국내 연구진이 물에 씻어도 되는 투명 플렉시블(구부러지는) OLED를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 최경철 교수연구팀은 나노종합기술원 이용희 박사팀과 공동으로 맥신 나노기술을 활용해 물에 젖어도 빛을 발광하는 방수 투명 플렉시블 OLED 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.
2차원 맥신(MXene)은 높은 전기 전도도와 투과도를 지니고 있고 용액공정을 통한 대규모 생산도 가능한 매력적인 전도성 소재다.
그러나 대기중 수분이나 물에 의해 쉽게 열화되기 때문에 전자장치로 활용하는데 수명의 한계가 있었고, 이로 인해 정보 표시가 가능한 수준의 시스템화까지 이뤄지지 못하는 상황이었다.
이에 최 교수팀은 수분이나 산소에 의해 산화되는 것을 방지하는 '인캡슐레이션' 전략을 통해 환경적으로 견고한 고수명의 맥신 기반 OLED를 개발했다.
연구팀은 수분에 의한 맥신의 전기적 특성 열화 구조를 분석했고, 이중층 구조의 인캡슐레이션 박막을 설계했다. 더불어 물속에서도 열화없이 세탁이 가능하도록 수십마이크로미터(㎛) 두께의 얇은 플라스틱 필름을 부착했다.
이를 통해 연구팀은 실외에서도 사람의 눈으로 인식 가능한 정도의 휘도(밝기)를 내는 적색, 녹색, 청색의 맥신 기반 OLED를 개발했다. 적색 맥신 기반 OLED의 경우 2000시간의 대기보관수명(70% 휘도유지), 1500시간의 대기 구동수명(60% 휘도유지), 1.5밀리미터(㎜) 수준의 낮은 곡률 반경에서 1000회 이상을 견디는 유연성을 확보할 수 있었다.
이밖에 6시간동안 수중에서도 성능(80% 휘도)이 유지됐다.
연구팀은 맥신 기반 OLED를 수동 매트릭스 형태로 제작함으로써 글자나 모양 표시가 가능한 투명 디스플레이를 시연하기도 했다.
최경철 교수는 "이번 연구가 맥신의 다양한 전자소자로의 응용에 가이드라인이 될 뿐 아니라 투명 플렉시블 디스플레이가 요구되는 차량용 디스플레이, 패션, 기능성 의류 등 다양한 응용 분야에 적용이 가능할 것으로 예상된다"며 "중국 OLED 기술과의 격차를 벌리기 위해서는 이러한 새로운 OLED 융합 신기술이 계속 개발되어야 한다"고 말했다.
과학기술정보통신부 한국연구재단의 선도연구센터 사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 결과는 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 '에이씨에스 나노'(ACS nano) 전면 표지논문으로 지난 13일 게재됐다.
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