플렉시블 투명 전극은 가시광 역역에서 높은 투과도와 낮은 비저항(높은 전도도)을 지닌 디스플레이 분야의 핵심 전극 소재다.
지난 22일 재료연구소에서 열린 `소재융합 정기세미나`에서 김한기 경희대 교수(정보전자신소재공학과)는 차세대 디스플레이 소재인 `플렉시블 OLED용 하이브리드 투명 전극과 최신 연구 동향`에 대해 소개했다.
하이브리드 투명 전극은 투명 산화물 반도체, 고분자 투명 전극 소재, 카본나노튜브(CNT), 그래핀, 은나노와이어 등 다양한 전극 소재를 결합해 각 소재의 장점을 살린 소재이자 기술이다.
김한기 교수는 “국내외 산학연에서 산화인듐전극(ITO)을 대체하기 위한 여러 소재를 개발하고 있지만 여전히 전도도와 투과도 등에서 ITO의 장점을 넘어서지는 못하고 있다”며 “최근 각 소재의 장점을 결합한 하이브리드형 투명 전극이 ITO의 한계를 넘어설 수 있는 새로운 투명 전극 소재로 주목받고 있다”고 말했다.
하이브리드 투명 전극 개발은 현재 재료연구소를 포함해 국내외 산학연 각계에서 다양한 방법으로 시도되고 있다.
일례로 산화물 투명 전극 사이에 나노 두께의 은을 삽입하면 산화물 투명 전극의 투과도와 은의 높은 전도도, 우수한 유연성을 동시에 갖춘 우수한 성질의 유연 투명 전극인 OMO(Oxide-Metal-Oxide)를 만들 수 있다.
또 매우 얇은 산화물 박막 사이에 은나노와이어(Ag Nanowire)를 삽입하면 OMO 구조와 유사한 하이브리드 투명 전극이 나온다.
OMO는 구조상 적외선 영역에서 투과도가 낮다. 이 단점을 개선할 수 있는 산화물-은나노와이어-산화물 하이브리드 투명 전극은 우수한 투과도와 유연성, 낮은 면저항을 나타내 플렉시블 OLED와 OPV용 투명 전극으로 활용 가능하다.
기존 고분자 투명 전극의 단점인 높은 면저항은 은나노와이어를 삽입한 PEDOT-은나노와이어-PEDOT 하이브리드 투명 전극으로 해결할 수 있다. 이 전극은 PEDOT오 은나노와이어의 우수한 유연성을 동시에 살린 것으로 인쇄공정을 통한 제조도 가능하다.
금속 그리드 상부에 매우 얇은 ITO나 그래핀을 코팅한 하이브리드 전극은 금속 그리드의 우수한 전기적 특성을 십분 살린 경우다. 대면적 유기태양전지용 투명전극으로도 활용 가능해 국내외에서 가장 활발하게 연구되고 있다.
탄소나노튜브는 단일 소재로는 우수한 유연성에 인쇄공정이 가능하지만 면저항이 높은 문제점을 갖고 있다. 탄소나노튜브와 ITO를 하이브리드화해 이 문제를 해결할 수 있다.
김한기 교수는 “하이브리드 투명 전극은 기존 각 소재가 지닌 장점을 활용한 최신 투명 전극 제조 기술로 차세대 플렉시블 OLED와 유기 태양전지용 투명전극으로 응용할 수 있다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
