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머리카락보다 얇은 실에 OLED 제작 성공

최경철 KAIST 교수팀, 딥 코팅 공정 활용···우수한 효율과 수명 갖춰
효율이 우수하면서 오랜 시간 사용 가능한 OLED 기술이 개발됐다. 이에 따라 개발된 기술이 향후 웨어러블 디스플레이 등에 적용될 전망이다.

KAIST(총장 신성철)는 최경철 전기·전자공학부 교수 연구팀이 머리카락보다 얇은 섬유 위에 높은 효율을 보유한 유기발광 디스플레이(OLED)를 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

기존의 섬유형 웨어러블 디스플레이 연구는 기기를 구현하는 데 초점을 맞췄다. 따라서 소자의 성능이나 내구성 측면에서 평판 기반의 OLED 소자에 비해 낮은 성능을 보여 실제 웨어러블 디스플레이로 응용하기에는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 섬유에 적합한 OLED 소자 구조를 설계해 3차원 섬유 구조에 적합한 딥 코팅 공정을 활용했다. 그 결과, 우수한 효율과 수명을 갖춘 OLED 기술이 개발됐다.

연구진이 개발한 기술은 300마이크로미터(㎛) 직경의 섬유에서부터 머리카락보다 얇은 90마이크로미터 직경 섬유에도 OLED를 형성할 수 있다. 또한 105℃ 이하의 저온에서 모든 과정이 진행되기 때문에 열에 약한 일반적인 섬유에도 적용 가능하다.

연구진의 실험 결과, 평판 기반의 용액 공정을 활용한 OLED 구조를 그대로 섬유에 적용해도 성능 저하 없이 1만cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 11cd/A(칸델라/암페어) 이상의 효율을 나타냈다.

또한 4.3%의 기계적 변형률에도 섬유형 OLED 성능이 잘 유지되었고, 개발된 섬유형 OLED를 직물에 직조해도 문제가 발생하지 않는 것으로 분석됐다.

최경철 교수는 "기존 섬유형 웨어러블 디스플레이 연구는 낮은 성능으로 인해 응용에 많은 제약이 있었다"면서 "간단하면서 낮은 비용이 소모되는 공정을 통해 고성능 섬유형 웨어러블 디스플레이 상용화의 길을 열었다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업과 나노소재원천기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 나노과학 분야 국제 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)'에 지난해 12월 6일자 온라인 판에 게재됐다.
딥 코팅 법을 이용한 고성능 섬유형 유기 발광 다이오드 공정 모식도.<자료=KAIST 제공>딥 코팅 법을 이용한 고성능 섬유형 유기 발광 다이오드 공정 모식도.<자료=KAIST 제공>
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