기존 마이크로 LED 해상도 한계 극복 가능성 제시
[대전=뉴스봄] 육군영 기자 = 기존 마이크로 LED 기술의 한계를 극복할 수 있는 초고해상도 디스플레이 제작기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
KAIST 전기 및 전자공학부 김상현 교수 연구팀은 반도체 공정 기술을 활용해 6만 ppi(pixel per inch) 이상의 초고해상도 디스플레이 제작 기술을 개발하는데 성공했다.
금대명 박사가 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 지난달 28일자 표지 논문으로 게재됐다. (논문명 : Strategy toward the fabrication of ultrahigh-resolution micro-LED displays by bonding interface-engineered vertical stacking and surface passivation).
무기물 LED는 유기물 LED보다 높은 효율과 신뢰성, 고속성까지 갖추고 있어 새로운 디스플레이 기술로 주목받았으나 LED 이송헤드의 크기 제한, 기계적 정확도 제한 그리고 수율 저하 문제 등의 기술적 난제에 봉착해 있었다.
특히 수백만개의 픽셀을 마이크로미터 크기로 정렬해 세 번의 전사과정으로 화소를 형성하는 것을 초고해상도 디스플레이에 적용하기에는 기술적 한계가 있다.
연구팀은 적녹청 LED 활성층을 3차원으로 적층한 뒤 반도체 패터닝 공정을 이용해 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이에 대응할 수 있는 소자제작 방법을 제안했다.
이어 연구팀은 3차원 적층을 위해 기판 접합기술을 사용해 색 간섭을 최소화하고 접합 면에 필터 특성을 갖는 절연막을 설계해 적색-청색 간섭 광을 97% 제거했다.
이러한 광학 설계를 포함한 접합 매개물을 통해 수직으로 픽셀을 결합해도 빛의 간섭 없이 순도 높은 픽셀을 구현할 수 있음을 확인했다. 연구팀은 수직 결합 후 반도체 패터닝 기술을 이용해 6만 ppi 이상의 해상도 달성 가능성을 증명했다.
또한 초소형 LED 픽셀에서 문제가 될 수 있는 반도체 표면에서의 비 발광성 재결합 현상을 시간 분해 광발광 분석과 전산모사를 통해 체계적으로 조사해 초소형 LED의 효율을 개선할 수 있는 중요한 방향성을 제시했다.
김상현 교수는 “반도체 공정을 이용해 초고해상도의 픽셀 제작 가능성을 최초로 입증한 연구로 반도체와 디스플레이 업계 협력의 중요성을 보여주는 연구 결과”라면서 “후속 연구를 통해 초고해상도 미래 디스플레이의 기술개발에 힘쓰겠다”라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 이공분야 기초연구사업 기본연구, 기후변화대응기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.
