HOME > 인포메이션 >
필자의 다른기사 보기 인쇄하기 메일로 보내기 글자 크게 글자 작게
인체 정보를 바로 감지하여 화면에 표시하는 핵심 기술을 개발
휴대용, 차량용 디스플레이, 광고용 스마트 윈도우 등 차세대 디스플레이 산업 등에 적용
특허뉴스 이성용기자 기사입력  2017/05/03 [16:08]


미래창조과학부(장관 최양희) 기초연구지원사업(개인연구)을 수행한 박철민 교수(연세대) 연구팀은 디스플레이 자체적으로 지문 등 전도를 띄는 인체 정보를 즉각적으로 감지하여 화면에 표시하는 차세대 디스플레이 핵심 기술을 개발 했다.
* 전도 : 재료를 통해서 전기가 흐르는 정도

 현재 사용되는 유기발광다이오드(OLED)*기반 디스플레이는 센서와 디스플레이가 분리되어 있으나, 이번에 개발된 유기발광보드(OLEB)*는 하나의 장치가 센서와 디스플레이를 동시에 담당한다.

이로 인해 전기적인 신호 처리 구조가 단순해져 디스플레이가 머리카락 1/100 두께(500나노미터)로 얇아졌고, 더 유연해졌다. 또한 제작 공정 과정이 줄어들기 때문에 공정비용도 줄일 수 있다.

* 유기발광다이오드 (OLED, Organic light emitting diode) 기반 센서 디스플레이: 유기자체발광 기반의 디스플레이와 센서가 결합된 차세대 장치
* 유기발광보드 (OLEB, Organic light-emitting board) : 기존의 Organic light emitting diode (OLED)와 구분하여 자체 발광 유기소재를 사용하지만 디스플레이가 전도를 띄는 자극을 센싱하고 이를 동시에 디스플레이 할 수 있는 새로운 소자기술 
  
  박철민 교수 연구팀(연세대)의 연구 내용은 국제적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 4월 13일자에 게재되었다.
 
논문명과 저자 정보    
논문명 : Organic Light Emitting Board for Dynamic Interactive Display
저자 정보 : 박철민 교수(교신저자, 연세대), 김의혁(제1저자, 연세대), 심우영(공동저자, 연세
대), 이태우 교수(공동저자, 서울대)
 
□ 논문의 주요 내용
 
1. 연구의 필요성
사물과 사물을 디지털 신호로 연결하는 사물인터넷(IoT)* 시대에 센서, 디스플레이 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 현재까지 스마트 디바이스 기술은 외부자극에 반응하는 센서와 이를 받아들여 표시하는 디스플레이 기술로 구분되어 있었다.
* 사물인터넷 : 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스
 
최근 디스플레이 기술은 기존의 TV와 같은 디스플레이와 달리 인체정보를 감지하고 이를 디스플레이 하는, 새로운 기능의 디스플레이를 지향한다. 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. 이러한 문제를 해결하기 위해 분리된 소자를 하나로 통합해 인제정보를 감지와 동시에 직접적으로 화면에 표시할 수 있는 디스플레이 기술 개발의 필요성이 커지고 있다.
* 마이크로 프로세서 : 컴퓨터의 기본처리장치 기능 (제어, 연산)을 담당하는 중앙처리장치 
 
2. 연구 내용
연구팀은 교류전계* 기반의 유기발광보드를 통하여 전도 정보를 감지하고 감지된 정보를 즉시 화면에 표시할 수 있는 디스플레이 기술을 개발했다.

유기발광보드는 기존의 신호감지-신호처리-신호디스플레이 역할을 하는 세 개의 소자를 하나의 소자로 통합함으로써 공정을 획기적으로 단순화하였을 뿐만 아니라 이를 통해 기계적 유연성을 갖는 매우 얇은 소자를 구현했다.
* 교류전계 : 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하는 전류에 의해 형성된 전기장
    
유기발광 보드의 구조는 먼저 기판 위에 두 개의 하부전극이 분리되어 위치한다. 그 위로 발광을 담당하는 유기발광층*, 발광의 성능 향상을 담당하는 기능층이 적층되고, 그 위에 절연체층*이 놓인다. 구동원리는 두 개의 하부전극에 교류* 전류가 가해진 상태에서 절연체층 위에 상부전극*이 놓이면 소자에 형성된 전기장에 의해 유기발광층에서 자체발광이 일어난다.
* 유기 발광층 : 주입되어 오는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛으로 발광하는 층
* 절연체층 : 전류가 통하지 않는 물질로 이루어진 층
* 교류 : 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하는 전류
* 상부전극 : 소자의 상부에 존재하는 전도성 박막
              
