은나노입자 용액을 이용한

격자무늬 투명전극 제조기술 개발

 

         - 용액 공정을 통해 값싸고, 대면적으로 연속 제조 가능

         - 정건영 교수팀, Advanced Materials지 표지논문 게재

 

 

         

 

 

 

□ 국내 연구진이 기존의 값비싼 투명전극을 대체할 수 있는 격자무늬 투명전극*의 새로운 제조기술을 개발했다. 이 기술은 투명전극을 값싼 용액 공정을 통해 연속적으로 대면적 제작이 가능하며, 휴대폰, 노트북, TV 등에 사용되는 투명 디스플레이의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. (* 격자무늬 투명전극 : 격자무늬를 이루며 놓인 얇은 금속선을 따라 전기가 흐르고 이들 격자간 사이 공간으로 빛이 투과할 수 있어 투명 디스플레이에 활용될 수 있는 투명전극)

 

  ○ 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 정건영 교수가 주도하고 박사과정 이광호 연구원이 제1저자로 참여한 동 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC)의 지원으로 수행되었고, 재료과학 분야 권위지인 Advanced Materials지 4월 22일자 온라인 판에 표지논문으로 게재되었다. (논문명: All-solution-processed Transparent Thin Film Transistor and Its Application to Liquid Crystals Driving )

□ 기존의 투명전극(ITO)은 인듐을 사용하는데, 최근 인듐의 매장량 한계 등에 따른 가파른 가격 상승으로 인해 이를 대체하기 위한 연구들이 활발히 진행 중이다.

 

  ○ 여러 연구 중에서 높은 전기전도도와 투명도를 동시에 구현 가능한 격자무늬 투명전극의 상용화 연구가 주목받고 있다. 하지만 격자무늬로 얇은 금속선을 만들기 위해서는 고가의 고진공 금속증착 장비가 필요하고 대면적으로 연속제작이 어렵다는 단점이 있었다.

 

 

 

[그림 1] 용액법으로 제작되는 투명전극 제조 공정 (첨부파일 참조)

 

 

 

 

□ 연구팀은 고가의 고진공 장비를 사용하지 않고, 은 나노입자 용액을 이용해 값싼 공정으로 격자무늬 투명전극을 제작하는 데 성공했다.

 

○ 제작공정은 다음과 같다. 우선, 유리 기판에 고분자 용액과 격자무늬가 새겨진 스탬프를 차례로 올려놓고 약한 열과 압력을 가하면 기판에 격자무늬를 제외한 나머지 공간에 고분자가 남는다. 

○ 여기에 은나노 용액을 떨어뜨린 후 고분자를 제거하면 은나노 입자만 격자모양을 이루며 남는다. 이 은나노 입자로 된 금속선을 따라 전기가 흐르고 그 사이 공간으로 빛이 투과하는 것이다.

○ 이러한 용액공정은 잉크젯 프린터처럼 연속적으로 인쇄하듯이 대면적으로 제작할 수 있어 상당히 경제적이라는 것이 장점이다.

 

 

 

 

그림 2. 용액법으로 만들어진 투명 트랜지스터 구조와 투명도 및 전기적 특성

 

 

 

 

□ 한편, 연구팀은 잘 휘어지는 플라스틱 기판에도 이 투명전극 제작 공정을 적용하였으며, 기존 투명전극과 달리, 1,000번의 휘어짐에도 전기가 잘 흐르는 것을 확인하였다.  (☞ 첨부된 실험동영상1 참조)

 

  ○ 나아가 이 격자무늬 투명전극을 적용한 투명트랜지스터를 용액법만으로 제작하여 액정소자를 구동시키는데 성공하였다. 트랜지스터 자체가 투명하기 때문에 액정 디스플레이 뒷면을 볼 수 있으며, 액정소자가 구동되면 화면을 표시할 수 있다. 이는 동 기술로 미래형 투명 디스플레이를 제작할 수 있다는 것이다. (☞ 첨부된 실험동영상2 참조)

 

그림 3. 투명트랜지스터를 이용한 액정 소자 구동

 

 

 

□ 정 교수는 “격자무늬의 투명전극 뿐 아니라 디스플레이를 구동하는 트랜지스터를 고가의 증착 장비 없이 기능성 용액만을 이용하여 값싼 연속공정으로 제작할 수 있는 가능성을 제시한 것”이라며 “또한 제작된 투명전극을 투명 트랜지스터에 적용함으로써 투명 디스플레이의 원천기술 확보가 가능하다.”고 밝혔다.       <끝>

 

 

(*연구에 대한 보다 자세한 사항은 첨부된 보도자료를 참조)

(**KBS,EBS,한국경제,전자신문,디지털타임스,광남일보,더사이언스 등 보도)

 

 

 

홍보기금팀‧홍보전략부