[붙임] 연구결과 개요

1. 연구배경

OLED 장치가 개발됨에 따라 곡면 디스플레이와 같은 새로운 폴더블 디스플레이의 구현이 가능해졌고 기존의 단단하고 평면적인 디스플레이에 비하여 해당 디스플레이는 웨어러블 기기, 폴더블 스마트폰 등 새롭게 응용되고 있다. 감압점착제의 경우에는 높은 투과율과 우수한 점탄성으로 디스플레이의 다양한 층을 연결시키는 역할로 사용되고 있었기 때문에 디스플레이가 변형 가능한 형태로 발전됨에 따라 감압점착제 역시 적합한 특성이 요구되고 있다.

그러나 기존의 낮은 회복특성을 나타내는 감압점착제를 폴더블 디스플레이에 적용한다면 점착제의 처짐, 박리등이 발생하는 문제가 있어 반복적인 힘에도 영구적인 변형없이 완전하게 회복이 가능한 감압점착제의 필요성이 높아졌다. 감압점착제의 가교를 통하여 점착제의 회복성을 높이는 시도가 있었지만 점착력이 감소하여 효과가 제한적이다.

2. 연구내용

본 연구에서는, 가교제 구조와 분자량을 조절하여 기존의 가교제의 한계를 극복하고자 했다. 연구팀은 높은 유연성이 필요한 분야에 많이 사용되는 우레탄 구조를 이용하여 우레탄 형태의 가교제를 합성했고 이를 감압점착제에 도입했다.

개발된 감압점착제는 높은 점착력 및 기존에 사용되는 가교제가 도입된 점착제와 비교하여 반복적인 변형에서 매우 빠른 회복 특성을 나타냈으며, 10만번 폴딩 테스트에도 우수한 폴딩 안정성을 나타냈다. 개발된 점착제의 우수한 회복 특성은 다방향 연신반복 테스트를 통하여 추가로 확인되었다. 또한 높은 투과도를 나타내며 디스플레이 분야에 활용이 적합함을 확인했다.

3. 기대효과

개발된 점착제는 높은 유연성과 점착력이 요구되는 플렉서블 디스플레이에 적용될 수 있으며 웨어러블 기기, 의료용 센서 등 인간의 편의성을 향상시킬 수 있는 다양한 분야의 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

[붙임] 용어설명

1. 플렉서블 및 폴더블 디스플레이 (Flexible and foldable display)

플렉서블 디스플레이는 손상없이 구부리거나 말 수 있는 디스플레이를 나타내며 그중 삼성전자의 갤럭시 제트 폴드 및 제트 플립에 적용된 디스플레이와 같이 접을 수 있는 디스플레이를 폴더블 디스플레이라고 한다.

2. 감압점착제 (Pressure Sensitive Adhesives, PSAs)

접착면과 접착시키기 위해 가벼운 압력을 가했을 때, 접착 물질이 작용하는 소재를 말한다. 제거 시 잔여물이 남지 않는 특징이 있으며 대표적으로 포스트 잇 (3M) 제품이 있다. 디스플레이의 커버 윈도우, 터치센서와 같은 다양한 층을 결합하는데 적용되고 있다.

3. 웨어러블 기기 (Wearable device)

안경, 시계, 의복 등과 같이 착용할 수 있는 형태로 된 컴퓨터를 의미한다. 스마트 기능을 내장하여 운동 추적, 통화, 메시지 수신 등의 기능을 수행하며 사람들의 편의성을 제공하는 기기이다.

4. 의료용 센서 (Medical sensor)

의료분야에서 사용되는 센서로 사람의 신체 상태나 생체 신호를 측정하고 모니터링하는 역할을 한다. 작고 휴대하기 쉬운 형태로 제작되며, 무선 통신등의 기술을 통해 데이터를 수집한다.

5. 가교 및 가교제 (Crosslinking and Crosslinker)

가교란 사슬 형태의 고분자 사이를 화학결합을 통해 연결시키는 반응을 의미하며 가교제는 이러한 가교를 형성할 수 있는 물질이다.

6. 폴딩 테스트 (Folding test)

안으로 굽히는 인폴딩 방식과 바깥으로 굽히는 아웃폴딩 방식이 있으며 샘플을 반복적으로 특정 곡률반경과 속도로 접는 실험이다. 반복 중 샘플의 늘어난 길이를 측정하여 변형정도를 평가할 수 있다.

7. OLED (Organic Light-Emitting Diode)

발광소자로서 작동하는 디스플레이의 기술로 빛을 내는 층이 전류에 반응하여 빛을 발산하는 유기 화합물의 필름으로 이루어져있다.

[붙임] 그림설명

그림1. 감압점착제의 분자구조 및 접착 특성 결과

(a) 합성된 우레탄 형태의 가교제(HPD)가 도입된 점착제의 분자구조, (b) 기존 가교제(HDDA)가 도입된 점착제와 새로 합성한 가교제 (HPD, XPD)가 도입된 점착제의 접착특성 비교결과 유사하거나 더 높은 접착강도 나타냈다. 가교제 함량을 증가시킨 경우에는 접착강도가 감소했으나, 상업적인 감압점착제(~12 N 25mm-1)와 유사한 접착강도를 나타냈다.

그림2. 기존 가교제(HDDA)와 새로 합성된 가교제(HPD, XPD)로 제작된 감압점착제의 폴딩 안정성 비교 및 가교제 함량별 감압점착제의 폴딩 안정성 비교

기존 가교제(HDDA)로 제작된 점착제의 경우 큰 변형이 발생하며 낮은 회복특성을 나타냈다. 반면, 새로 합성된 가교제(HPD)로 제작된 점착제의 경우 낮은 변형을 나타냈고, 가교제 함량을 증가시킨 경우 변형이 거의 발생하지 않으며 우수한 회복 특성 및 폴딩 안정성을 나타냈다.

그림3. 합성된 가교제가 도입된 감압점착제의 투과도 결과

합성된 가교제가 도입된 점착제는 90% 이상의 우수한 투과도를 나타냈고 20%의 변형률을 가한 경우에도 유사한 투과도를 나타내며 디스플레이용 점착제로 사용이 적합함을 확인했다.