플렉시블(Flexible) OLED는 수백 나노 두께로 휘거나 접혀도 소자 자체가 스스로 빛을 내는 자체 발광(OLED) 기능을 하는 디스플레이를 말한다. 반면 투명(Transparent) OLED는 소자 영역이 투명하여 그 뒤편의 환경이 보이는 형태를 지닌 디스플레이 장치다. 이 두 가지의 특징을 합친 '투명 플렉시블 OLED'는 투명하여 뒷배경이 보이고 유연하지만 빛을 발광하는 디스플레이 장치를 말한다.

이러한 ‘투명 플렉시블 디스플레이’는 차량용 디스플레이, 패션, 기능성 의류 등 다양한 분야에서 각광받고 있지만, 변형에 취약한 성질을 해결하기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있었다. 

한편, '2차원 맥신(MXene) 소재'는 전도성 소재로서 매력적이지만, 대기 중 수분이나 물에 의해 전기적 특성이 쉽게 열화되는 특징으로 인해 고수명의 전자장치로 활용되는 데에 한계점이 있었다.

이러한 한계점을 극복하여, 최경철 교수 연구팀은 수분이나 산소에 의해 산화되는 것을 방지하는 인캡슐레이션(encapsulation) 전략을 통해 환경적으로 견고한 고수명의 맥신 기반 OLED를 개발했다. 또한 물속에서도 열화없이 세탁이 가능하도록 최상부에 수십 마이크로(μm) 두께의 얇은 플라스틱 필름을 부착했다. 연구 결과 6시간동안 물 속에서도 성능이 유지되어 세탁도 가능하다는 것을 발견했다.

이번 연구를 주도한 최경철 교수 연구팀의 정소영 박사과정은 “맥신 OLED의 신뢰성 향상을 위해 이에 적합한 인캡슐레이션 구조 및 공정 설계에 집중했고, 투명 디스플레이 분야에 맥신이 응용될 수 있는 기반을 마련했다”고 말했다. 이에 덧붙여 최경철 교수는 “이번 연구가 맥신의 다양한 전자소자로의 응용에 가이드라인이 되어, 투명 플렉시블 디스플레이의 다양한 응용 분야에 적용가능할 것으로 예상한다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 나노 분야의 권위 있는 국제 학술지 `에이씨에스 나노(ACS nano, IF 18.0)'에 전면 표지 논문으로 지난 6월 13일 게재됐다.