일본산업뉴스요약

Start Up Innovation / Science
피부에 붙이는 디스플레이
DNP∙도쿄대학, 미세한 주름으로 신축∙내구성

DNP(대일본인쇄)는 도쿄대학 등과 공동으로 피부에 부착해 이용해도 고장 나지 않는 디스플레이를 개발했다. 기판인 고무를 사전에 늘려 놓아 표면에 미세한 주름을 만들어 신축성과 내구성을 높였다. 피부처럼 몸에 밀착된 ‘웨어러블 디스플레이’로서 2021년까지 헬스케어 분야 등에서의 실용화를 목표로 한다.

“이것이라면 팔에 직접 붙여도 위화감이 거의 없을 것이다”. DNP패터닝제품 연구개발본부의 마에다(前田) 부장은 마네킹을 앞에 두고 이렇게 설명했다. 마네킹의 팔에는 새롭게 개발된 ‘스킨 디스플레이’가 부착되어 있었다. 손으로 만져보니 부드럽고 탄력이 있었다. 팔을 구부리는 등 움직여도 벗겨지지 않는다고 한다.

이 디스플레이는 고분자 필름이 부착된 얇은 고무 시트 위에 미세한 마이크로LED가 일정 간격으로 삽입된 것이다. LED의 사이는 신축성이 있는 도체로 연결되어 있어 문자와 동영상 등이 표시된다. 두께는 약 1mm이다.

-- 고무를 늘려 접합 --
지금까지 한국의 제조사 등이 이와 같은 디스플레이를 개발해왔지만, 고무 시트와 마이크로LED 등을 초박형 필름으로 접합시킨 것이 대부분이다. 단단한 소재와 부드러운 소재의 접합 부분에 압력이 집중되는 등 고장이 많아 “일상적인 용도에서는 사용하기 불편했다”(마에다 부장).

반면 스킨 디스플레이는 45% 늘린 다음 다시 되돌리는 동작을 반복해도 전기적∙기계적 특성이 유지된다. 1만 번의 신축에도 견딜 수 있다고 한다. 그 열쇠는 도쿄대학의 소메타니(染谷) 교수 팀이 개발한 ‘주름 구조’에 있다.

원리는 이렇다. 사전에 늘려놓은 상태의 기판 고무에 마이크로LED 등을 배치한 필름을 접합한다. 그러면 LED 외 다른 곳은 주름이 있는 상태가 되어 신축에도 무리한 압력이 가해지지 않는다.

소메타니 교수의 아이디어에 DNP의 프린터 기판 인쇄기술 등이 결합되어 실현된 기술이다. 신축성을 갖도록 하기 위해 배선에는 스크린 인쇄법을 이용한 은배선, 마이크로LED 실장에는 일반적인 전자 부품을 장착하는 마운터(Mounter)와 솔더페스트(Solder Paste)가 이용되었다.

DNP 등이 용도로 기대하고 있는 것이 의료 분야. 이미 소메타니 교수 팀은 피부 호흡을 방해하지 않는 나노 메쉬 전극과 무선 모듈을 스킨 디스플레이에 도입한 ‘나노 메쉬 센서’를 개발하고 있다. 통기성과 신축성을 모두 갖추고 있기 때문에 실제로 피부에 1주일 간 붙인 실험을 통해서도 염증 반응이 없다는 것이 확인되었다.

디스플레이와 센서가 조합된 이 시스템은 측정된 심전도 동영상을 디스플레이에 표시하는 등이 가능하다. 심장 질환이 있는 고령자가 자택에서 측정한 심전도를 클라우드로 전송해 의사가 환자의 상태를 원격 진단하는 재택 헬스케어 서비스 등에서의 이용이 상정되고 있다.

-- 한눈에 건강 상태 파악 --
구체적인 이용 방법으로는 진단 결과를 환자 등에 부착된 디스플레이에 표시하는 등을 상정하고 있다. 자택 등에서 간단히 자신의 건강 상태를 확인할 수 있게 된다면 환자의 생활의 질(QOL) 향상으로 이어질 것이다.

조사회사 IDC재팬(도쿄)에 따르면 2018년의 웨어러블 디바이스의 세계 출하 대수는 전년 대비 6.2% 증가된 1억 2,256만대에 달한 것으로 보인다. 2022년에는 1억 9,000만대를 넘을 것으로 전망되고 있다.

DNP에 따르면 피부 표면 형태에 맞춰진 상태로 1화소의 고장도 없이 동영상을 표시한 디바이스는 세계적으로도 거의 보기 드문 사례라고 한다. LED 등 활용되는 소재는 거의 기존 상품을 이용할 수 있기 때문에 가격 및 양산성 등에서도 우수하다.

DNP는 앞으로 디스플레이의 고적층화 및 대형화 등을 추진해 보다 사용하기 쉬운 디스플레이를 개발. 2년 이내에 실용화하는 것을 목표로 하고 있다.

“침구에 사용해보고 싶다”, “의류에 이용할 수 없을까?” 등 연구 성과 발표 후, DNP에는 다양한 분야의 제조사들로부터 문의가 잇따르고 있다고 한다. DNP는 신축하는 물체라면 어디든 사용할 수 있다는 점에서 폭 넓은 용도로의 활용을 제안, 확대되고 있는 웨어러블 디바이스 시장 개척을 위한 전략 상품으로 내세울 계획이다.

 -- 끝 --