▲ UNIST 연구진이 옥수수 유래 아이소소르비드를 활용한 가교제를 적용해 복원력과 투명도가 뛰어난 유연 디스플레이용 광학투명 점착제를 개발했다. 사진은 개발된 광학투명 점착제의 분자구조와 접착 특성 실험 결과를 보여주고 있다.

국내 연구진이 폴더블·롤러블 디스플레이의 반복적인 변형에도 높은 투명도를 유지하면서 빠르게 원래 형태로 돌아오는 광학용 투명점착제(OCA)를 개발했다. 바이오매스 유래 소재인 아이소소르비드를 활용해 디스플레이의 투명도와 내구성을 동시에 높인 것으로, 차세대 유연 디스플레이용 점착 소재 경쟁력 향상에 기여할 것으로 기대된다.

UNIST는 에너지화학공학과 이동욱 교수팀이 옥수수·밀 전분 등에서 얻을 수 있는 바이오매스 유래 성분인 ‘아이소소르비드’를 활용해 높은 투명도와 빠른 복원력을 갖는 광학용 투명점착제를 개발했다고 27일 밝혔다.

투명 점착제는 디스플레이의 보호유리와 터치센서, 패널 등 각 층을 서로 접착하는 핵심 소재다. 특히 폴더블·롤러블 디스플레이는 반복적인 접힘과 펼침, 말림과 풀림이 발생하기 때문에 높은 광학적 투명성과 변형 후 빠른 복원력이 요구된다.

연구팀은 점착제 내부에서 고분자 사슬을 연결하는 가교제를 새롭게 설계해 투명도와 복원력을 동시에 높였다. 가교제는 접착 고분자 사슬을 그물 구조로 연결해 점착제가 쉽게 늘어지지 않도록 잡아주는 동시에 외부 힘에 의해 변형된 점착제가 원래 형태로 돌아오도록 하는 역할을 한다.

개발된 가교제를 적용한 점착제는 99.8%의 높은 빛 투과율을 나타냈으며, 원래 길이의 50%까지 늘어난 상태에서도 98.6%의 투과율을 유지했다. 일반적으로 투명 점착제는 늘어나는 과정에서 고분자 사슬 배열이 불균일해지면 빛의 산란이 증가하면서 투명도가 떨어질 수 있다. 기존 HDDA 가교제를 적용한 점착제의 경우 원래 길이의 50%까지 늘렸을 때 투과율이 71.9%로 낮아졌다.

반면 개발된 점착제는 반복 변형에서도 빠른 복원력을 나타냈다. 원래 길이보다 20% 늘렸다가 놓는 과정을 100회 반복한 뒤에도 2.5초 이내에 원래 길이로 돌아왔다. 기존 HDDA 가교제를 적용한 점착제가 같은 반복 변형 후 원래 형태로 돌아오는 데 100초 이상 걸린 것과 비교해 복원 속도를 크게 높였다.

높은 투명도의 핵심에는 가교제에 포함된 아이소소르비드가 있다. 아이소소르비드는 옥수수와 밀 등의 전분을 가공해 얻는 성분으로, 빛의 왜곡을 줄여 점착제의 광학적 투명도를 높이는 데 유리하다.

복원력 향상에는 가교제의 구조적 특성이 작용했다. 가교제가 길고 유연한 특성을 가지면서 고분자 사슬 사이의 간격을 넓혀 접히거나 말리는 과정에서 사슬끼리 달라붙는 현상을 줄였다. 이에 따라 외부 힘을 제거했을 때 고분자 사슬이 빠르게 원래 배열로 돌아가면서 점착제의 복원 속도가 향상됐다.

접착 성능도 기존 상용 점착제와 비슷한 수준을 확보했다. 실제 유연 디스플레이 모듈에 적용해 1만 회 접힘 시험을 진행한 결과 눈에 띄는 균열이나 주름, 층간 들뜸이 관찰되지 않았다.

열처리 후에도 점착제 잔여물이 남지 않는 특성을 확인했다. 80℃에서 열처리한 뒤 점착제를 떼어내는 시험에서 잔여물이 발생하지 않아 디스플레이 부품의 회수와 재사용 측면에서도 활용 가능성이 제시됐다.

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