명지대학교 공과대학 전자공학과 이대원 교수가 국제 저명 학술지 ‘네이처(Nature, IF 69.504)’에 차세대 마이크로LED 디스플레이 시대를 앞당기는 선구적 연구 결과를 게재했다. 본 연구는 서울대학교 전기정보공학부 권성훈 교수 연구팀, 융합과학기술대학원 김창순 교수 연구팀, 화학생물공학부 남재욱 교수 연구팀, LG 전자 연구팀과 공동으로 수행됐다.
마이크로LED 디스플레이는 밝기, 색구현성, 내구성 등 여러 가지 기술적 측면에서 기존 디스플레이 대비 월등한 성능을 지녀 차세대 디스플레이로 주목받고 있다. 디스플레이 패널이 제작되기 위해서는 수천만 개의 초미세 LED가 패널 기판에 정교하게 전사 및 배열되어 픽셀을 형성해야 하는데 전사 과정에서의 기술적 난이도로 인해 현재 출시된 마이크로LED 디스플레이의 가격은 수억 원에 달한다.
명지대 이대원 교수 공동연구팀은 유체자기조립(Fluidic Self Assembly, FSA) 공정을 활용했다. 이는 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. 또한, 이 기술을 적용해 약 20,000개의 LED를 배열하여 2인치 크기의 청색 발광 패널을 제작했다.
유체자기조립(FSA) 기술이 디스플레이 패널 생산 현장에 적용되면 양산시간과 비용이 획기적으로 단축될 것으로 기대된다.
연구팀은 “공동 연구를 수행한 LG전자 소자·재료연구소의 기술력이 집약된 LED 칩 및 조립용 패널을 활용해 실험 진행, 메커니즘 규명, 데이터 분석 등에서 연구의 완성도를 높일 수 있었다”고 전했다.
논문의 제1 저자인 명지대 이대원 교수는 “해당 기술이 마이크로LED 양산 공정에 적용될 수 있도록 지속적인 연구개발을 이어가겠다”라고 밝혔다.
연구를 총괄한 서울대 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 있을 것”이라 전망했다.
논문명은 ‘Fluidic self-assembly for MicroLED displays by controlled viscosity’으로 네이처지(https://www.nature.com/)에서 열람할 수 있다.
