KAIST, 원하는 색깔 ‘마이크로 LED’ 대량 생산기술 개발

- 신소재공학과 이건재 교수 연구팀

이건재 KAIST 신소재공학과 교수.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 마이크로 LED는 머리카락 두께인 100마이크로미터(μm) 이하 크기의 무기물 LED 칩을 활용하는 차세대 디스플레이용 광원이다. 마이크로 LED의 상용화를 위해선 성장 기판에 배열된 대량의 마이크로 LED 칩을 최종 기판의 정확한 위치에 원하는 배열로 옮기는 ‘전사 공정’이 가장 중요한 핵심기술이다. 하지만 기존 전사 기술들은 별도의 접착제 사용, 정렬 오차, 낮은 수율, 칩 손상 등으로 마이크로 LED 상용화에 많은 어려움을 겪어왔다.

카이스트(KAIST)는 신소재공학과 이건재(사진) 교수 연구팀이 마이크로진공 흡입력을 조절해 대량의 마이크로 LED 칩을 색깔별 원하는 칩들만 선택적으로 전사하는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

연구팀은 레이저빔 조사시 물질 특성을 조정하여 식각하는 레이저 유도 에칭(LIE) 기술을 활용해 미세 관통홀을 유리 기판에 초당 7000개 속도로 형성했고, 이를 진공 채널에 연결해 미세진공 흡입력을 발생시켜 마이크로 LED를 전사하는 데 성공했다.

마이크로 진공 전사 기술 모식도.[KAIST 제공]

이 기술은 기존 전사 기술 대비 뛰어난 접착력 전환성을 달성했으며, 다수의 진공 채널별 독립적인 진공 조절을 통해 대량의 마이크로 LED 칩을 선택적으로 전사했다. 또한 다양한 재료, 크기, 모양, 두께를 지닌 초소형 반도체 칩들을 칩 손상 없이 임의의 기판에 높은 수율로 전사할 수 있었다.

이건재 교수는 “이번에 개발된 마이크로진공 전사 기술은 가파르게 성장하는 마이크로 LED 시장에서 높은 생산 원가를 절감하고 중저가 마이크로 LED 제품 양산화의 핵심 기술로 활용될 것이 기대된다”며 “현재 얇은 핀으로 칩을 들어 올리는 이젝터 시스템을 적용해 대량의 상용 마이크로 LED를 전사하고, 이를 통해 차세대 디스플레이 뿐만 아니라 광-바이오 융합형 미용 면발광 패치 상용화를 진행 중”이라고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 11월 26일 출판됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com