옷처럼 입는 ‘디스플레이’… 밝기도 최고 수준

▲ 옷감 위에서 구동 되고 있는 유기발광다이오드

KAIST, 초고유연성 의류형 디스플레이 개발

보고된 직물 기반의 발광소자 중 최고 수준 휘도·효율 자랑

국내연구진이 세계 최고 수준의 밝기와 유연성을 가진 디스플레이를 개발했다.

KAIST(한국과학기술원)는 전기및전자공학부 최경철 교수 연구팀이 직물과 유기발광다이오드(OLED)를 융합해 기존 웨어러블 발광소자 중에서 가장 높은 휘도와 효율 값을 기록한 ‘의류형 디스플레이’를 만드는 데 성공했다고 24일 밝혔다.

디스플레이는 차세대 스마트 제품 외형 대부분을 차지한다.

최근에는 사물인터넷(IoT)과 웨어러블 기술의 비중이 늘어나면서 의류 형태의 ‘웨어러블 디스플레이’ 기술이 주목받고 있다.

2011년 직물 위에 발광체를 형성한 연구 이후 실제 옷감 위에 디스플레이를 구현하기 위한 도전은 이어졌다.

그러나 직물의 거친 표면과 유연한 특성 탓에 상용화 수준의 성능은 개발되지 못했다.

최 교수 연구팀은 의류 형태의 웨어러블 디스플레이 구현을 위해 ‘직물형’과 ‘섬유형’ 두 가지 방식으로 연구를 진행했다.

연구팀은 2015년 열 접착 평탄화 기술로 거친 직물 위에서 수백 나노미터(㎚ㆍ10억분의 1m) 두께의 유기발광소자를 동작하는 데 성공했다.

작년에는 용액 속 실을 균일한 속도로 뽑는 ‘딥 코팅’ 기술을 통해 얇은 섬유 위에서도 높은 휘도(광원 단위 면적당 밝기)를 갖는 고분자발광소자를 개발했다.

기존 웨어러블 발광소자는 수십에서 수백 볼트(V)의 전압을 가해도 희미한 빛을 보이는 것이 전부였다.

이 기술은 보고된 웨어러블 발광소자 중 가장 높은 휘도와 효율 값을 기록했다.

연구팀이 개발한 입는 디스플레이의 휘도는 약 10만cd(칸델라)/㎡로 기존 가장 높은 휘도보다 5∼6배 높다.

효율도 3∼4배가량 높은 것으로 확인됐다.

이 소자는 자체 개발한 유무기 복합 봉지 기술을 통해 장기적으로 수명 유지가 가능하다.

또 굴곡 반경 2mm의 접히는 환경에서도 유기발광소자는 동작한다.

최승엽 박사과정은 “직물 특유의 엮이는 구조와 공간은 유기발광소자에 가해지는 기계적 스트레스를 크게 낮추는 역할을 한다”며 “직물을 기판으로 사용해 디스플레이를 구현하면 유연하며 구겨지는 화면을 볼 수 있다”고 말했다.

이번 연구는 직물 기반 전자산업 발전에 도움이 될 것으로 전망된다.

최경철 교수는 “우리가 매일 입는 옷 위에서 디스플레이를 보는 것이 먼 미래가 아니다”며 “앞으로 빛이 나는 옷은 패션뿐만 아니라 자동차 산업, 광치료와 같은 헬스케어 산업에도 큰 영향을 끼칠 것이다”고 말했다.

최승엽 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 지난달 21일 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판에 게재됐다. 최소망 기자somangchoi@

▲ 유기발광다이오드

▲ 최승엽 박사과정생