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재료硏-인하대-포항공대 공동연구팀, 전기화학 디스플레이용 젤 전해질 제조기술 개발

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작성일16-07-21 15:53 조회2,919회

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붙였다 뗐다 할 수 있는


신개념 스티커형 디스플레이 소재 개발!


재료, 전기화학 디스플레이용 젤 전해질 제조기술 개발


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 # 스티커처럼 붙였다, 뗐다사용이 가능한 디스플레이용 전해질 소재기술이 국내 최초로 개발됐다. 1회용, 모바일, 웨어러블용 디스플레이 및 표시장치 등에 신규 시장을 창출할 것으로 기대된다.


 


 


재료연구소(소장 김해두, KIMS) 표면기술연구본부 홍기현 박사, 인하대학교(총장 최순자) 화학공학과 이근형 교수, 포항공대(총장 김도연, POSTECH) 신소재공학과 이종람 교수로 이루어진 공동연구팀은 다양한 전도성 기판에 탈/부착해 사용이 가능한 스티커형 디스플레이용 젤 전해질 소재 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.


 


 


전해질은 배터리, 전기도금, 전자소자 및 디스플레이에 적용이 가능한 기능성 소재로써, 주로 극성 용매에 녹여 액체 상태로 사용된다. 액체 상태의 전해질은 이온 전도도가 우수하지만 소자에 적용될 경우 누수의 위험성이 있어 정밀한 패키징 공정이 필요하고 유연성을 기대하기 어렵다.


 


공동연구팀은 이러한 기존 액체 전해질 소재의 한계 물성을 극복하기 위해 이온성 액체, 고분자 지지체, 발광염료를 혼합해 우수한 기계적 강도와 높은 이온 전도도가 확보된 젤 전해질 소재를 합성했다. 제작된 젤 전해질 소재는 액체 상태가 아닌 젤 타입의 고체 전해질 형태이다. 기계적 강도가 우수하며 표면에 점성을 가지고 있어 다양한 기판에 탈/부착이 가능하다.


 


 또한 본 소재를 전도성 기판에 부착해 교류전압을 인가할 경우 젤 전해질에 도핑된 발광염료의 산화/환원 반응으로 인해 평방미터 당 최대 100칸데라(cd/) 수준의 빛이 방출된다. 직류전압을 인가할 경우 전해질과 전극간의 전기화학 반응에 의해 에너지의 충/방전이 가능한 슈퍼 캐패시터(capacitor, 축전기)의 특성을 나타내는 것으로 확인됐다.


 


향후 플렉서블 소자의 상용화를 위해서는 기계적 강도와 이온 전도도가 확보된 신규 전해질 소재 개발이 필수적이다. 기존의 OLED(Organic Light Emitting Diode, 유기발광 다이오드), LCD(Liquid Crystal Display, 액정표시장치)를 대체할 수 있는 새로운 형태의 저비용, 유연 디스플레이 소자 또한 전 세계적으로 많은 관심을 갖고 활발한 연구가 진행 중이다. 본 기술은 이러한 수요에 맞춰 기계적, 전기적 특성이 우수한 젤 전해질 소재를 개발하고 이를 통해 스티커형의 디스플레이 표시장치로 사용 가능한 신개념 발광 소자를 구현한 것이다.


 


현재 텔레비전, 모니터, 휴대폰 등 디스플레이 시장의 경우, OLED, LCD, 양자점 디스플레이 소자들이 상용화되어 다양한 제품으로 출시되고 있다. 이와 같은 기존 소자들은 해상도가 높고 응답속도가 빠르며 디스플레이로서 우수한 성능을 갖고 있지만, 제조공정이 복잡하고 비용이 높아 저가형 디스플레이, 단순 표시장치에 적용이 어렵다. 본 연구를 통해 개발된 젤 전해질 기반의 디스플레이 소자는 기존 기술들에 비해 공정이 단순하고 제조비용이 낮으며 탈/부착해 사용이 가능한 장점을 가지고 있다. 향후 일회용 디스플레이, 센서 표시장치, 웨어러블 및 모바일 기기 등에 적용이 가능할 것으로 기대된다.


 


연구책임자인 재료연구소 홍기현 박사는 본 기술이 상용화 되면, 기존의 디스플레이 기술로 구현이 어려웠던 신개념의 스티커형 디스플레이 제작이 가능하고, 전해질의 이온 전도 특성을 이용한 에너지 소자로의 응용이 가능하다., “이를 바탕으로 다양한 플렉서블/웨어러블, 모바일 헬스케어 기기에 적용이 기대된다.고 말했다.


 


한편, 공동연구팀의 젤 전해질 제조 기술, 스티커형 디스플레이 소자 기술, 에너지 저장 소자 응용기술과 관련한 연구결과들은 소재 및 과학 분야의 국제저널인 어드밴스트 에너지 머테리얼스지(Advanced Energy Materials)와 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인 판에 게재됐다. 관련 소재 및 응용 기술은 현재 재료연구소의 특허 담당부서와 출원 협의 중에 있다.