박철민 교수팀, 인체 정보 감지하는 ‘차세대 디스플레이’ 개발

휴대·차량용 디스플레이에 적용 기대

연구 결과 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재

사물과 사물을 디지털 신호로 연결하는 사물인터넷(IoT) 시대에 센서, 디스플레이 시장은 지속적으로 성장할 것으로 보인다. 현재까지 이와 같은 스마트 디바이스 기술은 외부자극에 반응하는 센서와 이를 받아들여 표시하는 디스플레이 기술로 구분되어 있었다. 이 경우 인체정보를 감지하는 센서소자, 감지된 신호를 처리하는 마이크로 프로세서 신호처리소자, 처리된 신호를 표시하는 디스플레이 소자가 필요하다. 이러한 복잡한 구조로 인해 디스플레이의 대면적, 유연성 및 인체정보감지 등의 새로운 기능 기술 구현에 어려움이 있다.

박철민 교수(신소재공학) 연구팀은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 압력 또는 전기전도와 같은 외부 자극을 감지하는 센서와 이 센서의 정보를 받아들여 이미지로 표시해주는 디스플레이를 결합한 ‘유기발광보드’(OLEB)를 개발했다.

연구진이 개발한 교류전계 기반 유기발광보드는 교류에 의한 전기장을 기반으로 구동된다는 점에서 직류 기반의 OLED 기술과는 구분되며, 더욱 중요하게 상부전극으로 사용되는 다양한 전도재료에 따라 교류전압이 달라지고 이로 인해 발광의 정도가 조절될 수 있다는 특성을 갖고 있다. 이를 통해 다양한 전도재료를 즉각적으로 감지하고 동시에 발광할 수 있다.

 연구진은 전도성을 갖는 사람의 손가락 또한 유기발광보드에 접촉되었을 때 즉각적으로 자체 발광한다는 사실을 발견하고, 이를 통해 지문을 유기발광보드에 발광시키는 것에 성공했다. OLEB는 신호의 감지, 처리, 나아가 디스플레이의 3가지 처리과정을 1개의 소자로 통합한 만큼 제작 공정과 비용도 줄일 수 있다는 큰 장점이 있다. 또한 이를 통해 매우 얇은 소자개발이 가능해 머리카락 굵기의 100분의 1에 불과한 500nm(나노미터·1nm=10억분의 1m) 정도의 소자 제작이 가능했으며, 얇은 두께로 기계적 유연성 또한 확보했다.

일반 가정이 교류전압을 사용하므로 직류소자를 교류전압으로 전환시켜주는 과정이 필요하지만 유기발광보드는 이러한 전환 과정을 거치지 않기 때문에 전환되는 과정에서 에너지 손실을 줄일 수 있어 높은 효율의 소자개발 또한가능하다.

박철민 교수는 “이 연구는 지문과 같은 전도를 띄는 생체정보를 감지하면서 동시에 이미지로 표시할 수 있는 새로운 개념의 차세대 디스플레이를 개발한 것이며, 향후 디스플레이 관련 추가적인 연구개발을 통해 휴대용 및 차량용 디스플레이, 광고용 스마트 윈도우 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.”고 말했다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부 기초연구지원사업(개인연구) 지원으로 수행했으며 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 4월 13일 자에 실렸다.