김은경 연세대 교수 연구팀 개발…2볼트 전압에도 작동

전력 소모가 적으면서도 자유자재로 휘어지고, 다양한 문자나 무늬를 새길 수도 있는 전도성 고분자 소재 디스플레이가 개발됐다. 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)은 김은경 연세대학교 교수 연구팀이 넓은 면적(7인치)의 유리 또는 휘어지는 플라스틱 필름에 티오펜 계열의 전도성 고분자 물질을 입히고, 그 표면에 빛으로 원하는 모양을 새긴 디스플레이를 제작했다고 25일 밝혔다.

지금까지 전기가 통하는 전도성 고분자 물질은 유기용매에 잘 녹지 않아 넓은 면적에 코팅하기가 어려웠다. 김 교수 연구팀은 기존의 문제점을 미리 넓은 면적에 고분자 물질의 원료 격인 단분자 물질들을 뿌려놓고, 여기에 열을 가해 중합(고분자물질 합성과정)을 완성하는 이른바 '용액공정'을 통해 이 문제를 해결했다.
 

▲위 그림은 각각 대면적의 유리(a) 및 플렉시블 기판(b) 위에 코팅
및 패터닝 후 만든 전기 변색 소자를 보여준다.
ⓒ2011 HelloDD.com

이뿐만 아니라 빛으로 마이크로미터(㎛;100만분의 1m) 크기까지 미세한 무늬나 문자 등의 패턴을 이 전도성 고분자 물질에 인쇄하는 데 성공했으며, 2볼트(V)의 낮은 전압에서도 작동하고, 전도성 고분자 물질로 전기변색 소자를 사용하면 전류 흐름에 따라 바탕색도 바꿀 수 있다고 한다.

이 소자는 분자구조에 따라 파란색이나 보라색으로 표시되는데 착색과 소색(투명)의 투과도 비율 5배일 정도로 변색 특성이 우수하고, 무기물 변색 물질에 비해 색대비가 높고 변환 속도도 2초로 빠르며, 자유자재로 휘어지는 전도성 고분자의 장점을 지녀 플렉시블 디스플레이로 활용될 수 있는 가능성을 보여주었다.

김 교수는 "플라스틱과 같은 유연한 재료에 넓은 면적으로 전도성 고분자를 입혔고, 정교한 패터닝 작업에도 성공했다"며 "저전력 소비형 플렉서블(휘어지는) 디스플레이를 간단하게 만드는 방법을 제시했다는 데 의의가 있다"고 설명했다. 이 논문은 지난 12일 재료과학 분야의 권위지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)' 온라인판에 실렸다.

▲위 그림은 패턴이 가능한 전도성고분자의 화학적 구조를 보여주며, 이의 필름코팅공정 및 패터닝 공정을 보여준다. 밑의 사진들은 대면적 기재에 코팅 후 패턴을 형성한 사진을 보여준다. ⓒ2011 HelloDD.com
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