마이크로 LED 디스플레이 제조기술 개발
김재현 기계연 연구팀, 전력 소모량 절감·생산 시간 1만배 단축···6곳에 기술이전
국내 연구진이 전력 소모가 적으면서 생산 속도가 빠른 디스플레이 생산 기술을 개발했다.
한국기계연구원(원장 박천홍)은 김재현 나노응용역학연구실 연구팀이 롤 전자 공정을 이용한 '마이크로 LED 디스플레이' 제조 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
이는 현재 주로 쓰이는 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이보다 발광효율이 3배 뛰어나며 생산 속도는 평균 1만 배 정도 빠르다.
마이크로 LED는 한 변의 길이가 100㎛ 이하인 초소형 LED다. 이 LED를 화소(픽셀)로 활용한 LED 디스플레이는 신뢰성이 높고 자유롭게 형태를 변형할 수 있다.
더욱이 단결정 무기물 디스플레이여서 OLED 디스플레이보다 발광 효과가 뛰어나며 전력 소모는 절반 수준이다. 하지만 높은 생산단가, 낮은 수율이 단점으로 작용한다.
이에 연구팀은 롤 전자 공정을 이용했다. 롤러에 잉크를 묻히듯이 디스플레이의 각 픽셀에 스위치 역할을 하는 TFT 소자를 롤스탬프로 들어 올린 후 원하는 기판에 TFT 소자를 올려놓았다.
다시 LED 소자를 들어올려 TFT 소자가 배치된 기판 위에 올려놓으면 두 소자가 결합된 구조의 능동 매트릭스형(디스플레이의 각 화소를 능동적으로 제어할 수 있는 제어 방식) 마이크로 LED 디스플레이가 완성된다.
연구팀은 이번 기술 개발로 제작 단계가 단축되면서 생산속도는 획기적으로 빨라졌다고 설명했다. 기존 LED 디스플레이를 제작하는 다이본더장비는 초당 1~10개의 LED를 기판에 부착할 수 있지만, 롤 전사 기술을 이용한 전사 장비는 초당 1만여 개 이상의 LED를 전사할 수 있다.
다이본더 방식으로 풀HD급 200만 화소의 100인치 디지털 사이니지를 제작할 경우 30일 이상이 소요되지만, 롤 전사 공정을 이용하면 1시간 안에 제작할 수 있고 공정비용도 크게 절감된다.
또 롤 전사 기술을 활용하면 유연하거나 신축성이 있고, 매우 가벼운 디스플레이의 구현이 가능하다.
연구원은 이번 기술과 관련해 6건의 기술이전 계약을 체결했다. 루멘스에는 LED 롤 전사 기술을 이용한 디지털 사이니지 제조 장비 빛 제조 공정 기술을, 아이이에스에는 박막 롤 전사 장비 기술을, 플렉스컴에는 실리콘 소자 롤 전자 장비 등을 각각 이전했다.
김재현 나노응용역학연구실장은 "4차 산업혁명 시대에는 대량의 정보를 실시간으로 전달하는 빠른 디스플레이 등 새로운 디스플레이 기술이 요구된다"며 "연구원이 보유한 롤 전사 원천기술 기반 산·학·연과의 협력으로 세계 고성능 유연소자 생산장비 시장을 선점할 것"이라고 말했다.