이번 연구 성과로 차세대 모바일 기기의 핵심 장치로 꼽히는 플렉서블 투명 디스플레이의 상용화가 한층 앞당겨 질 것으로 기대를 모은다.
광주과학기술원 이광희 교수팀이 종이처럼 구기거나 1천회 이상 접어도 성능이 그대로 유지되는 유연한(플렉시블) 투명전극 개발에 성공했다고 미래창조과학부가 19일 밝혔다. 투명 전극은 전기 전도성을 갖고 있으며 빛(가시광선)을 그대로 통과시키는 얇은 막으로 각종 디스플레이와 태양전지 등에 사용되는 핵심 부품이다.
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| A4 크기의 플렉시블 투명전극의 유연성을 보여주는 실험 모습. 휘어진 상태(a)에서도 전구가 켜지며, 같은 투명전극을 종이처럼 구긴 후(b)에도 정상적으로 작동하는 것을 볼 수 있다. 〔미래창조과학부 제공〕 |
연구진이 이번에 개발한 투명전극은 접거나 구겨도 고도의 광투과도와 전기적 성능을 유지할 수 있도록 한 것이다. 고도의 투명성과 전기적 성능, 유연성에서 산업계의 요구 조건을 모두 만족해 빠른 상용화가 가능하다는 것이 연구진의 설명이다.
업계에서는 플렉서블 투명 디스플레이와 웨어러블 기기의 상용화를 위해서는 잘 휘면서도 투명하고 전기 전도성도 높은 투명 전극 개발이 핵심으로 꼽혀왔다. 완벽한 유연성을 보이면서도 빛의 반사를 막아 투과될 수 있도록 하고, 박막 표면의 전기적 저항을 낮춰 전도성을 유지해야 한다는 것이다. 그런데 인듐 주석 산화물(ITO) 소재의 기존 투명전극은 산업계에서 요구하는 광투과도(85%이상), 면저항(15Ω/sq 이하)를 만족시켜도 휘거나 굽히면 소자가 깨지기 쉽고 성능이 낮아져 플렉서블 디스플레이 등에는 사용하기 어려웠다.
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| A4 크기의 플렉시블 투명전극의 유연성을 보여주는 실험 모습. 휘어진 상태(a)에서도 전구가 켜지며, 같은 투명전극을 종이처럼 구긴 후(b)에도 정상적으로 작동하는 것을 볼 수 있다. 〔미래창조과학부 제공〕 |
연구팀은 필름형태의 유연한 기판에 특수 화합물(아민기-함유 화합물)을 적용한 금속 박막을 입혀 전기 저항도를 낮췄다. 또 형성된 금속박막 위에 반사방지 코팅을 해 투명도도 높였다. 연구팀은 화합물의 적용과 반사방지 코팅으로 10Ω/sq 이하로 면저항과 95%이상의 광투과도를 얻었다고 설명했다. 또 1천회 이상 반복해서 굽히거나, 종이처럼 구겨도 전혀 성능이 저하되지 않았다고 전했다.
연구팀은 “플렉시블 투명전극은 종이처럼 접거나 구겨도 성능의 저하가 없기 때문에, 현재 상용화가 되고 있지 못하는 플렉시블 디스플레이, 플렉시블 터치스크린 등 필요한 모든 플렉시블 전자소자에 사용이 가능하다”며 “산업계의 요구 조건을모두 만족시켜 상용화를 앞당길 수 있다”고 말했다. 또 “현재 실용화를 위한 대면적화와 연속 공정을 위한 연구와 사업화가 진행 중”이라며 “상용화를 앞당겨 ICT 산업과 에너지 산업의 새로운 패러다임을 제시하고 싶다”고 밝혔다.
이광희 교수(교신저자)가 주도하고, 강홍규 박사, 정수현 박사과정생(공동 제1저자)이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 기초연구사업 지원으로 수행됐으며 연구 논문은 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 19일자에 실렸다.
suk@heraldcorp.com
