초록 ▼

□ 연구개요
- 최종목표 : 기존 신축성 기판의 양의 푸아송비에 의한 신축 시 이미지 및 전극 특성 왜곡의 문제를 해결하고자 함. 따라서 기판에는 음의 푸아송비(Negative Poisson‘s Ratio, NPR) 특성을 인가하여 신축 시 기계적 변형을 최소화하고, 전극은 액체 금속을 이용하여 이방적 특성 변화를 최소화하는 구조를 개발하고자 함
- 최종 결과물 : 2축 변형률 제어(제로 푸아송비 이하)된 고신축성 마이크로 LED용 기판 및 전극 소재 개발
- 세부목표 : 음의 푸아송비를 가진 메타구조 프레임 설계/

□ 연구개요
- 최종목표 : 기존 신축성 기판의 양의 푸아송비에 의한 신축 시 이미지 및 전극 특성 왜곡의 문제를 해결하고자 함. 따라서 기판에는 음의 푸아송비(Negative Poisson‘s Ratio, NPR) 특성을 인가하여 신축 시 기계적 변형을 최소화하고, 전극은 액체 금속을 이용하여 이방적 특성 변화를 최소화하는 구조를 개발하고자 함
- 최종 결과물 : 2축 변형률 제어(제로 푸아송비 이하)된 고신축성 마이크로 LED용 기판 및 전극 소재 개발
- 세부목표 : 음의 푸아송비를 가진 메타구조 프레임 설계/제작, 양의 푸아송비를 가진 고신축성 및 탄성복원력을 가진 기판 소재 및 공정 개발, 메타구조 프레임, 신축성 기판의 하이브리드 구조를 이용한 제로 푸아송비 기판/전극층 제작, 메타구조 기반 소자(프레임 + 기판 + 전극) 내구성 확보/최적화, 마이크로 LED 디스플레이 시작품 제작 및 특성 평가
- 최종 성능 : 1)시작품 기판 성능 : 수평 방향 연신율 30% 이상, 수직 방향 연신율 1.5% 이상, 피로 수명 1,000 cycle 이상, 제로 푸아송 비 이하(< -0.05)
2)시작품 전극 성능 : 제로 푸아송비 이하(< -0.05)와 상응하는 이방성 전극의 저항 변화율 도출, 신축성 ≥ 30%(기준 길이 대비 인장 길이 비, 1,000회 반복 시 저항 변화 10% 이내 기준)

□ 연구 목표대비 연구결과
▶ 메타구조 기반 하이브리드 구조 마이크로 LED 디스플레이 개발 결과
▶ 3D printer resin을 이용하여 Auxetic 구조를 지니는 구조체를 개발하고 이를 rubber 계열의 기판과 결합시켜 메타구조 기반 소자를 제작함. 인장테스트를 통해 수평방향 연신율을 30%, 푸아송비는 약 –0.1까지 확보하였음. 또한 피로 수명 테스트는 안정적으로 성능이 확보되는 500 cycle까지 진행하였고, 이때 푸아송비는 약 –0.08 정도의 값을 얻음(최종목표 : 수평방향 연신율 30%, 음의 푸아송 비 –0.05 이하 → 목표 달성, 푸아송 비 부분은 –0.1로 초과 달성)
▶ eGaIn을 기반으로 하여 철(Fe)과 구리(Cu)의 마이크로 나노 파티클을 포함하는 인장 가능 전극을 개발함. 철과 구리 미세 입자를 통하여 전극의 전도성을 높여 주고 인장에서 전극의 저항 변화율을 최소한으로 유지하는 전극 개발. 300% 인장 기준 1000회 반복 내구성 테스트에서 저항 변화율이 10% 이하를 보여줌. 또한 전극 최대 인장 800%까지 달성하였고 이때 최대 인장까지의 저항 변화율 10% 이하 달성 (최종목표 : 신축성 30% 이상, 1000회 반복시 저항변화율 10% 이내 → 목표 달성, 신축성 부분은 800%로 초과 달성)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
기술적/경제적 측면: 기존의 웨어러블 디스플레이 시장은 스마트워치 및 스마트폰을 중심으로 성장해왔으며, 추후에는 다양한 형태의 신규 웨어러블 기기의 시장 출현과 함께 성장이 본격화될 것으로 전망됨. 특히 웨어러블 디스플레이는 발전 가능성이 매우 큰 시장이기 때문에 이 기술을 확보한 업체에 의해 시장이 독점될 수 있고, 따라서 신축성 소자용 2축 변형률 제어된 기판 및 전극 소재를 개발함으로써 다양한 웨어러블 전자기기에 이용할 수 있는 원천기술을 개발할 수 있음
사회적/산업적 측면: 신축성 기판 소재는 기판 소재와 메타 구조가 결합하여 기존의 이방성 문제를 해결함으로써 차세대 디스플레이 산업에서 경쟁력을 가질 수 있음. 패널 제조 기술에서는 삼성디스플레이와 LG 디스플레이가 시장 및 기술개발을 주도하고 있으나, 부품, 소재 및 공정 장비에 대한 기반은 취약한 수준으로 이방성 문제를 해결함으로써 관련 기술경쟁력 확보를 할 수 있을 것으로 기대됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 39