피부처럼 늘어나고 소프트한 고해상도 디스플레이 제작 기술이 개발됐다. 자체 신축성을 가지고 소리와 빛을 동시에 발생시켜 차세대 디스플레이로써 웨어러블 기기나 모바일, 사물인터넷(IoT) 등에서 유용할 전망이다.
UNIST(총장 이용훈) 신소재공학과의 최문기 교수팀은 ‘스탬프의 표면제어로 스트레쳐블 발광층의 고해상도 패터닝 기술’을 개발했다. 이 기술로 만든 스트레쳐블 발광 소자는 신축성을 지니는 동시에 빛과 소리를 발생시킨다.
최문기 교수는 “차세대 디스플레이 수요가 증가하고 있으나, 기존에 사용됐던 발광 소자는 패터닝 공정을 적용하기 힘들어 ‘표면 에너지 제어를 통한 발광층 전사 기술’을 개발했다”고 전했다.
그림1. 발광층 전사 기술을 이용하여 제작한 신축 공감각 소자
연구진은 개발한 기술을 바탕으로 시각 및 청각을 이용해 방화벽을 해제할 수 있는 ‘시·청각 이중 암호화 소자’도 선보였다.
패터닝은 기판에 원하는 회로나 모양을 가공하는 행위다. 연구진이 개발한 기술은 패터닝된 발광층을 전극 위로 복사해 패턴을 얻는다. 기존의 기법을 테이프처럼 뗐다 붙였다 할 수 있는 점탄성 스탬프 위에서 진행한다. 필름이 안정적으로 부착돼 작은 크기의 패턴도 왜곡 없이 얻을 수 있다.
그림2. 전사 기술을 적용한 고해상도 및 다색 패턴 소자 예시
이를 통해, 최저 150마이크로미터(μm) 선폭의 패턴을 얻을 수 있었고, 반복 공정으로 다양한 색상(파랑, 초록, 하양)의 패턴도 가공이 가능하다. 제작된 소자는 우수한 밝기와 소리 특성을 나타냈고, 5,000번 이상의 변형 실험에서도 95% 이상의 원형을 유지하는 등 안정성을 입증했다.
연구팀은 개발한 기술을 통해 ‘시·청각 이중 암호화 소자’를 제작했다. 시각적으로 암호화된 이미지 코드는 특정 사용자에 의해 전원이 공급될 때 해제될 수 있도록 설계된다. 또한 해킹하기 어려운 아날로그 신호인 소리를 통한 청각 암호화를 도입해 이중 방화벽 시스템 적용이 가능하다.
그림3. 입력 소자로 활용한 시각-청각 이중 암호화 디바이스
신소재공학과 최문기 교수는 “이번 연구를 통해 소리와 빛을 동시에 발생시키는 고해상도 디스플레이를 개발했다”며 “웨어러블 스피커 및 이중 암호화 소자, 멀티 QR 구현 등 새로운 기능들을 수행하는 차세대 디스플레이로의 적용 가능성을 확인했다”고 전했다.
이번 연구는 세계적 과학저널 ‘어드벤스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 8월 14일에 공개됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 우수신진연구사업 지원으로 이뤄졌다.
