고무줄처럼 쭉 늘어나는 신축성 반도체 소자 개발

ETRI '스트레처블 디스플레이'

ETRI 연구진이 차세대 디스플레이로 주목받는 '스트레처블 디스플레이' 구현에 적용할 수 있는 신축성 반도체 소자를 개발했다. 연구자가 스트레처블 소재 위에 집적된 신축성 반도체 소자 어레이를 보여주고 있다. ETRI 제공

ETRI 연구진이 스트레처블 디스플레이 구현을 위해 개발한 '반도체 소자' ETRI 제공

고무줄처럼 늘어나는 '스트레처블 디스플레이'를 구현하는 데 적용할 수 있는 신축성 반도체 소자가 개발됐다. 스마트폰과 TV, 자동차 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있어 차세대 디스플레이 기술 선점에 기여할 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 고밀도로 집적할 수 있는 '신축성 무기 박막 트랜지스터(TFT) 기술'을 개발했다고 6일 밝혔다.

스트레처블 디스플레이는 고무줄처럼 팽팽하게 늘리고 줄일 수 있는 차세대 디스플레이 패널이다. 활용성이 높은 고해상도 스트레처블 디스플레이를 구현하려면 고성능 신축성 반도체 소자가 필요하다. 반도체 소자는 전류 조절을 통해 화면 픽셀을 제어하는 역할을 한다.

지금까지 신축성 반도체 소자는 주로 유연한 유기물 소재가 사용됐으나, 유연성은 떨어지지만 전기적 성능과 신뢰성, 내구성이 뛰어난 실리콘과 금속산화물 등과 같은 단단한 무기물 소재로 연구가 확장되고 있다.

연구팀은 구불구불한 말발굽 형태의 폴리이미드 유연 기판 배선 위에 고성능 산화물 반도체 트랜지스터를 고밀도로 집적해 신축성 소자를 개발했다. 구불구불한 기판이 점차 직선으로 퍼지면서 용수철처럼 늘어나는 원리로, 고성능 무기물 반도체에 유연성을 더해 소자 집적도까지 획기적으로 끌어올린 것이다. 실제로, 신축성 소자는 기존 신축성 산화물 반도체 소자에 비해 소자 집적도가 15배 향상됐고, 전류 구동 성능도 2배 이상 높았다. 이 소자는 반도체 표준공정과 호환될 뿐 아니라, 디스플레이나 스마트폰, TV, 자동차, 헬스케어 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있다.

오힘찬 ETRI 플렉시블전자소자연구실 선임연구원은 "디스플레이 패널의 신축성과 고화질을 동시에 구현한 것으로, 스트레처블 전자소자 기술을 통해 우리나라가 차세대 반도체·디스플레이 분야를 선점할 수 있을 것"이라며 "공정을 더욱 단순화해 비용을 절감할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 연구할 예정"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(지난 8월 24일)' 온라인에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr