6-1-1) OLED, 유연 투명 전극, 개요

모바일 기기, 특히 스마트폰의 진화는 2007년 아이폰이 등앙하고, 이후 OLED 화면이 탑재되기 시작하면서부터 매우 과감하고 또 흥미롭게 이루어져 오고 있습니다. 먼저 화면 전체가 통화시 얼굴의 윤곽이나, 뒷주머니에 넣을 경우 체형이 맞춰 휘어진(curved) 화면을 갖는 폰(S사의 갤럭시 라운드 등), 그리고 화면의 가장자리가 꺾여 측면까지도 이어진 굽은(bended) 화면을 갖는 폰(S사의 엣지) 등이 등장하였죠.  그리고, 화면이 유리에서 플라스틱으로 바뀌면서 유연성(flexibility)는 더욱 증가하여 접을 수 있는(foldable) 폰이 등장하였고, 나아가서는 두루마리처럼 말 수 있는(rollable) 폰까지도 가까운 시일 내에 실용화될 전망입니다.  이런 과정을 살펴볼 때, 실제로 자유로이 구길거나 접고 펼 수 있는 화면의 등장까지도 충분히 예측해볼 수가 있죠.

 

휴대폰 폼 팩터의 진화

 

이러한 폼 팩터의 비약적인 진화는 플라스틱 기판 위에 만들어지는 OLED 기술의 발전에서 비롯되었으며, 지금까지 개발된 기술들에 더하여 앞으로도 개발되어야만 하는 기술들이 적지아니 있습니다.  보다 공정이 쉽고 내구성이 좋은 플라스틱 기판은 물론, 기계적인 응력과 변형에 견딜 수 있는 발광 소자와 백플레인부, 소자들 마지막으로 보호하는 커버 윈도우 등이 보다 완벽하여야 합니다.  여기에서는 이러한 OLED의 유연함을 구현하기 위한 요소 기술의 하나인 유연 투명 전극을 다루어 봅니다.  즉, 반복적으로 휘고 접을 수 있을 정도의 유연성과 빛이 충분히 통과할 수 있는 투명성을 함께 지닌, 그러면서도 전기적인 전도성과 물리적인 내구성을 함께 보유한 전극들의 이야기죠.   즉, 지금까지는 인듐 주석 산화믈(ITO)이라는 전기 전도성과 투명도를 공히 만족하는 세라믹 계열의 전극이 독보적으로 사용되어 왔지만, 휨과 변형의 개념이 더해진 후부터 세라믹 재료가 갖는 피로(fatigue)와 금(crack)과 같은 고유의 약점들이 한계가 되고 있으며, 새로은 소재와 기술의 등장이 절실해지고 있습니다.

 

유연 OLED와 투명 전극

 

디스플레이, 나아가서는 스마트 폰이나 TV 등 디스플레이를 채택하는 전자 가전 기기들의 형상이나 모양, 변형에서의 자유로음을 더욱 향상시키기 위하여 실로 다양한 연구와 개발이 유연 투명 전극 개발에 투입되었습니다.  즉, 반복적인 응력과 변형을 받는 상태에서도 높은 전기 전도도와 광투과도를 유지하는 것이 핵심이죠.  물론 제품화까지 고려할 때, 제조 공정과 가격에 직결되는 생산성도 빼뜨릴 수가 없습니다.  지금까지의 경과를 보면, 기존 ITO 막이나 혹은 일부 조성을 바꾼 세라믹 도전막을 더욱 얇게 하고, 여기에 응력을 완화할 수 있는 완충막들을 설치하는 구조가 일단 기존 기술의 연장선이라는 장점으로 강구되고 있으며, 이와 함께 은 나노선(silver nano-wire)을 비롯하여 전기 전도도가 높은 나노선들의 분산과 전기적인 연결, 혹은 유기 무물질들과의 블랜딩을 할용하는 방법, 그리고 폭이 좁은 금속선을 그물 모양으로 연결한 금속 망사(metal mesh) 구조 등이 대표 주자가 되고 있습니다.  이에 더하여 그래핀이나 2차원 물질 등을 전극으로 적용하고자 하는 연구들도 꾸준히 이루어지고 있습니다.

 

 

유연 투명 전극 기술의 비교

 

 

6-1-1. Display 심화, 유연 투명 전극, 개요-복사.pdf

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