디스플레이는 차세대 스마트 제품에 사용되는 장치로 중요성이 커지고 있다. 더불어 사물인터넷과 웨어러블 기술의 비중이 늘어나면서 웨어러블 디스플레이 기술도 주목받고 있다.

2011년 직물 위에 발광체를 형성한 연구 이후 실제 옷감 위에 디스플레이를 구현하기 위한 노력이 계속됐다. 하지만 직물 특유의 거친 표면과 유연한 특성 때문에 상용화 수준의 성능을 보여주지 못했다.

최경철 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 교수 연구팀이 직물과 유기발광다이오드(OLED)를 융합해 높은 유연성을 갖는 최고 효율의 의류형 디스플레이 기술을 개발했다. 유리 대신 실제 직물을 디스플레이의 기판으로 삼아, 발광이 가능한 옷감을 구현한 것이다.


최 교수 연구팀은 의류 형태의 웨어러블 디스플레이 구현을 위해 직물형과 섬유형 두 가지 방식으로 연구를 진행했다. 연구팀은 2015년에 열접착 평탄화 기술을 통해 거친 직물 위에서 수백 나노미터 두께의 유기발광소자를 동작하는 데 성공했다. 2016년에는 용액 속 실을 균일한 속도로 뽑는 딥 코팅 기술을 통해 얇은 섬유 위에서도 높은 휘도를 갖는 고분자발광소자를 개발했다.

위와 같은 연구를 바탕으로 최 교수 연구팀은 옷감의 유연성을 유지하면서 높은 휘도와 효율 특성을 갖는 직물형 유기발광소자를 구현했다. 최고 수준의 전기 광학적 특성을 갖는 이 소자는 자체 개발한 유무기 복합 봉지 기술을 통해 장기적 수명이 검증됐고, 굴곡 반경 2㎜의 접히는 환경에서도 유기발광소자가 동작한다.

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

㈜코오롱글로텍과의 공동 연구로 진행됐고 산업통상자원부 산업기술혁신사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트’에 지난달 21자 온라인 판에 게재됐다.

/문병도기자 do@sedaily.com