머리카락보다 얇은 실 위에 흰색의 빛을 발산하는 섬유 OLED (유기발광다이오드) 개발에 성공한 카이스트 최경철 교수팀 연구는 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 지난 1월 24일 게재됐다.(자료=어드밴스드 사이언스·카이스트 최경철 교수팀)
머리카락보다 얇은 실 위에 흰색의 빛을 발산하는 섬유 OLED (유기발광다이오드) 개발에 성공한 카이스트 최경철 교수팀 연구는 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 지난 1월 24일 게재됐다.(자료=어드밴스드 사이언스·카이스트 최경철 교수팀)

[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수팀이 머리카락보다 얇은 실 위에 흰색의 빛을 발산하는 섬유 OLED (유기발광다이오드) 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

전자 섬유 디스플레이 분야는 기능성 의류뿐만 아니라 패션, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 응용 가능성에 많은 주목을 받고 있다.

그러나 풀 컬러 디스플레이, 조명 기술 등을 구현하기 위한 필수 요소 기술인 흰색 유기 발광 다이오드(White OLED, WOLED)는 그 구조적 복잡성과 접근법의 부재로 기술 개발에 어려움이 있었다.

이는 흰색 OLED는 삼원색 OLED의 단일 적층 구조에 2~3배 달하는 다중 적층 구조(tandem structure)를 갖기 때문이다.

이에 용매 직교성, 곡률 의존성 등을 고려할 때 다중 적층 구조를 섬유 위에 구현하기엔 어려움이 있고 또한 다중 적층 구조의 얇은 전하 생성층(CGL)은 섬유의 곡률에는 취약한 구조로 섬유에는 적합하지 않은 구조였다.

연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 흰색 OLED를 섬유에 최초로 구현했다.

연구과정을 보면 그동안 연구팀은 형광 OLED, 구동 가능한 고효율 인광 RGB OLED 등 디스플레이 필수 요소 기술들을 머리카락보다 얇은 전자 섬유 형태로 성공적으로 구현해왔다.

이번에는 다중 적층 구조의 문제점들을 해결하고자 섬유 구조에 적합한 딥 코팅 가능한 흰색 단일 발광층 설계에 주목했다.

흰색 단일 발광층은 삼원색 발광 재료와 전하 균형을 위한 다수의 전하 수송체들로 구성돼, 시뮬레이션 및 최적화 과정을 통해 설계됐고 딥 코팅 공정이 가능하도록 재료적으로 설계됐다.

이를 통해 흰색 OLED를 섬유에 최초로 구현했고 이로 인해 야외시인성 확보가 가능한 최고 700cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 10cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전기 광학적 성능을 보였다.

또 개발된 흰색 OLED 전자 섬유는 그 구조상의 최적화된 에너지 전달 과정 덕분에 구동 환경에 따른 흰색 발광의 색 변화 의존성을 줄여 안정적인 흰색 발광을 보일 수 있었다.

이 연구결과에 의하면 그동안 섬유 디스플레이 분야에서 부재했던 디스플레이 필수 요소 기술인 흰색 OLED를 실 한오라기에 성공적으로 구현했고 고품질 섬유 디스플레이를 포함한 패션, 기능성 의류, 차량 디자인 등 다양한 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 분석했다.

카이스트 황용하 박사과정은 “흰색 OLED 전자 섬유 구현을 위해 섬유에 적합한 흰색 OLED 구조 및 설계에 집중했다”며 “그동안 전자 섬유 디스플레이 분야에서 부재했던 필수 요소 기술을 개발해 더욱 완성도 높은 고품질 전자 섬유 디스플레이를 구현할 수 있을 것”이라고 말했다.

이 연구는 산업통상자원부 전자부품산업핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐고 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 지난 1월 24일 게재됐다.

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