▲ 그림2 OLED 전자섬유 디스플레이 개념도(국제학술지표지)

국내 연구진이 디스플레이를 옷에 착용해 볼 수 있는 유기발광 다이오드(OLED) 전자 섬유를 개발하는데 성공했다. 

카이스트 전기 및 전자공학부 최경철 교수 연구팀은 실제 입을 수 있는 형태의 전자섬유를 개발했다고 12일 밝혔다.

전자섬유는 기존 2차원 평면소자와는 다르게 인체의 움직임에 반응하고 뛰어난 착용성과 휴대성을 가진 구조 덕에 차세대 폼 팩터로 주목받고 있다. 특히 빛을 방출하는 전자섬유는 패션, 기능성의류, 의료, 안전, 차량 디자인 등 다양한 응용이 가능하다.

기존의 발광 전자 섬유 연구는 디스플레이로 활용되기엔 전기광학적 성능 부족, 단순 소자단위 연구 진행, 긴 종횡비의 2차원 평면단위 연구 등으로 응용 기술 개발 어려움이 있었다.

최경철 교수 연구팀은 OLED 전자 섬유 디스플레이 구현을 위해 높은 전기 광학적 성능구현과 주소 지정 체계 구축에 주목했다. 연구팀은 300마이크로미터(µm) 직경의 원통형 섬유 구조에 적합한 RGB 인광 OLED 소자 구조를 설계해 연구팀 보유 원천 기술인 딥 코팅 공정을 활용, 평면 OLED 소자에 버금가는 OLED 전자 섬유를 개발했다.

특히 인광 OLED를 섬유에 성공적으로 구현 최고 1만 cd/m2(칸델라/제곱미터) 수준의 휘도, 60 cd/A(칸델라/암페어) 수준의 높은 전류 효율을 보였다. 이는 기존 기술대비 약 5배 이상의 전류효율에 해당하는 수치다.

연구팀은 OLED 전자섬유를 기반으로 안정적 디스플레이 구현을 위해 OLED 전자 섬유위에 접촉 영역을 설계, 직조된 주소 지정체계를 구축했다. 그리고 문자와 같은 정보를 출력해 실제 입을 수 있는 기능성을 확인했다.

연구팀 관계자는 “이 전자섬유는 디스플레이라는 표시 장치 관점에서 반드시 요구되는 밝은 명도와 낮은 전력 소모를 위한 높은 전류 효율, 낮은 구동전압, 주소 지정성을 갖춰 의미가 있다”고 전했다.

이번 연구를 주도한 연구팀의 황용하 박사과정은 “섬유 기반 디스플레이 실현을 위해 필수 요구되는 기술 요소 구현에 집중했다”며 “패션, 기능성 의류 등 다양한 응용분야에 적합해 기대가 크다”고 말했다.

한편, 최경철 교수 연구팀의 황용하 박사과정이 제1저자로 주도한 이번 연구결과는 나노분야의 권위 국제 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티어리얼즈’에 게재됐다. 이번 연구는 산업통상자원부 전자부품산업 핵심기술개발사업과 LG디스플레이의 지원을 받아 수행됐다.