고온 열처리 대체…제조공정도 단순화
국내 연구진이 휘거나 구겨지는 디스플레이의 핵심소재 중 하나인 트랜지스터 절연체를 개발했다.
16일 한국화학연구원은 고기능고분자연구센터 김윤호 박사팀이 포항공대 정성준 교수팀과 플렉시블 디스플레이의 난제였던 유연한 트랜지스터 절연 소재를 개발했다고 밝혔다.
트랜지스터는 해상도를 정하는 픽셀의 켜짐과 꺼짐을 제어하는 소자로, 전극‧반도체‧절연체로 구성돼 있다.
디스플레이를 자유자재로 구부리기 위해선 패널 전면에 적용되는 트랜지스터용 절연체에 유연한 소재를 써야 한다. 또 전류를 차단하는 절연성도 확보해야 한다.
연구팀은 절연성과 유연성, 내열성을 모두 갖춘 폴리이미드 기반의 유연·절연 소재를 개발했다. 연구팀이 개발한 소재는 누설 전류밀도가 10-9A/㎠ 이하로, 기존의 트랜지스터용 무기 절연체와 유사한 수준이다. 350℃ 이상의 우수한 내열성도 갖췄다.
연구진은 제조 공정도 단순화했다. 플라스틱의 한 종류인 폴리이미드를 제조하기 위해선 200℃ 이상의 고온 열처리 과정이 필요했다. 화학연 연구진은 분자설계를 통해 상온에서 용매에 녹이는 방법으로 폴리이미드 소재를 개발하는데 성공했다.
연구진은 이번 성과를 토대로 유연 전자 소자 실용화 개발 연구에 박차를 가할 계획이다.
김윤호 박사는 “개발한 폴리이미드 절연 소재는 현재 디스플레이 패널 제조공정 환경에도 충분히 적용될 수 있을 것”이라며 “최근 인쇄공정 기반의 유연전자소자 개발에도 매우 적절한 절연소재로 활용될 수 있다”고 말했다.
이번 연구 성과는 재료과학 분야 권위지인 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ 12월호에 게재됐다.
