LCD 이후의 차세대 디스플레이로 알려진 AM OLED의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 핵심 원천기술이 ETRI에서 개발되어 미국, 일본 등과 차세대 디스플레이 기술경쟁에서 우리나라가 한 발 앞서게 되었다.

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 최문기)는 15일, 실리콘 기반의 불투명한 트랜지스터 대신에 투명하면서 빛에 안정된 산화물 트랜지스터를 개발, 이를 구동소자로 이용하여 개구율이 대폭 개선된 AM OLED(능동형 유기발광 다이오드)를 세계 최초로 개발하는데 성공하여 조기 산업화를 추진하고 있다고 밝혔다.

이번 연구결과는 올해 1월 재료분야 최정상급 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials ; 인용지수 8.191)‘에 게재되었으며, 우수한 연구성과로 인정되어 올해 3월 'NPG Asia Materials'에 'Research Highlights'로 소개되었다.

'NPG Asia Materials'사이트는 ‘네이처’가 운영하는 사이트로, 아시아-태평양 지역에서 행해지는 재료과학 연구 중 최고의 연구를 엄선하여 소개하는 사이트다.(http://www.natureasia.com/asia-materials)

기존의 AM OLED는 실리콘 기반의 불투명한 트랜지스터가 사용됨으로써 대(大)면적화와 개구율을 높이는데 한계가 있었다.

하지만 ETRI가 개발한 산화물 트랜지스터는 투명하기 때문에 개구율을 대폭 개선했을 뿐만 아니라, 그동안 산화물 박막 트랜지스터를 산업적으로 응용하는데 가장 큰 문제점 중의 하나인 소자 동작 안정성을 획기적으로 개선한 것이 특징이다.

본 기술은 ALD 공정을 활용한 보호층(Protection Layer) 도입으로 계면 특성이 매우 우수하여 전기적, 광학적으로 안정된 투명 산화물 박막트랜지스터를 개발하였고, 이를 이용한 고(高)개구율의 AM OLED를 구현하였다.

이번 연구성과로 ETRI는 투명 산화물 트랜지스터가 AM OLED 구동 소자(스위칭 트랜지스터)로서 충분히 사용 가능함을 입증함으로써, 산화물 트랜지스터 기술의 조기 산업화 가능성을 보여준 데 큰 의미가 있다고 밝혔다.

ETRI는 지난해 10월말 투명 산화물 반도체 신소재, 금속처럼 전기를 잘 통하는 투명전극 등 투명 단말기기인 “투명 스마트 창”과 관련된 핵심 원천기술을 확보한 바 있으며, 투명 전자소자 분야에서 세계적으로 학문적 성과를 인정받아 지난 2년 반 동안 세계 유수의 국제학회에 10편의 초청발표가 있었다.

이와 관련하여 ETRI는 국제 및 국내특허 51건을 출원했고, 본 연구개발을 통하여 확보한 핵심소재, 공정, 장비 등의 핵심 기술에 대하여 다수기업과 기술이전을 추진하고 있다.

특히, ETRI는 산화물 반도체 소재에 대한 핵심 원천 특허를 확보하고 있기 때문에 향후 부품, 소재 분야에서의 대외 무역적자 해소에도 도움이 될 것으로 예상했다.

ETRI 황치선 투명디스플레이팀장은 “고안정성 투명 산화물 트랜지스터를 이용한 AM OLED 기술 개발로 그동안 디스플레이 표시소자로서 많은 장점에도 불구하고 이것을 구동시킬 적당한 구동소자가 없어 본격적인 시장진입이 어려웠던 AM OLED 시대를 한발 더 앞당길 수 있게 되었다”고 말했다.

ETRI 최문기 원장 또한 “ETRI의 ”투명 스마트 창 기술“은 투명 디스플레이산업 뿐만 아니라 투명 RFID, 투명 메모리, 투명 센서 등 신시장 창출을 위한 다양한 응용 부품을 개발하여 세계 시장을 주도할 수 있는 차세대 핵심 원천 기술이다”고 밝혔다.

산화물 트랜지스터는 기존 디스플레이 시설을 활용하여 싼 가격에 제조할 수 있고 성능 또한 뛰어나기 때문에, 투명 디스플레이 분야 이외에도 현재 기술적 한계를 보이고 있는 TFT-LCD 등에서 기존의 실리콘 계열 박막트랜지스터를 대체할 수 있는 가능성이 있어, 산업계에서는 최근 비상한 관심을 보이고 있다.

투명 트랜지스터를 활용한 투명 디스플레이 관련 세계 시장 규모는 2012년에 본격적으로 시장이 형성되어 2015년 200억불 이상의 시장 규모가 예측되고 있다.