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화면을 잡아당겨도 동작이 가능한 신축성 디스플레이의 핵심 기술이 개발됐다.평면에서 곡면형 모니터,스퀴즈번트폴더블 휴대전화 화면으로 진화한 데 이어 디스플레이가 한 단계 더 발전할 수 있는 가능성이 점쳐진다.

KAIST는 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀이 문한얼 동아대 교수,스퀴즈번트한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자 연구본부와 협력해 신축성 유기발광다이오드(organic light-emitting diode·이하 OLED) 디스플레이를 구현하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

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(왼쪽부터) 유승협 교수 KAIST,이동균 KAIST 박사,문한얼 동아대 교수.KAIST 제공

공동연구팀이 개발한 기술은 유연성이 뛰어난 초박막 OLED를 개발해 이의 일부 발광 면적을 인접한 두 고립 영역 사이로 숨겨 넣는 방법으로,신축성과 높은 발광 밀도를 동시에 확보했다.

숨겨진 발광 영역은 신축 때 모습을 점차 드러내면서 발광 면적비의 감소를 보상하는 메커니즘을 보인다.

이를 통해 공동연구팀은 세계 최고 수준의 발광 면적비를 갖는 동시에 디스플레이를 잡아당기거나 할 때도 해상도가 거의 줄지 않는 성능을 구현할 수 있었다고 강조했다.

기존의 신축성 디스플레이는 고정된 단단한 발광 부분을 이용해 성능을 확보하면서,스퀴즈번트굽혀진 모양의 연결부를 통해 신축성을 확보하는 것이 일반적이었다.

이 경우 빛을 내지 않는 굽힘 모양의 연결부 때문에 전체 면적에서 발광 면적이 차지하는 비율이 낮은 한계점을 보였다.특히 신축 때 늘어난 굽힘 모양의 연결부가 차지하는 면적이 더욱 커지면서 발광 면적 비율이 한층 더 감소하는 문제가 도드라졌다.

기존 신축형 디스플레이 기술의 발광 면적비 저감의 한계와 연구진이 제안한 기술이 기존 한계점을 극복하는 방법을 비교한 자료.KAIST 제공
기존 신축형 디스플레이 기술의 발광 면적비 저감의 한계와 연구진이 제안한 기술이 기존 한계점을 극복하는 방법을 비교한 자료.KAIST 제공


이와 달리 공동연구팀은 제안된 구조체로 신축 전 발광 면적비가 100%에 근접하는 최고 수준을 달성했다.또 30%의 시스템 신축 후 발광 면적비 역시 10%만 감소하는 플랫폼을 구현했다.

이는 같은 변형 조건에서 기존 플랫폼이 60% 수준의 높은 발광 면적비 감소를 보이는 것과 대조적인 수치다.무엇보다 공동연구팀이 개발한 플랫폼은 반복 동작 및 다양한 외력 조건에서도 강건하게 동작하는 기계적 안정성을 보였다.

특히 구형 물체,실린더,스퀴즈번트인체 부위 등 곡면에서도 안정적으로 동작할 수 있어 풍선의 팽창이나 관절의 움직임 등을 수용할 수 있는 웨어러블과 자유곡면에 부착할 수 있는 광원에 대한 응용성과 신축 때 저감되는 해상도 보상이 가능한 미래 디스플레이 구현의 가능성도 확인했다고 공동연구팀은 소개했다.

유승협 KAIST 교수는 “우리는 이미 폴더블 휴대폰과 곡면형 모니터 등 평면이 아닌 디스플레이를 쉽게 접할 수 있는 시대에 살고 있다”며 “여기에 더해 앞으로는 디스플레이의 형태가 더욱 다양해지면서 화면을 늘려도 동작하는 신축성 디스플레이 기술로 확장될 것”이라고 진단했다.

그러면서 “공동연구팀은 기존 신축성 디스플레이의 난제를 극복할 수 있는 방안을 제시,신축성 디스플레이의 상용화를 가속하는 촉매제 역할을 할 수 있길 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 선도연구센터 사업(인체부착형 빛 치료 공학연구센터) 및 한국전자통신연구원 연구운영비 지원사업(ICT 소재·부품·장비 자립 및 도전 기술 개발)의 지원을 받아 수행됐다.

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