중앙대학교(총장 박세현)는 전자전기공학부·지능형반도체공학과 박성규 교수 연구팀이 자유롭게 늘어나고 휘어지면서도 선명한 화면을 구현할 수 있는 차세대 신축성 디스플레이 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

웨어러블 기기와 바이오헬스케어, 자유형상 전자기기 시장이 확대되면서 기계적 변형에도 안정적으로 작동하는 신축성 디스플레이 개발이 핵심 과제로 떠오르고 있다. 특히 전기변색 디스플레이는 적은 전력만으로 색을 구현할 수 있어 차세대 저전력 디스플레이 기술로 주목받고 있다.

하지만 기존 기술은 높은 신축성과 대면적·고해상도 구현을 동시에 만족시키기 어려웠다. 패턴 정밀도와 기계적 안정성, 전극 계면의 내구성 문제로 실제 응용에 한계가 있었다.

연구팀은 광패터닝이 가능한 신축성 전기변색 소재와 계면 안정성을 강화한 소자 구조를 개발해 이러한 문제를 해결했다. 아크릴레이트 기반 RGB 비올로겐 전기변색 소재를 적용하고 직접 광패터닝 공정을 통해 신축성 기판 위에 고해상도 RGB 화소를 구현했다.

또한 신축성 이온겔과 화소정의층(PDL)을 도입해 늘어나는 과정에서 발생하는 응력을 분산시키고 화소 간 전기적 간섭을 최소화했다. 이를 통해 10×10㎠ 크기에 400개 이상의 화소를 구현했으며, 1500회 반복 신축 시험에서도 안정적인 구동 성능을 유지했다.

박성규 교수는 “이번 연구는 신축성 디스플레이 분야의 핵심 과제였던 대면적화와 고해상도 구현, 기계적 안정성을 동시에 확보했다는 데 의미가 있다”며 “웨어러블 전자기기와 헬스케어 기기, 인간-기계 인터페이스(HMI), 차세대 소프트 전자기기 분야로 활용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구에는 부산대, 영국 케임브리지대, 성균관대, 대구경북과학기술원(DGIST) 연구진이 공동 참여했다. 연구 성과는 전기전자 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 13일 게재됐다.