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한국광기술원, 초고해상도 디스플레이 구현 기술 개발

입력 2021/12/08 14:56
미국 실리콘 밸리 썬다이오드사와 공동 연구…발광 소자를 수직으로 쌓는 방식
한국광기술원은 8일 미국 실리콘밸리의 썬다이오드사(Sun diode)와 공동으로 초고해상도 완전 천연색(풀칼라) 마이크로 디스플레이 구현이 가능한 기술을 개발했다고 밝혔다.

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적층형 3색 화소 정렬 소자들로 구성된 마이크로디스플레이

최근 증강현실(AR), 혼합현실(MR) 및 메타버스를 구현하기 위한 고해상도의 마이크로 디스플레이에 들어가는 마이크로 발광다이오드(LED)에 대한 관심도가 높아지고 있다.

기존의 기술로 마이크로 디스플레이를 구현하기 위해서는 3개의 적·녹·청 LED 웨이퍼(Wafer)를 각각의 반도체 공정을 통해 칩 형태로 제작하고, 디스플레이 기판에 수평으로 배열하는 전사(轉寫) 공정을 거치게 된다.


증강현실 등과 같은 초고해상도 응용 분야에는 개별 공정을 통해 만들어진 10㎛ 이하의 적·녹·청 마이크로 LED 칩을 촘촘하게 정렬 배치해 수백만 개의 화소를 형성해 내는데 기존 방식은 여러 기술적 어려움이 있다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 적·녹·청 마이크로LED 소자를 수직으로 쌓은 획기적인 구조 방식을 찾아냈다.

한국광기술원 차세대 LED연구센터는 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용한 적층형 LED 반도체 웨이퍼 성장과 포토리소(photolitho)를 이용한 반도체 미세 패턴 공정을 개발했다.

또 3개의 마이크로LED 칩을 독립 제어하기 위해 획기적인 다중접합 LED 공정기술을 개발했는데 이 기술은 탁월한 색상과 채도를 구현하는데 필수적인 역할을 한다.

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풀 컬러 불꽃놀이 동영상의 마이크로디스플레이.

이번에 개발한 단일 화소(픽셀)는 수직으로 쌓아진 3개의 독립 제어가 가능한 마이크로LED 하위 화소들로 구성돼 소자 전체 영역에서 풀칼라 방출이 가능하다.




적층형 3색 화소기술의 장점 중 하나는 압축된 화소 구조로, 고해상도 마이크로LED 디스플레이를 제조하는데 필요한 화소 전사 공정의 어려움을 줄이거나 제거할 수 있다.

또 고밀도로 정렬 배치된 수직 적층형 화소는 마이크로 디스플레이의 작은 화소 영역을 좀 더 효율적으로 활용한다.

연구팀 관계자는 "증강현실과 혼합현실 분야의 마이크로 디스플레이는 초고해상도와 정밀 소형화가 필수다"며 "적층형 3색 마이크로LED 화소 기술은 이러한 문제점을 해결하고, 마이크로디스플레이 상용화를 가속화 할 것으로 전망한다"고 말했다.

[연합뉴스]

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