전력 소모(2볼트)도 낮으면서 자유자재로 휘어지고(flexible) 전기에 의해 색도 변하는 새로운 개념의 디스플레이가 국내 연구진에 의해 개발되었다.

연세대 김은경 교수가 주도한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 선도연구센터(ERC)사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 독일의 재료과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials, IF=10.86)’지에 온라인으로 게재되었다.

김은경 교수 연구팀은 대부분의 전도성 고분자가 잘 녹지 않아 코팅공정이 어려웠던 기존의 문제점을 용액공정을 이용해 해결하고, 패터닝이 가능한 전도성 고분자를 넓은 면적의 유리뿐만 아니라 자유자재로 휘어지는 필름에 코팅하는 기술을 개발하였다.

김 교수팀은 빛에 의해 패터닝이 가능한 티오펜 계열의 기능성·전도성 고분자 단량체 두 종류*를 새롭게 합성하는데 성공하였다. 또한 연구팀은 용액공정 중합을 이용해 넓은 면적(7인치)의 유리와 구부려지는 필름에 간단히 코팅한 후 빛에 의해 패터닝하는 기술을 개발하였다. 이것은 향후 더 넓은 면적에 적용할 수 있고, 대면적 디스플레이 제작에도 응용할 수 있는 새로운 가능성을 보여주었다.

또한, 김 교수팀은 전기에 의해 색이 변하는 디스플레이 소자를 제조하여 저전력 소비형 플렉시블 디스플레이에 응용할 수 있는 가능성을 열었다.

연구팀은 전도성 고분자를 이용해 대면적 플렉시블 디스플레이 소자를 제조하고 패터닝을 도입해 2볼트 전압에서 구동할 수 있는 정보표시형 저전력 디스플레이 소자를 개발하였다.

이 소자는 분자구조에 따라 파란색이나 보라색으로 표시되는데, 변색특성이 우수하고(착색과 소색(투명)의 투과도 비율 5배), 무기물 변색 물질에 비해 색대비가 높고 변환 속도(2초)도 빠르며, 자유자재로 휘어지는 전도성 고분자의 장점을 지녀 플렉시블 디스플레이로 활용될 수 있는 가능성을 보여주었다.

또한, 전원을 꺼도 40시간 이상 색상이 안정적으로 유지되어 정보표시를 위한 전력소모를 크게 줄일 수 있고, 두 종류의 서로 다른 전도성 고분자로부터 각각의 다른 색(파란색과 보라색)을 구현하는데 성공하여 전도성 고분자의 화학구조 변화를 통해 다양한 색을 구현할 수 있는 가능성도 제시하였다.

□ 김은경 교수는 “이번 연구는 전기에 의해 색이 변하는 전도성 고분자를 대면적 코팅법을 이용해 유연한 기재에 까지 적용하고 패터닝이 가능한 작용기를 화학적으로 조절함으로써, 유비퀴터스 시대에 필요한 저전력 소비형 플렉시블 디스플레이를 간단히 제조하는 법을 개발했다는 점에서 의미가 있다. 향후 다양한 물질개발을 통해 더욱 다양한 색을 구현하면서 패터닝이 가능한 재료개발에 다각적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.