차세대 마이크로LED 디스플레이 값싸고 빠르게 제작한다

권성훈 교수팀이 개발한 유체자기조립 기술을 통해 LED 칩의 움직임을 제어해 칩 조립 수율을 최대 99.90%까지 달성, 약 2만개의 마이크로LED를 배열해 2인치 크기의 청색 발광 패널 제작이 가능해졌다. 서울대 제공

국내연구팀이 차세대 마이크로 발광다이오드(LED) 디스플레이의 양산 시간과 비용을 획기적으로 단축하는 기술을 개발했다. 이 기술은 바이오칩 분야에서도 유용하게 활용할 수 있다. 

서울대는 권성훈 전기정보공학부 교수와 김창순 융합과학기술대학원 교수, 남재욱 화학생물공학부 교수, 이대원 명지대 전자공학과 교수, 조성규 전기정보공학부 박사, 박철헌 생명공학 공동연구원 박사, LG전자와의 공동연구로 유체자기조립(FSA) 기술을 활용해 마이크로LED를 안정적으로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발하고 국제학술지 ‘네이처‘에 12일(현지시간) 발표했다고밝혔다.  

마이크로LED 디스플레이는 밝기, 색 구현성, 내구성 등 기술적 측면에서 기존 디스플레이 대비 월등한 성능을 통해 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 디스플레이 패널을 제작하려면 수천만 개의 초미세 LED가 패널 기판에 정교하게 전사 및 배열돼 픽셀을 형성하는 과정이 필요하다. 전사 과정에서의 기술적 난도로 현재 출시된 마이크로LED 디스플레이의 가격은 수억 원에 달한다.

연구팀은 FSA 방식을 활용했다. 용액에 분산된 초미세 LED 칩들이 외력에 의해 움직이도록 해 LED 칩 상의 금속 전극과 조립용 기판상에 형성된 액화 금속 결합 부위 사이의 비가역적인 결합을 유도하는 방식이다. 이 과정에서 유체의 점도 조절을 통해 LED 칩의 움직임을 제어해 칩 조립 수율을 최대 99.90%로 달성했다. 이 기술을 적용해 약 2만 개의 마이크로LED를 배열해 2인치 크기의 청색 발광 패널을 제작했다. 

연구팀이 개발한 FSA 기술이 디스플레이 패널 생산 현장에 적용되면 양산 소요 시간과 비용이 획기적으로 단축될 것으로 기대된다. 권성훈 교수는 "FSA 공정은 디스플레이 외 다른 분야에도 적용될 가능성이 있으며 특히 질병 진단 및 신약 개발 등에 활용되고 있는 바이오칩 분야에서 유용하게 활용될 수 있다"고 말했다. 

[안수연 기자 your@donga.com]