애플도 관심 보인 투명 OLED기술, 서울대가 선보였다

홍용택 서울대 전기·정보공학부 교수
투명 OLED 공정 돌파구 마련
“산업 표준 바뀔 수도” 기대 나와

홍용택 서울대 전기·정보공학부 교수가 개발한 투명 유기발광다이오드(OLED)의 투명 전극. [사진=서울대]

국내 연구진이 차세대 투명 디스플레의 핵심인 초고성능 투명 전극을 유기발광다이오드(LED) 위에 직접 구현하는 데 성공했다. 기존 투명 디스플레이 공정의 한계를 극복한 것으로, OLED 디스플레이 산업 표준이 바뀔 수도 있다는 기대가 나온다.

홍용택 서울대 전기·정보공학부 교수는 고전도성 금속 메쉬(금속망) 투명전극 기반의 고성능 투명 OLED를 개발했다고 10일 밝혔다.

투명 OLED의 핵심은 투명 전극이다. OLED의 유기층은 수십 나노미터 수준으로 매우 얇기 때문에 투명하지만, 전기가 통해야 하는 전극도 같이 투명해야 한다. 보통 전기가 잘 통하면 불투명하기 때문에, 두 조건을 충족하는 물질을 찾기 어렵다.

현재 업계에서 표준화된 방법은 유리 같은 물질인 인듐 주석 산화물(ITO)을 사용하는 것이다. 투명하고 대면적 생산이 가능하지만, 깨지기 쉽고 전기 저항도 높은 편이다. 투명 OLED가 일반 디스플레이처럼 싸게 대량생산되지 않는 이유다.

또 다른 유력한 방법은 은으로 만든 금속망을 이용하는 것이다. 방충망처럼 생긴 얇고 투명한 금속망을 OLED 유기층 위에 쌓는 것이다. 반도체에 회로를 새기는 원리와 같다. 다만 금속망을 만드는 과정에 필수적인 약품이 유기층에 손상을 입힐 수 있어서 활발하게 사용되지 않았다.

홍 교수는 유기층에 손상을 입히지 않으면서도 금속망을 바로 만들 수 있는 방법을 개발했다. 불소가 포함된 고분자 물질인 ‘PVDF-HFP’를 유기층 위에 도장처럼 찍는 방식으로 인쇄한다.

이 물질에는 은이 붙지 않는다. 금속망이 지나가지 않는 영역을 이 물질로 도포하면, 남는 부위에만 금속망을 만들 수 있다. 유기층에 손상을 입히지 않으면서도 쉽고 빠르게 투명 전극을 OLED에 붙이는 것이다.

실험 결과, 연구진이 제작한 투명 전극은 빛의 최대 99%를 투과할 정도로 투명하면서도 전기가 잘 흐르는 것으로 나타났다. 얼마나 투명하고 전기가 잘 흐르는지를 보여주는 투명 전극 성능지수에서도 1만 이상의 값을 기록했는데, 지금까지 보고된 투명 전극 중 최고 수준이다.

애플도 관련 기술에 대해 관심을 갖고 연구 중이고, 홍 교수의 연구에 대해서도 관심을 보인 것으로 전해졌다. 홍 교수는 “논문 발표 후 애플 관계자들도 관심 섞인 반응을 보였다”고 했다. 아이폰 페이스ID 기술을 구현하려면 투명 디스플레이가 필요한데, 현재 구체적으로 어떤 기술을 사용하고 있는지는 알려지지 않았다.

홍 교수의 이번 연구로 투명 디스플레이 공정에 돌파구가 마련됐고, 향후 산업계도 영향을 받을 것으로 전망된다.

이번 기술이 상용화되면 투명 OLED 공정이 훨씬 단순하게 변하면서 대량생산도 가능해질 것으로 기대된다. 현재 연구진은 금속망을 대면적으로 만들고, 다양한 모양의 금속망을 만들 수 있는 방법에 관한 후속 연구를 진행하고 있다.

홍 교수는 “향후 투명 디스플레이 상용화를 위한 핵심 전극뿐 아니라 안면 인식 패널 등의 상부 투명 전극의 핵심 전극에도 활용할 수 있을 것”이라고 했다.