자체 개발 신소재 '사이트랩' 필름 활용
세계 첫 전사·접합 동시 구현 기술 선봬
장비 투자비·공정 시간 10분의 1로 감소
시제품 시연…기술 이전해 2년내 상용화
한국전자통신연구원(ETRI·원장 김명준)은 마이크로 발광다이오드(LED) 공정을 간소화하고 부대 비용도 대폭 줄일 수 있는 기술을 최초 개발했다고 25일 밝혔다. 그동안 공법 난제를 해결했다.
마이크로 LED 디스플레이는 10~100마이크로미터(㎛) LED를 픽셀 광원으로 사용하는 차세대 자체 발광 디스플레이다. 소자를 별도 제어해 화면 밝기·색상을 정밀 표현할 수 있고 무기물 반도체를 사용해 화질 열화나 '번인' 현상을 걱정할 필요가 없다.
제품화하려면 마이크로 LED를 디스플레이 패널로 옮겨 심어야 하는데 8K TV의 경우, 필요 마이크로 LED가 1억개에 달하고 크기도 작아 오랜 시간이 걸린다. 필요 소재도 수입에 의존해 가격이 높다.
지금까지 모든 방식은 전사와 접합 공정을 별도로 진행했는데 ETRI는 자체 개발한 신소재 '사이트랩(SITRAB)' 필름을 활용, 이들을 합쳤다. 균일한 세기 면 레이저를 마이크로 LED 접착 사이트랩 필름에 쏴, 전사·접합 동시 구현 공정을 만들었다.
공정 핵심은 레이저를 넓은 면적에 쏴도 선택적인 가열과 마이크로 LED 부착이 이뤄지는 것이다. 마이크로 LED는 물론, 미니 LED 등 차세대 디스플레이 기술에 활용할 수 있다.
ETRI 개발 기술을 적용하면 대규모 투자가 필요했던 전사 장비와 접합 장비 투자 비용을 줄일 수 있고 공정을 간소화하면서 불량률도 낮출 수 있다. 또 개발 신소재는 마이크로 LED를 추가로 붙일 수 있어 불량 화소 수리가 쉽다. 국내 개발 장비도 활용할 수 있다. 기존 대비 장비 투자비 및 공정시간은 10분의 1, 소재와 수리 비용, 시간은 100분의 1 이하로 줄일 수 있다.
연구진은 100㎟ 내 1225개 마이크로 LED 시제품을 시연했다. 기술 이전으로 관련 제품을 2년 내로 상용화할 수 있을 전망이다.
최광성 ETRI 과기부 마이크로 LED용 다기능소재단장은 “ETRI 기술이 선도자 역할을 해 기존 디스플레이 한계를 극복했다”며 “우리나라가 차세대 디스플레이 강국으로 거듭나고 종주국 위상을 유지하는 데 최선을 다하겠다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 '소재혁신선도 프로젝트' 지원으로 연구 중이며, 한국과학기술연구원, 한국세라믹기술원, 한국생산기술연구원이 공동연구기관으로 참여 중이다.
연구진은 세계 최대 디스플레이 학술대회인 2021 SID 디스플레이 위크에서 '최신 기술 논문'으로 소개돼, 우수성을 인정받았다.
관련 특허 출원 및 등록은 32건, 논문은 5건 성과과 도출됐다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
