세계 최초 반도체공정 일원화 성공…‘마이크로 LED’ 디스플레이 상용화 탄력

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 공정을 간소화하고 비용도 대폭 줄일 수 있는 차세대 디스플레이 기술을 세계 최초로 개발에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 신공법에 적합한 신소재를 자체 개발해 마이크로 LED 디스플레이 공법의 난제를 해결했다고 25일 밝혔다.

마이크로 LED 디스플레이는 10~100마이크로미터(㎛) 수준의 매우 작은 LED를 픽셀 광원으로 사용하는 차세대 자체 발광 디스플레이다. LCD나 OLED 디스플레이보다 선명한 색상을 구현할 수 있고 높은 발광 효율 등 장점이 많아 TV, 스마트워치 등 다양한 분야에 활용된다.

마이크로 LED를 만들기 위해서는 반도체 공정으로 마이크로 LED를 만들어 디스플레이 패널로 옮겨야 한다. 8K TV의 경우, 필요한 마이크로 LED의 개수가 1억 개에 달하고 크기도 매우 작아 옮겨 심는 데도 오랜 시간이 걸린다. 디스플레이 제작에 필요한 소재도 수입에 의존하기에 가격이 매우 높다. 지금까지 발표된 모든 방식은 LED를 옮기는 ‘전사(轉寫) 공정’ 뒤, LED를 심는 ‘접합(接合) 공정’을 진행했다.

ETRI는 자체 연구로 개발한 신소재인 사이트랩(SITRAB) 필름을 활용해 옮기고 심는 공정을 하나로 합쳤다.

연구진은 세기가 균일한 면 레이저를 마이크로 LED가 접착된 사이트랩 필름에 수 초 동안 쏴서 전사와 접합이 동시에 구현되는 핵심 공정을 만들어 난제를 극복했다.

이 공정의 핵심은 균일하게 레이저를 넓은 면적에 쏴도 붙이고자 하는 곳만 선택적으로 가열됨으로 마이크로 LED가 부착되는 것이다. 이를 통해 이로써 개별적으로 이뤄졌던 옮기고 심는 공정의 불편을 없앨 수 있었다.

특히 그동안 주로 일본에서 수입되는 전사 및 접합 소재를 국산화할 필요 없이 신소재 개발을 통한 신시장 창출의 길을 열었다. 또 값비싼 해외 장비가 아닌 국내 개발 장비를 활용할 수 있어 상용화에도 유리하다는 평가다.

이 기술을 실제 산업 현장에 적용하면 기존 공법 대비 장비 투자비와 공정시간은 1/10, 소재 비용과 수리 비용 및 시간은 1/100 이하로 줄일 수 있을 것으로 보인다.

최광성 과학기술정보통신부 마이크로 LED용 다기능소재단장은 “이 기술을 국내 디스플레이 회사 등에 기술을 이전하면 스마트워치와 TV 등 관련 제품을 2년 내로 상용화할 수 있을 것”이라고 말했다.