ETRI, 늘어나는 반도체 소자 개발

집적도 15배 높여 고해상도·소형화 신축성 디스플레이 구현

ETRI 연구진이 유연소재 위에 집적된 신축성 반도체 소자 어레이를 잡아당기고 있다. 사진=ETRI 제공

국내 연구진이 스트레처블(Stretchable) 디스플레이 구현을 위해 신축성 무기(無機) 반도체 소자 기술을 개발했다. 세계 최초로 개발한 신개념 전자소자로 차세대 디스플레이 반도체 분야를 이끌 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 고밀도 집적이 가능한 고성능·고신뢰 신축성 무기 박막 트랜지스터(TFT) 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

스트레처블 디스플레이는 고무줄처럼 팽팽하게 늘리고 줄일 수 있는 차세대 디스플레이 패널이다.

활용성 높은 고해상도 스트레처블 디스플레이를 구현하기 위해서는 고성능 신축성 반도체 소자가 요구된다. 반도체 소자는 전류 조절을 통해 화면 픽셀을 제어하는 역할을 한다.

ETRI 연구진은 무기 산화물 전자소자를 신축성 금속 배선 위에 직접 올리는 반도체 소자구조를 세계 최초로 개발했다. 고성능 무기질 반도체에 유연성을 더해 소자 집적도까지 비약적으로 끌어올린 기술이다.

연구진이 개발한 반도체 소자는 기존 신축성 산화물 반도체 소자 대비 소자 집적도가 약 15배 향상됐다. 전류 구동 성능 역시 2배 이상 높아져 제품 소형화와 고해상도 디스플레이 구현 가능성을 동시에 입증했다.

연구진은 말발굽 형태의 폴리이미드 유연 기판 배선 위에 고성능 산화물 반도체 트랜지스터를 고밀도로 집적해 신축성 소자를 구현했다.

구불구불한 기판이 점차 직선으로 펴지면서 용수철처럼 늘어나는 원리다. 제작된 소자는 두 배까지 잡아당겨 파괴되지 않고 성능을 유지한다.

이 개발로 디스플레이 패널의 신축성과 고화질을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

이번에 개발한 소자는 반도체 표준공정과 호환될 뿐만 아니라 디스플레이, 스마트폰, TV, 자동차 등 다양한 스트레처블 제품에 적용할 수 있다.

이번 논문의 제1저자인 오힘찬 플렉시블전자소자연구실 선임연구원은 "스트레처블 전자소자 기술을 통해 우리나라가 차세대 반도체·디스플레이 분야를 선점할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

향후 연구진은 이번 신축성 반도체 공정을 더욱 단순화해 비용을 절감할 수 있도록 하는 데 중점을 두고 연구할 계획이다.