한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 최경철 전기 및 전자공학부 교수팀이 맥신 나노기술을 활용해 물에 노출돼도 뒷배경을 보이며 빛을 발하는 방수성 투명 유연 유기발광다이오드(OLED) 개발에 성공했다고 밝혔다.
이번 성과는 이용희 나노종합기술원 박사팀과의 공동 연구로 이뤄냈다.
2차원 맥신 소재는 높은 전기 전도도와 투과도를 보이고 용액공정을 통한 대규모 생산성 등 특성을 지닌다. 다만 대기 중 수분이나 물에 전기적 특성이 쉽게 열화돼 고수명 전자장치로 활용되기 어려웠다.
연구팀은 산화를 방지하는 ‘인캡슐레이션’ 전략으로 고수명 맥신 기반 OLED를 개발했다. 수분을 차단하고 유연성을 갖춘 이중층 구조 인캡슐레이션 박막을 설계했다. 더불어 물 속 세탁까지 가능하도록 최상부에 수십 마이크로미터(㎛) 두께 플라스틱 필름을 부착했다.
실외에서도 사람 눈으로 밝기 인식이 가능한 1000cd/㎡ 이상 휘도(밝기)를 내는 적색(R)/녹색(G)/청색(B) 맥신 기반 OLED를 개발했다.
적색 맥신 기반 OLED의 경우 2000시간 대기보관수명(70% 휘도유지), 1500시간 대기 구동수명(60% 휘도유지), 1.5㎜ 수준 낮은 곡률 반경에서 1000회 이상 굽힘을 견디는 유연성을 확보했다. 또 6시간 동안 물안에 넣어 놓아도 80% 휘도가 유지됐다.
연구진은 또 패터닝 기술을 활용해 맥신 기반 OLED를 수동 매트릭스 형태로 제작, 글자나 모양 표시가 가능한 투명 디스플레이를 시연했다.
최경철 교수는 “차량용 디스플레이, 패션, 기능성 의류 등 다양한 응용 분야 적용이 가능할 것으로 예상된다”며 “중국 OLED 기술과 격차를 벌리려면 이런 새로운 OLED 융합 신기술이 계속 개발돼야 한다”고 밝혔다.
정소영 박사과정이 제1저자로 주도하고 과학기술정보통신부 한국연구재단 선도연구센터 사업지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 에이씨에스 나노에 지난 4월 5일자 온라인 게재된 데 이어 6월 13일자 전면 표지논문으로 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
