삼성전자 종합기술원의 스트레처블 헬스 모니터링 시스템 (사진=삼성전자)
삼성전자가 실제 피부와 일체감이 우수하며 고무줄처럼 변형이 돼도 성능은 떨어지지 않는 '스트레처블(Stretchable) 디스플레이' 기술을 개발하는데 성공했다.
6일 삼성전자 뉴스룸에 따르면 삼성전자 종합기술원이 사람의 피부에 부착해 몸의 움직임에 따라 늘고 줄면서도 정상 동작이 가능한 '스트레처블 센서와 OLED 디스플레이 개발 연구' 결과를 지난 4일(미국 현지시간) 세계적인 학술지 '사이언스 어드밴시스'에 발표했다.
이 연구는 길이를 늘려도 기기의 성능 안정성을 구현한 것이 특징이다. 연구진은 스트레처블 OLED 디스플레이와 광혈류 센서를 30% 늘려도 성능저하 없이 정상 동작되는 것을 확인했다.
연구진은 탄성력과 복원력이 우수한 고분자 화합물 '엘라스토머'의 조성과 구조를 바꾸는 방법 등을 통해 업계 최초로 기존 반도체 공정의 기판에 적용했다. 1000회 반복해 길이를 늘렸을 때에도 마찬가지로 안정적으로 구동했다고 덧붙였다.
연구진은 OLED 디스플레이와 광혈류 측정(PPG) 센서를 하나의 기기에 통합했다. 광혈류 측정은 혈관에 빛을 투사해 혈액이 통과할 때 혈관의 팽창과 수축에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용해 맥파를 측정하는 방법이다.
연구진이 개발한 광혈류 센서는 손목이 움직일 때를 기준으로 고정형 실리콘 센서보다 2.4배 높은 심박 신호를 추출하는 결과를 얻었다.
연구진은 기존 스트레처블 기기 기판에 쓰이는 플라스틱 소재를 엘라스토머로 교체하고 업계 최초로 미세 패터닝과 대면적 공정이 가능한 포토 리소그라피 공정을 활용해 디스플레이와 센서를 구현했다.
아울러 엘라스토머 소재의 분자 조성을 조절해 내열성을 강화하고 분자 사슬을 화학적으로 묶는 등 반도체 공정에 쓸 수 있을 만큼의 내성도 확보했다.
여기에 복원력이 낮은 OLED 소재의 안정성을 극복하고, OLED 픽셀 자체가 변형되지 않으면서 픽셀 사이의 공간과 배선 전극이 늘거나 줄어들 수 있도록 설계했다.