전기 신호 주파수에 따라 형태 변형과 소리 발생을 동시에 구현한 밴더블 디스플레이.[포스텍 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] POSTECH(포항공과대학교) 전자전기공학과 최수석 교수 연구팀이 자유롭게 형태를 바꾸면서 동시에 스피커 역할도 할 수 있는 스마트폰형 OLED 패널 기술을 최초로 개발했다.

디스플레이 산업에서 벤더플(bendable), 폴더블(foldable), 롤러블(rollable), 스트레처블(stretchable) 등 기술 경쟁이 점점 치열해지고 있다. 이처럼 화면을 접거나 휘어지게 하는 등 유연한 디스플레이는 ‘힌지(경첩)’와 같은 기계 장치가 필요한데, 그로 인해 기기가 두꺼워지고 무거워지는 단점이 있다. 또한, 디스플레이 사용에 반드시 필요한 별도의 스피커의 기능을 추가할 경우 더욱 두꺼워지는 문제를 가지고 있었다.

예를 들어, 화면을 구부릴 수 있는 ‘벤더블’ 디스플레이는 화면 곡률을 조절하여 이미지 왜곡을 줄이고 몰입감을 높일수 있는 기술로 최근 많은 관심을 받고 있으며, 제품의 가격도 높은 편이다. 최근 모바일 월드 콘그래스 MWC 2024 등에서도 이러한 벤더블 OLED를 스피커등에 감은 OLED나 게임용 모니터등에 벤더블 기능을 추가하여 벤더블 OLED 형태 변형을 이용고자 하는 노력들이 이루어 지고 있다. 그러나, 기존 벤더블 디스플레이 방식은 물리적인 기계 부속장치를 부착하여 당기는 힘으로 형태를 변형시키는 방식이기 때문에 외부 장치가 필요해 전반적으로 얇은 OLED 디스플레를 사용함에도 불구하고, 전체적인 사용자가 사용하는 디스플레이의 사용 부피는 커지고, 유연성은 떨어졌다. 또한 디스플레이의 형태가 변형되는 모습도 단순한 오목형 U 구조 벤딩으로 형태변화가 가능한 폼팩터의 변화도 단순해졌다. 사용자의 몰입감을 위한 스피커가 추가하는 경우 기기가 더욱 크고 두꺼워져 스마트폰 같은 소형 기기에 적용하는 데 한계가 있었다.

POSTECH 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 특수한 ‘압전 고분자 액추에이터’라는 초박형 필름을 적용하여 OLED본연의 얇고 유연한 특성을 유지하면서도 디스플레이의 형태를 다양한 형태로 변화시키고 또 다이나믹하게 움직이게 하는 기술을 개발했다. 이 필름을 스마트폰용 OLED 패널에 부착하면 전기 신호만으로도 화면 형태를 기존 단순한 오목 U 모양을 넘어 볼록하거나 ,S-Shape 등과 같은 변화와 마치 춤을 추는 것 같은 다양한 모양들 간 다이나믹한 OLED 변형할 수 있다. 더욱 놀라운 점은 같은 필름에 저주파와 고주파 전기 신호를 보내면 OLED의 다양한 벤더블 형태 변형과 함께 진동이 별도의 스피커 없이도 OLED 디스플레이 자체가 소리를 낼 수 있게 된 것이다.

연구팀은 실제 스마트폰용 OLED 패널에 이 기술을 적용해 성공적으로 작동함을 확인했다. 특히 디스플레이는 단순한 U자 형태뿐만 아니라 S자 형태 등 다양한 형태로 자유롭게 변형되고, OLED의 얇고 가벼운 장점을 그대로 유지하면서도 형태 변형과 소리 출력이 동시에 가능했다.

최수석 교수는 “외부 장치 없이 디스플레이의 형태를 자유롭게 변형하면서 동시에 스피커 기능까지 구현한 연구는 이번이 처음”이라며 “기존 벤더블 디스플레이의 구조적 한계를 극복함으로써 차세대 디스플레이, 자동차 디스플레이, 소프트 로봇 등 다양한 분야로의 확장과 상용화에 기여할 것”이라고 전했다.

이번 연구결과는 스프링거 네이처(Springer Nature) 출판사의 국제학술지 ‘npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)’ 3월 온라인판에 게재됐다.