  연구진이 개발한 교류전계 기반 유기발광보드(OLEB)는 교류에 의한 전기장을 기반으로 구동된다는 점에서 직류*기반의 OLED기술과는 구분되며, 더욱 중요하게 상부전극으로 사용되는 다양한 전도재료에 따라 교류전압이 달라지고 이로 인해 발광의 정도가 조절될 수 있다.

 일반 가정에 사용되는 장치들은 모두 교류전압에 의해 구동되므로 직류 기반 소자를 교류전압으로 전환시켜주는 과정이 필요하지만 유기발광보드는 이러한 전환 과정을 거치지 않기 때문에 전환되는 과정에서 에너지 손실을 줄일 수 있어 높은 효율의 소자개발이 가능하다.
* 직류 : 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류
      
유기발광보드의 경우 전기 전도성을 가지는 물질이라면 상부전극의 역할을 할 수 있어, 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. 
  
3. 연구 성과
디스플레이 자체적으로 지문과 같은 전도를 띄는 인체 정보를 감지하고, 감지정보를 시각화하는 기술을 개발했다. 개발한 디스플레이는 전기적 신호 처리가 단순해짐에 따라 얇고 유연하게 제작이 가능하다.
 
개발된 유기발광 보드는 전도성을 갖는 연필을 이용해서 유기발광보드(OLEB) 위에 자유롭게 글을 쓰고 자체발광을 통하여 표시할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 작성된 전도성 글씨를 화학적으로 지우고 다시 다른 정보를 쓸 수 있어 재기록이 필요한 글씨 쓰기, 그림 그리기 등에 활용될 수 있다.

또한 이 기술은 향후 휴대용 및 차량용 디스플레이, 광고용 스마트 윈도우 등 차세대 디스플레이 산업 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
 
1. 연구의 필요성
사물과 사물을 디지털 신호로 연결하는 사물인터넷(IoT)* 시대에 센서, 디스플레이 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 현재까지 스마트 디바이스 기술은 외부자극에 반응하는 센서와 이를 받아들여 표시하는 디스플레이 기술로 구분되어 있었다.
* 사물인터넷 : 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스

  최근 디스플레이 기술은 기존의 TV와 같은 디스플레이와 달리 인체정보를 감지하고 이를 디스플레이 하는, 새로운 기능의 디스플레이를 지향한다.

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. 이러한 문제를 해결하기 위해 분리된 소자를 하나로 통합해 인제정보를 감지와 동시에 직접적으로 화면에 표시할 수 있는 디스플레이 기술 개발의 필요성이 커지고 있다.
* 마이크로 프로세서 : 컴퓨터의 기본처리장치 기능 (제어, 연산)을 담당하는 중앙처리장치 

2. 연구 내용
연구팀은 교류전계* 기반의 유기발광보드를 통하여 전도 정보를 감지하고 감지된 정보를 즉시 화면에 표시할 수 있는 디스플레이 기술을 개발했다.

유기발광보드는 기존의 신호감지-신호처리-신호디스플레이 역할을 하는 세 개의 소자를 하나의 소자로 통합함으로써 공정을 획기적으로 단순화하였을 뿐만 아니라 이를 통해 기계적 유연성을 갖는 매우 얇은 소자를 구현했다.
* 교류전계 : 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하는 전류에 의해 형성된 전기장
    
유기발광 보드의 구조는 먼저 기판 위에 두 개의 하부전극이 분리되어 위치한다. 그 위로 발광을 담당하는 유기발광층*, 발광의 성능 향상을 담당하는 기능층이 적층되고, 그 위에 절연체층*이 놓인다. 구동원리는 두 개의 하부전극에 교류* 전류가 가해진 상태에서 절연체층 위에 상부전극*이 놓이면 소자에 형성된 전기장에 의해 유기발광층에서 자체발광이 일어난다. 
 
