[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 최경철 교수팀이 정보 출력이 가능한 유기발광다이오드(OLED) 전자 섬유를 개발했다고 14일 밝혔다.
전자 섬유는 실제 입을 수 있는 형태의 소자이며 기존 2차원 평면 소자와는 다르게 인체의 다양한 움직임에 순응하고 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공할 수 있는 섬유의 1차원 구조 덕분에 차세대 폼 팩터(form-factor)로 주목받고 있다.
특히 빛을 방출하는 전자 섬유는 패션, 기능성 의류, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 응용 잠재력이 있다.
하지만 지금까지의 발광 전자 섬유 연구는 디스플레이로 활용되기엔 부족한 전기광학적 성능을 보여 왔거나 단순히 소자 단위로만 연구가 진행 또는 종횡비가 긴 2차원 평면 단위에서 연구가 이루어져 응용 기술 개발에 제한점이 있었다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 정보 출력이 가능한 유기발광다이오드(OLED) 전자 섬유를 개발했다.
연구과정을 보면 OLED 전자 섬유 디스플레이 구현을 위해 높은 전기광학적 성능 구현과 함께 주소 지정 체계 구축에 주목했다.
먼저 300 마이크로미터(µm) 직경의 원통형 섬유 구조에 적합한 RGB 인광 OLED 소자 구조를 설계했고 연구팀이 보유한 원천기술인 딥 코팅 공정을 활용해 평면 OLED 소자에 버금가는 수준의 OLED 전자 섬유를 개발했다.
이 과정에서 고효율을 얻을 수 있는 인광 OLED를 섬유에 성공적으로 구현해 최고 1만 cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 60 cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전류 효율을 보였다.
이는 기존 기술 대비 약 5배 이상의 전류 효율에 해당하는 수치다.
이후 OLED 전자 섬유를 기반으로 안정적인 디스플레이 구동을 위해 OLED 전자 섬유 위에 접촉 영역을 설계해 직조된 주소 지정 체계를 구축했다.
또 문자와 같은 정보를 디스플레이 해 실제 입을 수 있는 기능성을 확인했다.
이 연구결과에 의하면 이 전자 섬유가 디스플레이라는 표시 장치 관점에서 반드시 요구되는 밝은 밝기와 낮은 전력 소모를 위한 높은 전류 효율, 낮은 구동 전압, 그리고 주소 지정성을 보였고 특히 발광 전자 섬유들 중 세계 최고 수준의 전류 효율을 보고했다.
황용하 연구원은 “섬유 기반 디스플레이 구현을 위해 필수적으로 요구되는 요소 기술들을 구현하는 데 집중했다”며 “전자 섬유가 가진 뛰어난 착용성과 휴대성을 제공함과 동시에 디스플레이 기능성을 구현해 패션, 기능성 의류 등 다양한 응용 분야에 적할 수 있을 것이라 기대된다”고 말했다.
이 연구는 산업통상자원부 전자부품산업핵심기술개발사업과 LG디스플레이의 지원을 받아 수행됐고 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 2월 4일 게재됐다.