Flexible display용 투명전극 기술 동향
투명 전극…차별화된 독자 기술 마련해야
Flexible display를 개발하는 데 있어서 가장 중요한 부분으로 Display 패널의 유연화를 꼽을 수 있다.
이를 위해서는 기본적으로 기판 위에 형성된 전극물질을 먼저 유연화해야 하는데, 투명전극으로 사용되는 물질 중 대부분이 모두 투과율 대비 전도도가 ITO glass에 미치지 못하고 있는 실정이다.
이에 전자부품연구원 김종웅 박사의 ‘Flexible display용 투명전극 기술 동향’ 주제의 발표 내용을 정리했다.
임재덕 기자(smted@hellot.net)
최근 삼성 및 LG 등 대형 Set 메이커를 중심으로 기술개발이 활발하게 진행되고 있는 Flexible display는 기존의 평면형 또는 고정형 디바이스 컨셉을 곡면형 또는 유연형 컨셉으로 확대 및 발전시킬 수 있다는 측면에서 크게 각광받고 있다.
Flexible display를 개발하기 위해서는 Display 패널뿐만 아니라 구동보드, 구동부품, 배터리 및 케이스 등 디바이스를 구성하는 모든 부품들의 유연화가 가능해야 하지만, 가장 어려운 부분이면서도 핵심적인 부분은 역시 Display 패널의 유연화라고 할 수 있다.
Flexible display를 구현하기 위한 패널 기술로는 유기 발광물질을 이용한 OLED(Organic light emitting diode) 기술이 가장 대표적이지만, 가볍고 소비전력이 낮은 전자 종이 (e-paper) 및 이미 기술 성숙도가 높은 LCD(liquid crystal display) 등 다른 형태 및 구조의 기술들도 유연화를 위한 추가 요소기술 개발이 지속적으로 진행되고 있다.
Flexible display 패널 개발을 위한 가장 큰 요구사항은 디바이스 자체의 유연화이지만, 이를 위한 기본 전제조건으로 디바이스를 제작하기 위한 기판 및 그 위에 형성된 전극물질의 유연화가 선행되어야 한다.
최근 Flexible display용 기판 소재로 기존의 Glass에서 플라스틱으로, 대표적으로는 폴리이미드, 폴리카보네이트 및 아크릴 기반의 여러 소재가 검토되고 또 일부에서는 사용되고 있다.
반면 투명전극 물질은 아직 기존의 ITO (Indium tin oxide)를 대체하기 위한 물질이 정해지지 않고 있는데, 이는 대개의 경우 유연화는 달성되지만 기타 물리 화학적 특성이 ITO에 미치지 못하고 있기 때문이다.
여기서 간단히 투명전극에 대해 소개하자면 비저항 1×10-3Ω㎝ 이하, 면저항 103Ω/sq. 이하이고 가시광선 영역에서 투과율이 80% 이상인 박막을 말한다.
주로 투명전도성 필름의 80% 이상이 터치패털에 사용 중이고, 그 외에는 OLED, 전자 종이, Solar Cell 등에 적용된다. 또한 대표적인 필름 물질로는 투명 전도성 산화물(TCO, Tran-sparent Conductive Oxide)이 사용되고 있다.
표 1에 나타낸 바와 같이 투명전극으로 많은 물질들이 검토되고 있지만, 모두 투과율 대비 전도도가 ITO glass에 미치지 못하고, 색상이나 패터닝 가능성 등 Display 패널에 적용되기 위한 기본 특성들이 부족한 경우가 대부분이다. 
그 중 Ag 나노와이어를 이용한 투명전극 기술은 현 시점에서 ITO glass에 대응 가능한 거의 유일한 소재로서 검토되고 있지만, 미국 벤처기업인 Cambrios사에서 코팅 및 패터닝 관련 원천기술을 확보하고 있으므로 그에 대항할 수 있는 독자적인 기술개발이 시급한 상황이다.
이에 전자부품연구원에서는 Ag 나노와이어를 사용하여 유연성 및 기타 물리적 특성이 크게 개선된 투명전극을 개발했는데, 해당 기술은 Cam-brios 특허와는 완전히 차별화되었으므로 독자기술로써 활용 가능한 장점이 있다.
따라서 전자부품연구원에서는 해당 기술을 이용하여 Bending radius 1㎜ 미만의 OLED 및 전자 종이 디바이스를 제작하는데 성공하였으며, 현재 Foldable EPD, OLED, OPV, TFT 및 E-skin 등 신규 디바이스 개발에 착수하여 성과를 얻고 있는 상황이다.
그림 1에 Foldable OLED를 제작하여 시연하고 있는 사진을 나타냈는데, 일정 수준의 Bending 뿐만 아니라 완전히 구겨진 상황에서도 발광에 전혀 문제가 없음을 알 수 있다. 
현재 이와 유사한 수준의 특성 및 신뢰성을 나타내는 다양한 소자의 개발이 거의 완성 단계에 있다.
