- 웨어러블·전자피부·소프트 로봇 분야 적용 기대
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| 이미지가 왜곡되지 않는 오그제틱 기반 스트레처블 디스플레이(AI 생성 이미지).[KAIST 제공] |
[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 화면을 늘려도 이미지가 찌그러지거나 왜곡되는 현상을 막는 신축 디스플레이 핵심기술을 개발했다.
KAIST는 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 동아대학교 문한얼 교수 연구팀과 공동으로, 잡아당겨도 화면 속 이미지가 왜곡되지 않고 모든 방향으로 같은 비율로 균일하게 늘어나는 오그제틱(auxetic·잡아당길수록 가로와 세로가 함께 넓어지는 구조) 기반 스트레처블 디스플레이 플랫폼을 구현하는 데 성공했다고 8일 밝혔다.
기존 스트레처블 디스플레이는 신축성 기판(디스플레이를 구성하는 바닥층) 위에 발광 소자를 구현한다. 그러나 신축성 기판은 한 방향으로 늘어나면 반대 방향으로 폭이 줄어드는 특성이 있어 화면 속 글자와 그림이 납작하게 찌그러지는 한계가 있었다. 이를 해결하기 위해 오그제틱 구조가 적용돼 왔지만, 대부분 화면의 가로·세로 비율을 유지하는 데 그쳐 화면 내부의 글자와 그림은 여전히 왜곡되는 문제가 남아 있었다.
연구팀은 기존 방식 대신, 정교한 계산을 통해 필요한 위치에만 선택적으로 연결하는 새로운 설계 방식을 제안했다.
개발한 플랫폼에서는 각 영역이 제자리를 기준으로 바깥쪽으로 고르게 이동하도록 설계해 화면 전체 비율뿐 아니라 글자와 그림 등 작은 영역까지 원래 형태를 유지한 채 함께 확장되도록 구현했다.
문자와 그림을 새긴 기판을 가로·세로 방향으로 반복적으로 늘리는 실험을 통해 성능을 검증했다. 기존 방식에서는 패턴이 부분적으로 변형된 반면, 새 플랫폼에서는 글자와 그림의 형태가 안정적으로 유지됐다. 이는 화면 외곽뿐 아니라 내부의 미세한 이미지까지 왜곡 없이 균일하게 확장할 수 있음을 입증한 결과다.
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| 이번 연구를 수행한 공동 연구진. 문한얼(왼쪽부터) 동아대학교 교수, KAIST 김준호 박사, 유승협 교수, 김수본 박사.[KAIST 제공] |
또한 이 플랫폼 위에 LED 어레이(여러 개의 LED를 일정한 간격으로 배열한 구조)를 집적해 실제 스트레처블 디스플레이로서의 성능도 검증했다. 가로·세로 방향으로 각각 15%까지 늘어나더라도 전기가 안정적으로 흐르고 화면 밝기가 유지됐으며, 15%까지 늘리는 동작을 반복한 뒤에도 밝기 감소가 2% 미만에 그쳐 실제 디스플레이 적용 가능성을 확인했다.
이 기술은 스트레처블 디스플레이를 포함한 다양한 자유형 전자소자에 적용될 수 있다. 대표적으로 웨어러블 디스플레이, 피부 부착형 전자기기, 전자 피부, 확장형 모바일 디스플레이, 곡면형 또는 자유곡면 디스플레이, 의료용 모니터링 패치 등에 응용 가능성이 있다.
또 화면을 잡아당겼을 때 표시 면적은 넓어지지만 문자, 아이콘, 영상의 비율은 유지되는 확장형 디스플레이 구조로 활용될 수 있다.
유승협 교수는 “스트레처블 디스플레이가 실제 정보 표시 장치로 활용되기 위해서는 단순히 잘 늘어나는 것뿐 아니라 늘어나는 과정에서도 화면 속 정보가 정확하게 유지돼야 한다”며 “이번 플랫폼은 화면의 작은 영역부터 전체 화면까지 균일한 확장을 구현해 고해상도 스트레처블 디스플레이 상용화를 앞당길 핵심 기반 기술이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 6월 4일 게재됐다.
