25% 늘어나도 화질 선명한 디스플레이를 만들었다

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 배병수 교수팀이 한국기계연구원과 함께 잡아 늘려도 이미지 왜곡없이 선명한 화질을 유지하는 스트레처블 디스플레이를 개발했다. 이 디스플레이는 최대 25%까지 늘릴 수 있으며, 15% 비율로 5000회 이상 늘렸다 펴도 그 성능을 그대로 유지했다.

지금까지 나온 스트레처블 디스플레이는 고무 처럼 신축성이 뛰어난 엘라스토머 소재로 만들었지만 이 디스플레이는 잡아 늘릴때 한쪽만 늘어나 이미지가 왜곡돼 보인다.

20일 KAIST에 따르면, 연구진은 이미지 왜곡을 해결하기 위해 가로나 세로 한쪽을 늘리면 다른 방향으로도 함께 늘어나는 옥세틱 메타 구조를 가진 소재를 주목했다. 이를 활용하기 위해 미세한 구멍이 있는 표면을 매끈하게 만들어냈다.

또 탄성률을 높이기 위해 옥세틱 구조를 이루는 부분에 머리카락 두께의 4분의 1 수준인 25마이크로미터 직경의 유리 섬유 다발로 만든 직물을 엘라스토머 소재 내에 삽입했다. 여기에 동일한 엘라스토머 소재로 빈 공간을 채워넣어 빈 공간이 없는 편평하고 안정적인 일체형 필름을 제작했다.

연구진은 옥세틱 구조와 빈 공간의 엘라스토머 소재 간의 탄성률 차이가 음의 푸아송비에 직접적인 영향을 주는 것을 이론적으로 밝혀냈다. 음의 푸아송 비는 가로 세로가 같은 비율로 늘어나는 비율로 음(-)의 값으로 표현한다.

또 일반적인 물질에서와 같이 가로로 늘릴 때 세로로 수축하는 것을 양(+)의 값으로 표현한다.

이 이론을 바탕으로 23만 배 이상의 탄성률 차이를 구현해 이론적 한계값인 -1의 푸아송비를 나타내는 필름을 최초로 개발했다.

배병수 교수는 "스트레처블 디스플레이에 옥세틱 구조를 활용한 이미지 왜곡 방지는 핵심적인 기술임에도 불구하고 표면에 빈 공간이 많아 기판으로 활용하는 데에는 어려움을 겪고 있었다"며, "이번 연구 결과를 통해서 표면 전체를 활용한 왜곡 없는 고해상도 스트레처블 디스플레이 응용을 통해 상용화를 크게 앞당길 것"이라고 말했다.

[e-mail] 김만기 기자