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LED, 포스트잇처럼 떼내고 접고 자를 수 있게 됐다

그래핀 코팅 기판 이용해 마이크로 LED 패널 제조

LED, 포스트잇처럼 떼내고 접고 자를 수 있게 됐다
리모트 에피택시 기술을 이용한 질화갈륨 마이크로 LED 패널 제조의 공정도


[산업일보]
LED유연성을 부여하는 방식으로 미세블레이드나 레이저로 박막 LED를 작게 가공한 후 유연한 기판에 배열하는 방식이 일반적이었다. 떼어내기 위해서는 화학적 식각이나 고에너지 레이저 조사 등을 통해 기판과의 화학적 결합을 깨트리는 번거로운 과정이 필요한데다, 작은 응력에도 쉽게 깨어져 구부리기도 어려웠다.

이에, 구부리거나 접을 수 있고, 가위로 재단할 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 교수(세종대), Moon Kim 교수(미국 텍사스대 댈러스, UTD) 연구팀이 기판에서 쉽게 떼어내어 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 질화갈륨 마이크로 LED를 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 그래핀으로 코팅된 단결정 사파이어 기판 1cm*1cm 위에 단결정 마이크로 LED(10~30μm 크기) 수 만 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 접착 테이프로 쉽게 떼어낼 수 있고, 떼어낸 패널을 구부러진 표면에 붙여 작동시킬 수 있었다. 또한 LED 패널을 접거나 종이 구기듯 구겨도 전면적에서 청색 발광이 그대로 유지됐다.

한편 곡률반경 1mm가 되도록 1천 회 이상 반복적으로 구부려도 전기적 특성과 발광 성능이 그대로 유지됐다는 설명이다. 한편 LED를 떼어낸 사파이어 기판은 재사용도 가능하다.

OLED의 단점을 극복할 차세대 디스플레이 광원으로 마이크로 LED가 고부가가치 산업으로 주목받는 가운데, 대면적 통전사 공정으로 변형 가능하고 재단 가능한 광원의 개발과 아울러 향후 위치조절 리모트 에피택시 기술 개발로 마이크로 LED 디스플레이와 웨어러블 디스플레이의 연구개발에 큰 기여를 하는 것을 목표로 하고 있다.

연구진은 “개발한 기술이 우리나라 반도체 산업에 기여할 수 있도록 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해서는 위치나 배열이 조절된 고성능 소자를 제조하는 것이 선행돼야 한다”며, “최근의 연구 트렌드에 따라 더 작고, 다기능이 가능한 소자를 제조할 수 있어야 하겠다. 지금은 LED 연구를 해왔지만 앞으로는 수직구조의 트랜지스터나 에너지 소자 쪽으로 그 응용범위를 확장해 연구를 진행할 예정”이라고 말했다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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