폴 더블 휴대폰이나 곡 면 형 모니터 같이 더 이상 평면이 아닌 디스플레이를 쉽게 볼 수 있는 시대에 살고 있다”며 “미래에는 디스플레이 형태가 더욱 다양해지면서 궁극적으로 늘려도 동작하는 신축 형 디스플레이 기술로 확장될 것으로 기대된다”고 말했다.
유 교수는 이어 “이번에 개발된 기술은 우수한 성능과 안정성이 확보된 OLED 기술을 그대로 활용하면서도 기존 신축 형 디스플레이의 난제를 극복하는 방법을 제시한 것”이라며 “신축 형 디스플레이의 제품 화를 더욱 가속화하는 계기가 되기를 희망한다”고 덧붙였다.
KAIST 유 승 협 교수 연구실의 이 동 균 박사(서울대학교 연수 연구원)가 제 1 저자로 수행한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네 이 처 커 뮤 니 케 이 션 즈 (Nature Communications)’ 2024년 6월 5일자 게재됐다. 또 미국 전기전자기술자협회 (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)의 매 거 진인 ‘IEEE Spectrum’에 의해 온라인 뉴스로 소개되기도 했다.
이번 연구는 한국 연구 재단 선도 연구 센터 사업(인체 부착 형 빛 치료 공학 연구 센터) 및 한국전자통신연구원 연구운영비지원사업(ICT 소재·부품·장비 자립 및 도전 기술 개발)의 지원을 받아 수행됐다.
