VR 더 실감나게 경험…극미세 마이크로 LED 원천기술 개발

국내 연구진이 삼성전자 스마트폰 신제품 갤럭시 S23의 100배 수준 PPI(인치 당 화소수)를 갖춘 초고해상도 마이크로 디스플레이 핵심 기술 개발에 성공했다. 가상·증강현실(AR·XR) 등 디스플레이 산업 경쟁력 강화에 기여할 전망이다.

한국연구재단(NRF)은 홍영준 세종대 나노신소재공학과 교수(사진)와 김지환 미국 MIT(매사추세츠공대) 기계공학과 교수 등 국제공동연구팀이 ‘초고밀도 마이크로 LED(발광다이오드) 수직화소 제조기술’ 개발에 성공했다고 9일 밝혔다. 관련 연구성과는 국제학술지 ‘네이처’에 2일자로 발표됐다.

기존 LED 제조 방식은 고해상도 디스플레이 구현에 한계가 있었다. LED를 작은 칩 형태로 하나씩 만든 뒤 목표하는 회로 표면으로 옮겨 배열, 조립하는 방식으로 제작했기 때문이다. 칩의 크기가 작아질수록 정확한 위치에 조립하는 것이 어려웠다. 화소 불량률이 높았다. 또 LED를 옮기는 과정에서 공정 비용과 시간이 많이 필요했다.

이에 연구팀은 LED를 회로 표면에 놓은 다음에 원하는 크기와 형태로 깎아내는 방식인 포토리소그래피(광식각) 공법을 개발해 적용했다. 적·녹·청색 발광 LED 층을 팬케이크 쌓듯이 쌓아 올린 뒤 깎아냈다.

이를 통해 연구팀은 5100 PPI급 극미세화소 제작에 성공했다. PPI는 디스플레이 1인치당 화소수다. 업계에서는 통상 2000PPI를 넘어가면 몰입감이 우수한 AR·VR 영상을 구현할 수 있는 것으로 보고 있다. 최근 출시된 삼성전자 갤럭시 S23 해상도가 약 500PPI 수준이다.

홍 교수는 “기술이 실용화 되면 많은 사람들이 안경형 디스플레이를 착용하고 여가를 즐기거나 일을 할 수 있을 것”이라고 했다.

김진원 기자

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