ITO 투명 전극 대체 소재 개발, 어디까지 왔나

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터치스크린패널(TSP) 구현에는 투명전도성필름이 필수다. 그동안 TSP 업계는 인듐주석산화물(ITO) 필름을 사용해 터치 가능한 투명 디스플레이를 만들었다.

하지만 희소금속 인듐의 가격이 높아 TSP 전체에서 ITO필름이 차지하는 원가가 25%에 달한다. 일본 닛토덴코가 세계 시장을 대부분 독점하고 있어 늘어나는 수요를 맞추기도 쉽지 않다.

이에 따라 최근 ITO보다 더 저렴하고 양산하기 쉬운 대체 소재 개발 시도가 활기를 띠고 있다. 투과율이 90%를 상회하고 면저항은 100옴(Ω) 이하로 낮출 수 있는 소재가 양산된다면 ITO를 완전 대체할 수 있다.

회로 선폭을 20μm 이하로 얇게 구현할 수 있는지도 관심거리다. 베젤 두께와 연관이 있기 때문이다.

현재 유력한 대체 후보군은 메탈메시·은나노와이어(AgNW)·탄소나노튜브(CNT)·불소산화주석(FTO)이다. 중대형·보급형 기기부터 점차 대체해 나가는 추세다.

가장 먼저 양산에 성공한 건 메탈메시 방식이다. 미래나노텍은 올인원 PC용 TSP 개발에 성공해 실제로 삼성전자 일부 모델에 적용했다. 하지만 삼성전자가 최근 판매 저조로 TSP 구매를 중단하면서 미래나노텍 생산 라인 역시 가동을 멈춘 것으로 알려졌다.

올인원 PC 판매가 저조한 것은 메탈메시 특성상 금속이 자연광을 반사해 화면이 잘 보이지 않는 탓이다. ITO보다 면저항과 투과율은 좋지만 화면에 구현하기에는 아직 기술 개선이 필요한 것으로 보인다.

아이엠은 상하판 소재가 다른 TSP를 개발했다. FTO와 메탈메시 소재를 혼용하는 방식이다. 이론적 투과율은 90%대로 면저항은 25옴(Ω)까지 낮출 수 있다. 수율을 높이는 게 관건이다. 이 회사는 개발을 완료하고 양산 공장을 구축 중이다.

상보가 개발한 CNT 기반 TSP는 투과율과 면저항이 각각 85%, 270Ω으로, ITO에 비해 다소 성능이 떨어지지만 가격이 저렴해 양산에 성공한다면 경제성이 좋다. ITO필름을 이용해 패터닝을 할 때는 가격이 비싼 스퍼터링 방식을 써야 하지만 프린팅 방식 코팅으로 회로 구현이 가능해 가격은 더 낮아질 수 있다. 현재까지 나와 있는 CNT 투명전극 선폭은 20㎛까지 구현한다.

유력 소재를 배합한 신소재도 나왔다. 잉크테크가 개발한 메탈나노스트림은 하이브리드 나노 잉크와 은나노파우더를 배합했다. 회로 선폭을 1∼3.5㎛ 수준으로 구현할 수 있다.

아직까지 완전히 ITO를 대체하는 소재는 등장하지 않았다. 잠재력은 있지만 개발 초기 단계라 갈 길이 먼 소재도 있다. 그래핀은 유력 소재로 손꼽히지만 개발에 성공한 사례는 알려지지 않았다. 그래도 유의미한 결과물이 나오고 있는 만큼 신소재에 대한 기대감은 높다. 업계 관계자는 “소재 개발에 오랜 기간이 걸리는 만큼 꾸준한 연구개발(R&D) 투자가 필요하다”고 말했다.


※자료: 업계 취합

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오은지기자 onz@etnews.com