국내 연구진이 차세대 투명 디스플레이 상용화를 앞당길 수 있는 기술을 개발했다. 나노 필터를 활용해 유해 파장의 빛을 차단함으로써 투명 디스플레이 스위치 소자 안정화 핵심기술을 구현했다.
고려대학교 전기전자공학부 주병권 교수팀과 KAIST 전기·전자공학과 최경철 교수팀은 반도체 소자에 영향을 주는 파장 대역(470nm 이하)을 차단하고 그외 파장대역은 투과시키는 방식으로 소자특성 변화를 막고, 광-전압 신뢰성을 높여 작동시 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.
연구진은 지난해 3월 발표한 연구성과인 표면 플라즈몬을 이용한 디스플레이 컬러필터를 활용해 이번 연구를 진행했다. 실제로 백색광과 -10V 전압 환경에서 소자가 장시간 스트레스를 받아도 필터가 없는 경우와 비교했을 때 문턱전압(Threshold) 변화가 3분의 1 이하로 줄었고, 빛을 차단하면 스트레스를 받기 전 상태로 거의 회복되는 안정성을 나타냈다.
이 연구성과를 연구진이 기존에 개발한 투명 OLED 효율 향상 기술과 접목하면, 고효율에 안정성도 확보한 차세대 투명 디스플레이 개발에 기여할 것으로 기대된다.
비정질 금속-산화물 반도체는 높은 전자 이동도와 기존 공정과의 유사성으로 차세대 디스플레이 소자의 핵심소재로 주목받았다. 하지만 빛과 전기적 스트레스에 취약해 응용에 한계가 있었다. 이를 극복하기 위해 산소 플라즈마 처리 방식을 사용했지만, 안정성 확보가 미흡했다. 금속 차단막 적용 방식은 투과도가 손실되는 한계가 있었다.
연구진은 “비정질 금속-산화물 반도체는 기존 비정질 실리콘(a-Si) 대비 높은 이동도를 갖는데다 투명하다는 장점이 있다”며 “실내외 다양한 환경에서 안정적으로 구동하는 투명 디스플레이 개발로 이어질 것으로 기대되며, 비교적 쉬운 방법으로 제작할 수 있어 사업화도 어렵지 않을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업 지원으로 수행됐고, 연구결과는 첨단신소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스’ 3월 17일자 온라인판에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
* 비정질 금속-산화물 반도체 : 원자들이 무작위로 배열된 비정질 구조임에도 기존 비정질 실리콘 반도체보다 높은 전자이동도와 가시광 영역에서의 높은 투과율로 차세대 디스플레이의 스위칭 소자를 위한 소재로 주목받고 있다.
