국내 연구진이 차세대 투명 디스플레이의 상용화를 앞당길 수 있는 핵심기술을 개발했다.

주병권 고려대학교 전기공학부 교수 연구팀과 최경철 KAIST 전기·전자공학과 교수 연구팀은 표면 플라즈몬을 이용, 반도체 소자에 영향을 주는 파장대역(470nm이하)을 차단하고 그 외 파장대역은 투과시키는 방식으로 디스플레이 소자의 특성 변화를 막으면서 광·전압 신뢰성을 높여 안정성을 향상시키는 기술을 개발했다고 14일 밝혔다.

비정질-금속 산화물 반도체는 전자이동도가 높고 공정도 기존과 비슷해 차세대 디스플레이의 핵심인 투명반도체 스위치 소자로 주목 받았다. 하지만 빛과 전기적 스트레스에 약하다는 한계를 가지고 있었다.

외부 빛에 반응해 반도체 내부에서 자유전자가 발생하고 특성이 변하는 문제였다. 이를 해결하기 위한 기존 산소플라즈마 처리방식은 안정성이 미흡했고, 금속 차단막 적용은 투과도가 손실되는 단점이 있었다.

이번 연구는 나노필터를 활용해 유해 빛을 차단함으로써 투명 디스플레이 소자 안정화를 위한 핵심기술을 구현한 것이다.

실제로 백색광과 -10V 전압 환경 안에서 소자가 장시간 스트레스를 받았음에도 필터가 없는 경우와 비교 했을 때, 문턱전압(Threshold) 변화가 3분의 1로 줄었고 빛을 차단하면 스트레스를 받기 전의 상태로 회복되는 안정성을 보였다.

연구진은 "비정질 금속-산화물 반도체는 기존 비정질 실리콘(a-Si)에 비해 높은 이동도를 갖고 있으며 투명하다는 장점이 있어 다양한 환경에서 안정적으로 구동하는 투명 디스플레이 개발로 이어질 것"으로 기대하며 "비교적 쉬운 방법으로 제작이 가능해 사업화도 어렵지 않을 것"으로 전망했다.

이번 연구 결과는 기존에 개발한 고효율 디스플레이 컬러필터와 투명 OLED 기술에 접목해 차세대 투명 디스플레이 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

미래창조과학부와 한국연구재단의 선도연구센터의 지원으로 진행된 이번 연구의 결과는 첨단신소재 분야 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머트리얼스(Advanced Functional Materials)' 3월 17일자 온라인판에 게재됐다.