국민대학교(총장 정승렬) 화학과 도영락 교수 연구팀이 차세대 디스플레이에 적용 가능한 GaN을 기반으로 한 dot-LED의 새로운 디스플레이 기술을 개발해 재료과학 분야의 세계적인 권위지인 Advanced Functional Materials에 발표했다. 

현재 차세대 프리미엄 TV로 시장에 출시된 수십 마이크로 크기의 마이크로 LED를 사용한 디스플레이의 생산에는 Laser Lift Off(LLO) 방법이 사용되는데, 이 방식은 수백만 개에서 수천만개의 써브픽셀에 대응하는 대량전송 공정에서 불량률이 높아져 디스플레이 제조단가가 증가하는 문제가 있다. 또한, LED 웨이퍼의 효율 불균일성을 그대로 전사하기 때문에 웨이퍼에서 얻을 수 있는 칩의 수가 제한돼 칩 단가가 상승하는 문제가 발생해 왔다.

이런 문제를 해결하기 위해 국민대 연구진은 GaN LED 웨이퍼를 기반으로 한 초박형 dot-LED 무기발광 소재 제작과 분리, 전계발광 소자 구현의 혁신 기술을 개발해, 수백 나노미터 크기의 직경과 높이를 가진 균일한 dotーLED를 대량으로 제작했다. Dot-LED는 나노임프린팅 및 하향식 건식 식각 공정으로 제작돼 전기화학적 식각 및 음파화학적 분리를 통해 수백 나노미터에서 수 마이크로미터 크기의 직경을 갖는 소재를 대량으로 분리할 수 있는 혁신적인 기술을 포함한다. 또한, dot-LED 소재를 대량으로 분리하는 과정을 통해 생산성을 높이고, 대량생산시 불량률을 낮춰 고품질의 dot-LED 소재를 효율적으로 얻을 수 있는 장점이 있다. 이러한 새로운 기술의 도입은 소재의 단가를 낮추고 더불어 디스플레이 산업에서 경제성을 향상시키는데 기여할 것으로 기대된다.

해당 연구를 이끈 국민대 화학과 도영락 교수는 “현재는 OLED 디스플레이를 넘어설 수 있는 새로운 무기발광 기술을 선점해 디스플레이 산업의 차세대 게임체인저 기술을 확보해야 하는 상황”이라며 “세계 최초로 dot-LED 소재 및 전계발광 소자의 구현을 통해 차세대 디스플레이의 플랫폼 기술이 될 수 있는 새로운 무기발광 디스플레이의 원천기술을 개발하게 돼 매우 의미있다"고 전했다.

국민대 도영락 교수 연구팀이 발표한 초박형 dot-LED의 분리 기술은 디스플레이 분야의 다양한 응용이 가능한 플랫폼 기술로, 국민대 화학과의 고민지 박사가 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 Advanced Functional Materials (JCR 상위 4.2%, IF 19.0)에 우수성을 인정받아 2024년 1월 2일자 후면 표지논문으로 선정돼 출판됐다. 이번 연구는 한국연구재단의 4단계 BK21사업, 중견연구자 지원사업과 한국산업기술평가원의 초대형 마이크로LED 모듈로 디스플레이 사업의 지원을 통해 이뤄졌다.