옥수수 전분으로 유연 디스플레이 만든다

[아이뉴스24 정종오 기자] 쭉 늘려도 여전히 투명하고 빠르게 원래 모양으로 돌아오는 접이·두루마리형(폴더블·롤러블) 디스플레이용 투명 점착제가 나왔다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이동욱 교수팀은 옥수수 전분 성분인 ‘아이소소르비드’를 활용해 투명도와 복원력을 높인 광학용 투명 점착제(OCA)를 개발했다.

투명 점착제는 디스플레이의 보호유리와 터치센서, 패널 등을 서로 붙이는 데 쓰인다. 점착제의 투명도와 복원력이 좋을수록 저전력으로 밝은 화면을 만들고 디스플레이를 오래 쓸 수 있다.

연구팀은 점착제의 가교제를 새롭게 설계해 투명도와 복원력이 우수한 점착제를 만들었다. 가교제는 접착 고분자 사슬을 그물처럼 연결해 점착제가 쉽게 늘어지지 않도록 잡아주고 변형된 뒤 원래 모양으로 돌아오게 하는 물질이다.

개발된 가교제를 넣은 점착제는 빛 투과율이 99.8%이며 원래 길이의 50% 늘려도 98.6%의 투과율을 유지했다. 투명 점착제는 늘어날 때 고분자 사슬의 배열이 불균일해지면 빛이 산란돼 탁해질 수 있다.

원래 길이보다 20% 늘렸다가 놓는 과정을 100회 반복한 뒤에도 2.5초 안에 원래 길이로 돌아왔다. 기존의 헥산디올 다이아크릴레이트(HDDA) 가교제를 넣은 점착제는 원래 길이의 50% 늘렸을 때 투과율이 71.9%로 떨어졌고 반복 변형 후 복원에는 100초 이상 걸렸다.

투명도의 비결은 가교제의 ‘아이소소르비드’ 성분이다. 아이소소르비드는 옥수수, 밀 전분 등을 가공해 얻는 성분으로 빛의 왜곡이 적어 투명도를 높일 수 있다.

가교제 자체의 길고 유연한 특성 덕분에 고분자 사슬 사이의 간격도 넓어져 접히거나 말렸을 때 복원력이 좋아진다. 점착제가 늘어나는 과정에서 이웃한 사슬끼리 달라붙으면서 복원이 더뎌지는데 사슬 간격을 넓히면 이러한 현상이 줄어 힘을 뺐을 때 빠르게 원래 모양으로 돌아오게 되는 것이다.

점착력 또한 상용 점착제와 비슷한 수준을 확보했다. 실제 유연 디스플레이 모듈에 적용해 1만 회 접는 시험에서도 눈에 띄는 균열이나 주름, 층 사이의 들뜸이 관찰되지 않았다.

80℃에서 열처리를 거친 뒤 떼어내는 시험에서도 점착제 잔여물이 남지 않아, 디스플레이 부품의 회수와 재사용에도 유리하다. 이번 연구는 UNIST 백명진 박사가 공동 교신저자로, 최윤지 연구원이 제1저자로 참여했다.

이동욱 교수는 “디스플레이용 점착제는 패널에 나온 빛을 잘 통과시키고 화면의 반복적 변형을 견뎌야 한다”며 “이번에 개발된 점착제는 저전력으로 밝은 화면을 만들고 내구성이 뛰어난 폴더블·롤러블 디스플레이를 만드는 데 도움이 될 것”이라고 말했다.

연구 결과(논문명: Isosorbide-Based Optically Clear Adhesives with Ultrahigh Transparency and Rapid Strain Recovery for Flexible Displays)는 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 8월 30일 온라인으로 실렸다.