잡아당겨도 화면 비율 유지…KAIST, 15% 신축 기술 구현

오그제틱 구조·신축성 기판 선택 결합

가로·세로 각각 15% 늘려도 전류·화면 밝기 유지

웨어러블·전자피부·의료용 바이오센서 등 적용 가능

스트레처믈 디스플레이 이미지. ⓒKAIST

KAIST 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 동아대학교 문한얼 교수 연구팀과 공동으로 잡아당겨도 글자와 그림이 왜곡되지 않는 스트레처블 디스플레이 플랫폼을 개발했다고 8일 밝혔다.

가로와 세로가 함께 넓어지는 오그제틱 구조와 신축성 기판을 필요한 지점에만 연결해 화면 전체와 내부 이미지를 같은 비율로 늘리는 방식이다.

기존 신축성 기판은 한 방향으로 잡아당기면 반대 방향의 폭이 줄어 글자와 그림이 납작하게 변형되는 문제가 있었다. 이를 보완하기 위해 오그제틱 구조가 적용됐지만 화면 외곽의 가로·세로 비율만 유지되고 내부 이미지에는 왜곡이 남았다.

연구팀은 오그제틱 구조와 기판 전체를 붙이는 기존 방식에서 벗어나 정교한 계산으로 정한 위치만 연결했다. 구조가 늘어날 때 발생하는 비틀림이 기판 전체에 전달되는 것을 줄이고 각 영역이 제자리를 기준으로 바깥쪽으로 고르게 이동하도록 설계했다.

문자와 그림을 새긴 기판을 가로·세로 방향으로 반복해 늘린 실험에서는 기존 방식과 달리 패턴의 형태가 안정적으로 유지됐다. 화면 외곽뿐 아니라 내부의 작은 이미지까지 균일하게 확장된다는 점을 확인했다.

연구팀은 플랫폼 위에 발광다이오드(LED) 배열을 집적해 디스플레이 작동 성능도 검증했다. 가로와 세로 방향으로 각각 15%까지 늘렸을 때 전류와 화면 밝기가 유지됐으며, 15% 신축을 반복한 뒤에도 밝기 감소는 2% 미만이었다.

이번 기술은 웨어러블 전자기기와 전자피부, 의료용 바이오센서, 소프트 로봇, 자동차·항공기용 곡면 디스플레이 등 형태가 변하는 전자기기에 활용할 수 있다.

김수본·김준호 KAIST 박사가 공동 제1저자로 연구를 주도했다. 문한얼 동아대 교수와 유승협 KAIST 교수가 공동 교신저자로 참여한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 10일 자에 실렸다.

유 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.