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서울대 공대 이태우 교수팀, ‘영화처럼 화면 자유자재로’ 스트레쳐블 디스플레이 개발
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서울대 공대 이태우 교수팀, ‘영화처럼 화면 자유자재로’ 스트레쳐블 디스플레이 개발
  • 권진경 기자
  • 승인 2020.08.06 12:59
  • 댓글 49
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페로브스카이트 나노결정 적용한 색변환 층 사용해 개발
수분에 의한 페로브스카이트 나노결정 표면 결함 패시베이션 원리 규명

SF 영화 속에 등장하는 자유자재로 휘거나 접히고 피부에 부착해 사용할 수도 있는 스트레쳐블 디스플레이의 개발이 한 걸음 가까워질 전망입니다.

서울대 재료공학부 이태우 교수 연구팀이 페로브스카이트 나노결정을 적용한 신축성 색 변환 층을 개발해 성공적으로 스트레쳐블 디스플레이에 적용했다고 29일 밝혔습니다. 이번 연구로 차세대 스트레쳐블 발광소자 개발을 앞당길 수 있게 됐습니다.

최근 유연 소재 및 용액 공정기술의 발전으로 웨어러블 소자의 개발이 가능해졌습니다. 이 기술은 피부에 부착한 센서를 통해서 인체의 생리학적 데이터를 지속적으로 모니터링하는 것이 가장 중요합니다. 웨어러블 소자의 기본 요소 중 하나는 센서의 신호를 시각화할 수 있는 스트레쳐블 디스플레입니다. 웨어러블 소자 개발 초기에는 모든 장치가 케이블로 연결되어 있고 소자 부피가 커서 휴대성이 떨어지는 문제가 있었지만 스트레쳐블 디스플레이는 신축성을 가지고 있으므로 피부에 부착할 수 있으며 센서에서 출력된 신호를 편리하게 실시간으로 확인할 수 있습니다.

신축성 발광 소자를 제작하기 위해서는 발광 폴리머 및 양자점을 비롯한 발광체를 사용할 수 있지만 이와 같은 물질은 수분 및 산소에 의한 열화 문제를 갖고 있습니다. 열화는 유기 혹은 무기 반도체 물질이 공기 중에 노출되어 공기 중 수분 및 산소와 반응하는 것을 말하는데 이렇게 되면 원래의 특성을 유지할 수 없게 됩니다. 발광 소자인 경우 소자에서 나오는 빛이 약해지고 완전히 죽은 경우에는 까맣게 변하는 부분이 생깁니다.

현재 스트레쳐블 발광소자는 연신(길이 방향을 따라 소자를 늘리는 것) 동안 공기 중 열화를 피하기 위해 우수한 스트레쳐블 봉지막이 필요하며 봉지막 물질 개발을 통한 새로운 돌파구가 필요한 상황입니다.

이 문제를 해결하기 위해서 이태우 교수 연구팀은 공기 중에서 안정적이고 신축성이 있는 페로브스카이트 나노결정 색 변환 층을 개발해 발광 소자와 결합해서 스트레쳐블 디스플레이를 구현했습니다.

페로브스카이트는 가격, 양자 효율 및 색순도 등 여러 측면에서 기존 유기 및 무기 발광체보다 우수해 최근 몇 년 사이 많은 연구가 이루어졌습니다. 하지만 페로브스카이트 나노결정은 수분 및 산소에 의해 빠르게 열화되기 때문에 이 교수 연구팀은 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 폴리머 매트릭스를 이용해 나노결정을 감싸줌으로써 나노결정의 화학적 안정성뿐만 아니라 기계적 신축성까지 향상시켜 스트레쳐블 색 변환층으로 적용할 수 있게 했습니다.

특히 이 스트레쳐블 색 변환 층을 2개월 넘게 물에 담가 두었을 때 광루미네선스가 지속적으로 증가하는 현상을 발견했는데 이는 수분에 의한 결함 패시베이션임을 최초로 밝혀낸 것입니다. 패시베이션은 물질의 표면 결함을 없애 광루미네선스의 발광 효율을 높입니다. 이 연구에서는 수분의 양을 컨트롤함으로 표면 결함 패시베이션이 가능한 것을 발견하고 그 원리를 밝혀 더욱 가치가 높습니다.

연구팀은 또한 페보르스카이트 나노결정을 적용한 스트레쳐블 색 변환층을 이용해 발광소자와 결합해서 화이트 색상을 구현했으며 해당 스트레쳐블 디스플레이는 180%, 즉 1.8배까지 연신 가능하다는 것을 발표했습니다.

논문의 교신 저자인 이태우 교수는 “페로브스카이트 나노결정을 사용한 스트레쳐블 색 변환층은 페보르스카이트 관련 이론적 측면 연구에 대해 상당한 자극이 될 것이며 나아가 학계와 산업계의 실질적인 적용에까지 영향을 미칠 것”이라며 “이 방법으로 스트레쳐블 올레드 개발에 새로운 방향을 제시할 것”이라고 연구 의의를 말했습니다.

웹사이트: https://eng.snu.ac.kr/


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박진우 2020-08-15 08:42:05
이제는 영화가 현실이 되겠네요

이정섭 2020-08-14 15:50:00
이기술이 아마 lg티비 화면에도 들어간 기술로 알고 있는데 맞죠?
이 기술로 인해 앞으로 생활들이 많이 바뀔것으로 판단됩니다. 화이팅입니다 대한민국~

이희태 2020-08-13 23:21:14
재밌는 기술이네요 이 기술로 어떠한 변화가 생길지 기대됩니다.

손경열 2020-08-13 20:20:40
스트레쳐블 디스플레이.. 이런 기술도 있었군요.
항상 열심히 노력하시는 모습 무지 좋습니다.. 열렬히 응원합니다.

김정화 2020-08-13 20:02:46
역시 공대는 뭐가 달라도 다르네요
스트레쳐블 올레드 개발에 힘써주세요
응원합니다

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