신축 디스플레이는 대상표면에 맞춰 자연스럽게 화면을 구성할 수 있어 웨어러블 또는 폴더블 전자기기 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
그러나 현재 개발된 디스플레이는 고정부 발광부분이 화질을 유지하면서 굽혀진 연결부가 신축성을 확보하는 방식으로, 이 경우 발광하지 않는 굽힘 연결부 면적이 늘어나면서 발광면적은 상대적으로 줄어 화질이 떨어지는 문제가 있다.
기존 신축형 디스플레이 기술의 발광면적비 저감 한계(왼쪽)와 이를 극복한 기술. KAIST 늘어나도 고화질 유지하는 디스플레이
KAIST 전기및전자공학부 유승협 교수팀이 한국전자통신연구원(ETRI) 실감소자연구본부, 문한얼 동아대 교수와 공동연구로 세계 최고 수준 발광면적비를 갖는 신축성 OLED 디스플레이를 개발했다.
공동연구팀은 유연성이 뛰어난 초박막 OLED를 개발하고, 발광면적을 인접한 두 고립영역 사이로 숨겨 넣는 방법으로 신축성과 높은 발광밀도를 동시에 확보했다.
이는 늘어날 때 숨겨진 발광영역이 노출되면서 발광면적비 감소를 보상해 밝기를 유지하는 방식이다.
공동연구팀이 제안한 구조체는 신축 전 발광면적비가 100%에 근접하는 최고 수준을 달성했고, 30% 신축 때 발광면적비는 10%만 감소했다.
기존 디스플레이는 같은 조건에서 발광면적비가 60% 수준으로 급감했다.
이번 연구에서 제안한 3차원 구조에 숨겨진 발광영역이 있는 신축 OLED 모식도(왼쪽)과 제안된 기술을 활용해 해상도 저감을 보상하는 기술 예시. KAIST 또 이번에 개발한 디스플레이는 신축을 반복하는 동작을 포함해 다양한 외력에도 물리적 성능을 유지하는 기계적 안정성도 갖췄다.
이를 통해 공동연구팀은 구형물체, 실린더, 인체 등의 곡면에서 안정적으로 동작함으로써 풍선 팽창이나 관절 움직임 등 자유곡면이나 웨어러블기기에 부착할 수 있는 응용성을 확인했다.
유 교수는 “폴더블 휴대폰이나 곡면형 모니터 같이 디스플레이 형태가 더욱 다양해지고, 궁극적으로 늘려도 동작하는 신축 디스플레이 기술로 확장될 것”이라며 “이번에 개발한 기술은 우수한 성능과 안정성이 확보된 OLED 기술을 활용하면서 기존 신축 디스플레이의 난제를 극복하는 방법을 제시한 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 5일자에 게재됐고, 미국 전기전자기술자협회(IEEE) 매거진 ‘IEEE Spectrum’ 온라인 뉴스로 소개됐다.
