▲ ETRI 연구진이 세계 최초로 개발한 공법인 마이크로 LED용 동시 전사 접합 공정을 수행하는 있는 모습

국내 연구진이 공정 간소화와 부대비용을 대폭 줄이는 신소재 필름을 세계 최초 개발해 차세대 디스플레이 기술을 선도한다.

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

마이크로 LED 디스플레이는 10~100 마이크로미터(㎛) 수준의 매우 작은 LED(발광다이오드)를 픽셀 광원으로 사용한다. 연구진은 1㎟내에 12개의 LED를 넣었다. LCD(액정디스플레이)나 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이보다 선명한 색 구현과 높은 발광효율이 특징으로 TV,스마트워치 등에 쓰인다. 특히 잔상이 남는 ‘번인(BURN IN)’현상 없이 오래 사용할 수 있다.

제품을 만들려면 반도체 공정으로 마이크로 LED를 만들어 디스플레이 패널로 옮겨야한다. 8K TV의 경우, 필요 마이크로 LED개수가 1억개에 달해 오랜 시간이 걸린다. 소재도 수입에 의존하기에 가격도 매우 높다.

그간 LED를 옮기는 ‘전사공정’ 뒤 LED를 심는 ‘접합 공정’을 진행했지만 이번 연구로 개발된 신소재인 사이트랩(SITRAB) 필름을 활용해 옮기고 심는 공정을 하나로 합쳤다. 개발 공정의 핵심은 넓은 면적에 레이저를 쏴도 선택 가열돼 마이크로 LED가 부착되는 것이다. 신소재 필름은 마이크로LED, 미니LED등 기술에 활용될 수 있다.

기술 적용 시, 대규모 투자가 필요했던 전사·접합장비 투자비용은 줄고, 공정 간소화돼 불량도 줄어든다. 개발된 신소재는 수리 불가능했던 기존 공정 한계도 극복한다.

특히 주로 일본에서 수입되는 전사·접합 소재를 국산화할 필요가 없다. 국내 장비를 활용해 상용화에도 유리하다.

기술은 실제 산업현장 적용 시 기존 공법대비 장비 투자비와 공정시간은 10분의 1, 소재와 수리비용 그리고 시간은 100분의 1 수준이하로 줄일 수 있다. 연구진은 이날 100㎟내 1225개의 마이크로 LED가 박힌 시제품을 시연했다.

최광성 ETRI 과기부 마이크로 LED용 다기능소재단장은 “ETRI기술의 선도자 역할로 기존 디스플레이 한계를 극복했다”며 “우리나라가 차세대 디스플레이 강국으로 거듭나고 종주국 위상을 유지하는데 최선을 다하겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 ‘소재혁신선도 프로젝트’지원으로 연구중이며, 한국과학기술연구원, 한국세라믹기술원, 한국생산기술연구원이 공동연구기관으로 참여중이다.