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'1000번 접거나 잘라도' 이상 無···불굴의 LED 패널 개발

홍영준·홍석륜·Moon Kim 교수, LED 패널 제조기술 개발
마이크로 LED 배열로 제조···향후 웨어러블 디바이스 적용 기대
(왼쪽부터)차장환 박사,홍석륜 교수,정준석 박사과정생,홍영준 교수. <사진=한국연구재단 제공>(왼쪽부터)차장환 박사,홍석륜 교수,정준석 박사과정생,홍영준 교수. <사진=한국연구재단 제공>

구부리거나 접을 수 있고 가위로 자를 수 있는 LED 패널 제조기술이 나왔다. 굴곡이 있는 표면이나 인체, 로봇의 관절에 부착할 수 있는 웨어러블 디스플레이용 광원 개발의 새로운 실마리가 될 것으로 기대된다. 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 홍영준·홍석륜 세종대 교수와 Moon Kim 미국 텍사스대 댈러스 교수 연구팀이 기판에서 쉽게 떼어내 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 질화갈륨 마이크로 LED를 개발했다고 4일 밝혔다.

기존 LED에 유연성을 부여하기 위해선 미세블레이드나 레이저로 박막 LED를 작게 가공한 후 유연한 기판에 배열해야 했다. 이는 떼어내려면 화학적 식각이나 고에너지 레이저 조사 등을 통해 기판과의 화학적 결합을 깨트리는 번거로운 과정이 필요한 데다, 작은 응력에도 쉽게 깨져 구부리기도 어려웠다. 이처럼 유연성을 요구하는 웨어러블 디바이스를 대면적으로 제조하기엔 어려움이 있었다. 

연구팀은 그래핀으로 코팅된 단결정 사파이어 기판 1cm*1cm 위에 단결정 마이크로 LED(10~30μm 크기) 수만 개를 성장시켰다. 그래핀이 LED와 직접 결합하지 않기 때문에 기판으로부터 쉽게 박리할 수 있고 자를 수 있는 면광원을 제조한 것이다. LED 패널이 박막이 아닌 마이크로 LED 배열로 제조됐기 때문에 굽히거나 접어도 깨어지지 않는 유연성을 확보할 수 있었다. 

개발된 LED 패널은 접착테이프로 쉽게 떼어낼 수 있고, 떼어낸 패널을 구부러진 표면에 붙여 작동시킬 수 있다. 또한 LED 패널을 곡률반경 1mm가 되도록 1000회 이상 반복적으로 구부려도 전기적 특성과 발광 성능이 그대로 유지됐다. LED를 떼어낸 사파이어 기판은 재사용도 가능하다. 

이번 연구는 과기부와 한국연구재단의 해외우수연구기관유치사업과 산업통상자원부 한국산업기술진흥원의 국제공동기술개발사업 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 지난 4일 게재됐다.

박리·변형·재단이 가능한 마이크로 LED의 발광 사진. <사진=한국연구재단 제공>박리·변형·재단이 가능한 마이크로 LED의 발광 사진. <사진=한국연구재단 제공>
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