김현재 교수팀, 스트레처블 디스플레이에 내장 가능한 인장 센서 기술 개발

인장 시 해상도 낮아지는 기술 한계 극복

세계적인 나노 과학 분야 학술지 ‘ACS Nano’ 게재

[사진 1. (왼쪽부터) 민원경, 안종빈 석박통합과정생, 강병하 박사, 김현재 교수]

전기전자공학과 김현재 교수 연구팀이 스트레처블 디스플레이의 해상도를 유지할 수 있는 스트레인 센서 기술을 개발했다. 연구 결과는 나노 과학 분야의 최고 권위지 ACS Nano 저널(IF 15.8, JCR 상위 5.9%)에 게재됐다. 

기존의 스트레처블 디스플레이는 인장 시 픽셀 밀도가 감소해, 해상도가 저하되는 문제가 있었다. 

이에 김현재 교수 연구팀은 픽셀 내에 숨겨진 픽셀인 '히든 픽셀'을 활성화하는 스트레인 센서 기반 시스템(S-SIP)을 고안했다. 해당 시스템은 인장 시 히든 픽셀을 활성화해 해상도가 유지되도록 설계됐다.

[그림 1. 전기수력학적 인쇄 기법을 이용한 히든 픽셀 내 인장센서 및 interconnect 형성과 인장에 따른 전기적 특성 변화]

연구팀은 전기유체역학 제트 프린팅(EHD 제트 프린팅) 기술을 통해 인듐-갈륨-징크-옥사이드(IGZO) 박막 트랜지스터의 게이트와 소스 전극을 선택적으로 은 나노와이어 (AgNWs)로 연결해 스트레인 센서를 제작했다. 이때 스트레인 센서는 신축 시 저항이 변해, 트랜지스터와 히든 픽셀을 활성화하는 역할을 한다.

실험 결과 S-SIP 시스템은 6,000회의 인장 사이클을 견디는 뛰어난 기계적 안정성을 보였으며, 숨겨진 픽셀을 효과적으로 활성화할 수 있음을 입증했다. 또한, 기존의 상업용 액티브 매트릭스(AM) 디스플레이 백플레인과의 높은 호환성을 보여 기술의 상용화 가능성을 보여줬다. 

이번 연구 결과는 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다. 특히, 차세대 디스플레이인 스트레처블 디스플레이의 혁신적인 기술 돌파구로 주목받고 있다. 

김현재 교수는 "이번 연구는 기존 스트레처블 디스플레이 기술의 한계를 극복하고, 새로운 가능성을 제시했다."며 "앞으로도 지속적인 연구를 통해 실용화할 수 있는 기술 개발에 힘쓰겠다."고 밝혔다.

논문정보

● 논문 제목: Strain-Sensor-In-Pixel Technology for Resolution-Sustainable Stretchable Displays

● 논문 주소: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c03015