[공학저널 박인교 기자] 최근 스마트폰을 시작으로 스마트워치 등 웨어러블 기기까지 투명 OLED(TOLED)와 플렉시블 OLED 디스플레이에 대한 관심은 그 어느 때 보다도 높다.
OLED의 대세에 따라 이를 구성하는 전극소재에 대한 관심도 높아지면서, 플렉시블 투명전극 소재 시장이 급격하게 성장할 것으로 전망되고 있다.
투명전극은 한 마디로 전기가 통하는 투명한 물질이다. OLED 유기물이 내보내는 빛을 최대한 투과시키면서, 전류가 흐를 수 있도록 투명성과 전도성이 필요하다.
플렉시블 투명전극은 유연하면서 투명하고 전기가 통하는 필름으로 디스플레이를 사용하는 전자기기에 필수적인 부품 중 하나다.
기존 일본의 기술이 장악했던 분야였지만 최근 국내에서 개발된 플렉시블 투명전극 기술이 그 우수성을 인정받아 신기술(NET) 인증을 받으며 이목을 집중시키고 있다. 바로 ‘고투과 플렉시블 투명전극 기술’이 그 주인공이다.
이 기술은 플렉시블 OLED 조명, 플렉시블 디스플레이뿐 아니라 유연성이 요구되는 태양전지, 이차전지 등 차세대의 주요한 플렉시블 디바이스 시장의 핵심 기술로 확장이 가능해 관련 분야에서 기술 경쟁력 우위를 점하는데 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.
이러한 플렉시블 투명전극의 핵심 기술은 아민기 함유 화합물을 금속의 핵 유도층으로 사용해 단위면적내의 금속 핵 밀도 수를 높여 초박막(~10nm)의 두께에서 균일한 금속 박막 제작이 가능하도록 한 것이 특징이다.
특히 플렉시블 터치스크린 패널의 핵심 소재로 사용가능한 92% 이상의 투과율과 10 Ω/sq 이하의 면저항을 가지고 있어 플렉시블 OLED, 플렉시블 유기태양전지 등에 적용 가능한 고투과, 저저항의 플렉시블 투명전극 개발이 가능했다.
이러한 기술을 개발한 엠에스웨이㈜는 지난 2003년 설립 후 Software Embedded solution을 제공하다 지난 2016년부터 광주과학기술원(GIST)에서 핵심 기술을 이전받아 플렉시블 투명전극 분야 기술을 개발하고 있다.
엠에스웨이 정수현 수석연구원(사진)은 “GIST와 함께 플렉시블 박막 태양전지, OLED용 투명전극 개발에 대한 연구를 진행해 왔으며 최근 플렉시블 박막 태양전지용 투명전극 양산에 성공했다”며 “플렉시블 투명전극의 핵심 기술인 균일한 금속 박막을 제작하는 기술을 이용해 다양한 디스플레이에 적용될 수 있는 열차단과 EMI 차폐가 가능한 투명 필름도 개발했다”고 설명했다.
이를 바탕으로 엠에스웨이는 오는 2022년 기술특례상장을 목표로 현재 진행 중인 기술 개발 완료 후 올해 제품 출시를 앞두고 있다.
정 수석연구원은 “아직까지는 플렉시블 디스플레이나 조명 등에 사용할 수 있는 플렉시블 투명전극 개발에 집중하고 있지만 향후 개발한 플렉시블 투명전극을 이용해 플렉시블 태양전지를 양산하는 것을 목표로 기술 개발에 정진할 것”이라고 말했다.
한편, 일반적으로 OLED, 태양전지 소자를 제작하는 공정은 매우 까다롭고 어려운 편에 속해 플렉시블 OLED 디스플레이 패널에 적용 가능한 소재·부품·공정 기술을 개발하는 기업들은 자체적으로 OLED 소자 제작·개발, 기술 적용에 따른 특성 평가가 현실적으로 어려움이 존재한다.
이에 엠에스웨이는 한국전자통신연구원(ETRI) N-LAB에 선정, 개발한 플렉시블 투명전극으로 소자제작·평가를 수행해 눈길을 끌고 있다.
정 수석은 “개발한 기술 평가 결과 기존에 사용하는 투명전극인 ITO 전극과 비교해 유사한 특성을 가지는 것을 확인했고, 제작한 플렉시블 OLED 점등 시 굽힘에서도 안정적으로 구동이 가동됨을 확인했다”며 “이런 결과로 ETRI에서는 엠에스웨이가 개발한 플렉시블 투명전극이 플렉시블 전자산업에서 요구되는 특성을 만족하는 전극으로 평가했다”고 설명했다.
그는 이어 “기존에 존재하는 형태의 제품이 아닌 패러다임이 바뀌는 제품에 적용되는 부품을 개발하는 것이다 보니, 개발한 제품을 사용할 상품에 적용해 성능을 확인하는 데 어려움이 있었지만 그런 어려움들이 N-LAB을 통해 많은 부분 해소됐다”고 덧붙였다.
