물리적·환경적 스트레스에 모두 강한 웨어러블 디스플레이 상용화를 앞당길 기술이 개발됐다.
한국연구재단은 권정현 충북대 교수 연구팀과 김택수 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀이 초고유연 봉지막 기술을 기반으로 고신뢰성 웨어러블 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다고 25일 밝혔다.
OLED는 수분과 산소에 민감해 빈번한 굽힘, 접힘, 열, 습도 등에 노출되는 환경에서 성능과 수명이 쉽게 저하된다. 이러한 외부 환경을 차단해 OLED를 보호하는 것이 봉지 기술이다.
그러나 기존 봉지 기술은 유·무기 다층 구조를 기본으로 형성돼 웨어러블 응용에 필요한 유연성과 환경 안정성은 갖추지 못했다.
연구팀은 기존 봉지 기술 한계를 뛰어넘는 유·무기 하이브리드 멀티배리어 구조를 개발했다.
해당 구조는 알루미늄 산화물과 실란계 유·무기 하이브리드 폴리머층을 번갈아 쌓아 구성하는데, 이때 유기층은 유연성을 제공하고 무기층은 수분과 산소로부터 보호 기능을 담당한다.
기존 봉지 기술이 외부 스트레스에 약했던 반면 해당 연구에서 설계된 멀티배리어 구조는 높은 인장성을 지닌다.
연구팀이 봉지층의 고유한 기계적 특성을 평가한 결과 기존 무기 재료 한계를 뛰어넘는 2.8%의 연신율을 보이며 유연성을 입증했다. 85℃와 85% 습도 같은 가혹한 조건에서도 안정적인 물질 특성을 유지해 차세대 디스플레이의 신뢰성을 높였다.
권정현 교수는 “실제 상용화 가능한 초고유연 고신뢰성의 다층 봉지 기술을 확보했다”며 “앞으로 이 기술을 활용해 웨어러블 디스플레이뿐만 아니라 스트레처블 디스플레이 등 다양한 프리폼 유기전자소자 분야에서 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
이번 연구성과는 재료 공학 분야 대표 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 지난달 1일 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
