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휘는 디스플레이 최대 약점 ‘열팽창’ 문제 해결했다

2018년 11월 08일 17:09
이미지 확대하기자유롭게 휘어지는 ‘플렉서블 디스플레이’ 개발이 한창이지만 열에 취약한 문제를 해결하기 어려워 상용화가 더디다. KAIST 연구진이 열문제를 해결할 수 있는 실마리를 제시했다. 삼성디스플레이 제공.
자유롭게 휘는 ‘플렉서블 디스플레이’가 속속 개발되고 있지만 열에 취약한 문제를 해결하지 못해 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 삼성디스플레이 제공.

삼성전자가 ‘폴더블폰(접히는 스마트폰)’을 7일(현지 시간) 미국에서 열린 삼성개발자콘퍼런스에서 공개한 가운데 국내 연구진이 ‘휘는(플렉서블) 스마트폰’의 대량생산을 가로막는 고질적 문제를 해결할 방법을 알아냈다.

 

김상률 KAIST 화학과 교수 연구진은 ‘플렉서블 디스플레이’에서 흔히 발생하는 열팽창 현상이 일어나지 않는 고분자 물질을 개발했다고 8일 밝혔다. 

 

디스플레이 특정한 부분을 고무나 플라스틱과 같은 투명 합성수지로 대체해 접을 수 있게 만든 ‘폴더블’ 기술이 최근 실용화되고 있다. 하지만 디스플레이의 어떤 부위든 휘는 플렉서블 기술은 완벽히 확보되지 않고 있다. 

 

디스플레이 어떤 부위든 휘게 만들려면 유리처럼 투명하면서도 유연한 소재가 필요하다. 주로 유기물질(탄소) 성분으로 만든 고분자 소재가 꼽힌다. 하지만 이런 소재는 열에 약한 것이 한계였다. ‘열팽창계수’가 커서 사용 중 발생하는 열 때문에 부풀어오르며 내부의 전자회로가 손상되는 경우가 자주 발생하기 때문이다. 플렉서블 디스플레이를 실용화하려면 투명하면서도 유연하고, 열팽창 계수도 작은 '3박자'가 맞아야 하지만 그런 소재를 찾기는 쉽지 않다. 

 

연구팀은 유기 고분자 소재의 분자구조를 사슬처럼 연결하고 그물처럼 엮은 ‘망상구조’로 만들었다. 이 방법도 과거부터 알려져 있었지만 열팽창 계수가 낮아지는 대신 유연성을 잃어버리는 문제가 나타났다. 연구진은 고분자 사슬 거리를 처음부터 다시 설계해 유연성을 잃어버리지 않는 망상구조를 독자적으로 개발했다.

 

연구진은 이 물질을 얇은 필름형태로 가공하는데도 성공했다. 열팽창 정도가 유리 수준으로 낮으면서 투명하고, 유연해 첨단 디스플레이 제조공정인 ‘아몰레드’ 디스플레이에 적용할 수 있는 수준이다.

 

김 교수는 “이번 연구는 그간 난제로 여겨졌던 투명하면서도 유연한 소재의 제작 방법을 처음으로 제시했다는데 큰 의의가 있다”며 “디스플레이 분야는 물론 다양한 산업에서 유기소재의 열팽창을 제어하는 데 응용이 가능하다”고 말했다.

 

이 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스' 10월 26일자 온라인 판에 게재됐다.
 

 

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