* 유기 발광층 : 주입되어 오는 전자와 정공의 재결합을 통해 빛으로 발광하는 층
* 절연체층 : 전류가 통하지 않는 물질로 이루어진 층
* 교류 : 시간에 따라 주기적으로 크기와 방향이 변하는 전류
* 상부전극 : 소자의 상부에 존재하는 전도성 박막

연구진이 개발한 교류전계 기반 유기발광보드(OLEB)는 교류에 의한 전기장을 기반으로 구동된다는 점에서 직류*기반의 OLED기술과는 구분되며, 더욱 중요하게 상부전극으로 사용되는 다양한 전도재료에 따라 교류전압이 달라지고 이로 인해 발광의 정도가 조절될 수 있다.

일반 가정에 사용되는 장치들은 모두 교류전압에 의해 구동되므로 직류 기반 소자를 교류전압으로 전환시켜주는 과정이 필요하지만 유기발광보드는 이러한 전환 과정을 거치지 않기 때문에 전환되는 과정에서 에너지 손실을 줄일 수 있어 높은 효율의 소자개발이 가능하다.
* 직류 : 항상 일정한 방향으로 흐르는 전류
      
  유기발광보드의 경우 전기 전도성을 가지는 물질이라면 상부전극의 역할을 할 수 있어, 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. 
  
3. 연구 성과
디스플레이 자체적으로 지문과 같은 전도를 띄는 인체 정보를 감지하고, 감지정보를 시각화하는 기술을 개발했다. 개발한 디스플레이는 전기적 신호 처리가 단순해짐에 따라 얇고 유연하게 제작이 가능하다.
 
개발된 유기발광 보드는 전도성을 갖는 연필을 이용해서 유기발광보드(OLEB) 위에 자유롭게 글을 쓰고 자체발광을 통하여 표시할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 작성된 전도성 글씨를 화학적으로 지우고 다시 다른 정보를 쓸 수 있어 재기록이 필요한 글씨 쓰기, 그림 그리기 등에 활용될 수 있다.

또한 이 기술은 향후 휴대용 및 차량용 디스플레이, 광고용 스마트 윈도우 등 차세대 디스플레이 산업 등에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

* 미디어 파사드 : 미디어(media)와 건물의 외벽을 뜻하는 파사드(facade)가 합성된 용어로 외벽에 다양한 콘텐츠 영상 등을 투사하는 것
 

▲     © 특허뉴스


유기발광 보드의 구조와 구동원리 및 기본 성능
유기발광 보드의 활용성으로 전도도를 가지는 재료를 이용하여 재기록이 가능한 글씨 쓰기 또는 그림 그리기, 지문접촉 발광 센싱, 역동적인 유동체의 발광 모니터링을 기반으로 한다. 유기발광 보드의 구조는 기판 위에 분리돼 있는 두 개의 하부전극 위에 발광층, 절연체 층 그리고 상부전극으로 이뤄져 있다. 구동원리는 두 개의 분리돼 있는 각각의 하부전극에 교류 전계를 인가하면 상부전극을 통해 전계가 흐르게 되며 각각의 소자 단위로부터 발광하게 된다.

  
▲     © 특허뉴스

지문 접촉 발광 센서로 서의 성능과 이미지
사람의 손가락은 도체의 한 종류로써 손가락을 유기발광 보드의 절연체 층 위로 접촉시킴에 따라 손가락이 상부전극의 역할을 할 수 있게 된다. 따라서 손가락의 피부 중에서 마루에 해당하는 지문 부분이 유기발광 보드 위로 지문 전체에 해당하는 부분만 발광하는 원리를 가지고 있다. 유기 발광층의 종류에 따라 다양한 색을 가지는 지문 접촉 발광 센서를 개발할 수 있으며, 유기발광 보드의 기판을 유리 기판이 아닌 플라스틱과 같은 유연 소재 기판을 사용하여 유연성을 가지는 접촉발광 센서를 개발 했다.
                                                           

기사입력: 2017/05/03 [16:08]  최종편집: ⓒ e-patentnews.com
 
닉네임 패스워드 도배방지 숫자 입력
제목  
내용
기사 내용과 관련이 없는 글, 욕설을 사용하는 등 타인의 명예를 훼손하는 글은 관리자에 의해 예고 없이 임의 삭제될 수 있으므로 주의하시기 바랍니다.