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자유자재로 변형, 스트레처블 디스플레이 기술 주목
자유자재로 변형, 스트레처블 디스플레이 기술 주목
  • 김연균 기자
  • 승인 2021.06.07 10:04
  • 댓글 0
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삼성전자 종합기술원
OLED·PPG 센서 통합
전자 피부 폼 팩터 구성
스트레처블 헬스 모니터링 시스템. [삼성전자 종합기술원]
스트레처블 헬스 모니터링 시스템. [삼성전자 종합기술원]

[정보통신신문=김연균기자]

스마트 기기의 외형(Form-factor)을 결정하는 디스플레이. 양옆 또는 위아래로 반복해 접고 펼 수 있는 사각형 플렉서블(Flexible) 디스플레이가 인기다. 이젠 여기서 더 나아가 고해상 대화면이면서 휴대성도 갖춘 차세대 프리폼 디스플레이 연구가 활발하다.

최근 국내 기업 연구팀에서 고무줄처럼 자유자재로 변형이 가능하면서도 디스플레이 소자의 성능이 떨어지지 않는 스트레처블(Stretchable) 기술을 선보이며 주목받고 있다. 스트레처블 기술은 디스플레이를 공처럼 원형으로 말거나 다시 늘릴 수 있는 프리폼 디스플레이 구현의 핵심 기술이기 때문이다.

삼성전자 종합기술원은 사람의 피부에 부착, 몸의 움직임에 따라 늘고 줄면서도 성능 저하 없이 정상 동작 가능한 ‘스트레처블 센서와 OLED 디스플레이 개발 연구’ 결과를 지난 4일(미국 현지시간) 세계적인 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다

이번 연구는 길이 늘임(연신)에 따른 기기의 성능 안정성을 구현했다는 평가다. 또한 반도체 공정에 적용이 가능해 스트레처블 기기의 상용화 가능성을 입증했다.

스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 연구진. 왼쪽부터 유기소재랩 정종원 전문(공동 제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동 제1저자). [사진=삼성전자 종합기술원]
스트레처블 기기의 새로운 가능성을 입증한 연구진. 왼쪽부터 유기소재랩 정종원 전문(공동 제1저자), 윤영준 전문(교신저자), 이영준 전문(공동 제1저자). [사진=삼성전자 종합기술원]

연구진은 스트레처블 OLED 디스플레이와 광혈류 측정(PPG) 센서를 하나의 기기에 통합해 ‘스트레처블 전자 피부’ 폼 팩터로 구성했다. 광혈류 측정이란 혈관에 LED 등의 빛을 투사해 혈액이 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용, 맥파를 측정하는 방법이다. 이로써 향후 스트레처블 기기의 응용처를 보다 넓힐 수 있다는 가능성도 입증한 셈이다.

이번 연구의 가장 큰 성과는 탄성력과 복원력이 우수한 고분자 화합물 ‘엘라스토머’의 조성과 구조를 바꿔 기존 반도체 공정을 통해 스트레처블 OLED 디스플레이와 광혈류 센서의 기판에 적용, 디스플레이와 센서를 30% 늘려도 성능 저하없이 정상 동작하는 것을 확인한 것이다.

연구진은 요골동맥(앞팔의 바깥쪽을 통하는 동맥으로 보통 맥을 짚는 동맥)이 위치한 손목 안쪽에 스트레처블 광혈류 측정 심박 센서와 OLED 디스플레이를 통합한 전자 피부를 부착했다. 전자 피부는 손목 움직임에 따른 피부의 최대 변형 정도인 30%까지 특성 저하가 없었다. 또한 1000회 반복해 길이를 늘렸을 때도 OLED 디스플레이와 광혈류 센서가 안정적으로 구동했다. 특히 광혈류 센서는 손목이 움직일 때를 기준으로 고정형 실리콘 센서 대비 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다.

윤영준 전문연구원은 “연신 성능이 높은 센서와 디스플레이는 실제 피부와 일체감이 우수하기 때문에 수면, 운동 등 일상에서 제약 없이 장시간 생체 정보를 측정할 수 있는 것이 장점”이라며 “특정 질환을 지닌 환자뿐 아니라 일반인과 영유아를 위한 웨어러블 헬스케어 제품으로 응용 가능성도 클 것으로 기대한다”고 밝혔다.



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