OLED 제조 원가 낮출 '질산화물 반도체' 개발…LTPS 대안 기술

[아시아경제 원다라 기자] 유기발광다이오드(OLED) 패널 제조 원가를 낮출 수 있는 질산화물 반도체가 개발됐다. 기존 저온실리콘다결정화(LTPS) 기술을 대체해나갈 것이라는 전망도 나온다.

한국디스플레이연구조합은 9일 김현석 충남대학교 교수와 박진성 한양대학교 교수가 질소를 활용한 산화물 반도체인 '질산화물 반도체'를 개발했다고 밝혔다. 산화물 반도체는 저온실리콘다결정화(LTPS)와 함께 액정표시장치(LCD), OLED 등 디스플레이 패널 제조 과정에 쓰이는 재료로, 기존에는 옥사이드 산화물 반도체가 주로 사용돼 왔다.

이번에 개발된 질산화물 반도체는 기존 산화물 반도체인 옥사이드 산화물 반도체의 재료인 인듐, 갈륨 대신 가격이 저렴한 질소를 활용해 디스플레이 제작 원가를 낮출 수 있다.

100㎠/Vs 이상의 높은 전자 이동도도 갖췄다. 전자 이동도가 높을수록 전류 흐름이 원활해 전력소모량은 줄이면서 대형 고화질 디스플레이에서도 문제없이 화면을 구현할 수 있다. 증착 단계에서는 질소 치환 반응을 이용한 스퍼터링 기법을 도입해 기존 산화물 반도체의 산소 결함 문제도 해결했다. 기존 산화물 반도체는 증착 시 산소 결함으로 전자 이동도가 증가할 수록 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다. 저가 아연 금속 재료만 사용해 가격이 저렴하고 공정도 간단하다.

이번 연구결과는 과학적 성과를 인정받아 지난달 21일 재료분야 국제 상위 학술지인 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트'에 게재되기도 했다.

김 교수와 박 교수는 "이번 연구 성과가 기존에 사용해온 LTPS를 대체할 수 있는 대안 기술"이라며 "이 기술을 활용하면 고화질 대형화면 생산 비용을 낮추고 품질도 높일 수 있는 등 산업적 파급효과가 매우 클 것"이라고 전망했다.

업계 관계자는 이번 연구 결과가 삼성디스플레이의 OLED 디스플레이 대형화에도 기여할 것으로 내다봤다. 업계 관계자는 "기본적으로는 LCD, OLED 모두에 이 기술이 적용될 수 있을 것"이라면서도 "삼성디스플레이의 OLED 대형화 장애요인인 높은 제조 원가, 품질성 문제 등을 해결할 수 있는 단초가 될 것"이라고 말했다.

삼성 관계자는 "당장 이 연구 결과가 상용화되기는 어려울 것"이라면서도 "산화물 반도체가 디스플레이 가격에 차지하는 비중이 적지 않기 때문에 디스플레이 제조 원가를 낮추는 데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 산업통상자원부·삼성디스플레이·LG디스플레이의 협력 투자로 발족된 '미래 디스플레이 핵심 원천기술 개발(KDRC)'사업의 일환으로 진행됐다.

원다라 기자 supermoon@asiae.co.kr