국내 연구진이 차세대 투명 디스플레이 개발에 활용될 수 있는 스위치 소자 안정화 핵심기술을 개발했다. 

주병권 고려대학교 전기전자공학부 교수팀과 최경철 KAIST 전기 및 전자공학과 교수팀이 공동으로 수행한 이번 연구결과는 첨단신소재 분야 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스 3월 17일자 온라인판에 게재됐다.

비정질 금속-산화물 반도체는 원자들이 무작위로 배열된 비정질 구조임에도 기존 비정질 실리콘 반도체보다 전자이동도가 높고 가시광 영역에서 투과율이 높아 차세대 디스플레이의 스위칭 소자를 위한 소재로 주목받고 있다.

하지만 빛과 전기적 스트레스에 취약한 단점이 있어 응용에 한계가 있었다. 특히 외부 빛 등에 반응해 반도체 내부에서 자유전자가 생성돼 특성이 변해버리는 것이 문제였다. 

이를 해결하기 위한 방법으로 산소 플라즈마 처리 방식이 있지만 안정성 확보가 미흡한 상황이며 금속 차단막 적용 방식 또한 투과도가 손실되는 문제가 있다. 

연구팀은 앞서 지난해 3월 연구성과를 발표했던 표면 플라즈몬을 이용한 디스플레이 컬러필터를 활용해 반도체 소자에 영향을 주는 파장 대역(470㎚ 이하)을 차단했다. 또 그 외 파장대역은 투과시켜 소자특성의 변화를 막았다. 이를 통해 광전압 신뢰성을 높여 작동시 안정성을 향상시킬 수 있었다.

실제로 백색광과 -10V 전압 환경에서 소자가 장시간 스트레스를 받았는데도 필터가 없는 경우와 비교해 문턱전압 변화가 3분의 1 이하로 줄었다. 빛을 차단하면 스트레스를 받기 전 상태로 거의 회복되는 안정성 또한 나타냈다. 

 
이번 연구 성과는 연구팀이 이미 발표한 고효율의 디스플레이 컬러필터 및 투명 OLED 기술과 결합해 차세대 투명 디스플레이를 개발하는 데에 쓰일 수 있다. 가까운 미래에 평범한 유리창에서도 TV를 볼 수 있게 되는 것이다.
 
연구팀은 “실내외 다양한 환경에서 안정적으로 구동하는 투명 디스플레이 개발로 이어질 것으로 기대된다”며 “비교적 쉬운 방법으로 제작할 수 있어 사업화도 어렵지 않을 것”이라고 밝혔다.

(서울=뉴스1) 김현아 기자