“가상현실 더 실감나게 구현” 고해상도 초실감 LED 기술 나왔다
극미세 풀컬러 마이크로 LED 발광 사진.[세종대학교 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내연구진이 가상·증강현실을 실감나게 구현할 마이크로 디스플레이의 핵심기술을 개발했다.

한국연구재단은 세종대 홍영준 교수, 미국 매사추세츠공대 김지환‧정광훈 교수, 미국 버지니아대 이규상 교수, 공동연구팀이 초고밀도 배열의 마이크로 LED 수직화소 제조기술 개발에 성공했다고 9일 밝혔다.

모바일 기기와 가상·증강현실 기술이 발전함에 따라 공간의 제약 없이 사용자에게 높은 몰입감을 제공할 초고해상도, 초실감형, 초소형 디스플레이 개발 경쟁이 치열하다.

하지만 LED를 작은 칩 형태로 만들고 전사하여 디스플레이를 제작하는 기존의 방법은 칩이 작아질수록 전사 위치 정확도와 성공률이 낮아져 고해상도 디스플레이 구현에 한계가 있다.

또한 웨이퍼에 화학적으로 강하게 결합된 LED를 분리하려면 화학적 식각이나 고파워 레이저를 사용해야 해 대면적 고수율의 LED 분리가 어렵고 공정비용과 시간이 많이 필요하다.

연구팀은 웨이퍼에서 적·녹·청색 발광 LED층을 대면적의 멤브레인 형태로 쉽게 떼어낼 수 있도록 LED를 제조하고 초미세 화소 제작에 활용했다.

또 웨이퍼에서 분리한 적·녹·청색 발광 LED 멤브레인을 팬케이크처럼 수직으로 쌓고 고정밀 광식각 공정으로 4 마이크로미터 크기로 화소를 패터닝하여 5,100 PPI급(디스플레이 1인치 당 화소 수) 총천연색을 구현하는 극미세수직화소를 제작했다.

“가상현실 더 실감나게 구현” 고해상도 초실감 LED 기술 나왔다
제조된 LED와 대면적으로 박리된 LED 멤브레인.[세종대학교 제공]

LED를 떼어낸 웨이퍼는 동일한 품질의 LED를 반복적으로 생산할 수 있어 디스플레이 제작비용 절감도 기대된다.

홍영준·김지환 교수는 “적층형 마이크로 LED 수직화소는 기존 수평 측면 배열형에 비해 화소 밀도를 최소 3배 이상 향상시킬 수 있어 고해상도 초실감형 AR·XR 및 메타버스 디스플레이 응용과 제작에 적합하다”라고 연구 성과를 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단의 나노및소재기술개발사업, 선도연구센터, 해외우수연구기관유치사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처(Nature)’에 2월 2일 게재됐다.