스마트 글라스용 마이크로 LED 단점을 해결했다

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 김상현 교수팀이 마이크로 LED를 소형화할 때 소자 효율이 떨어지는 것을 막고 발열을 최대 40% 낮출 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술로 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이를 구현해 냈다.

이를 통해 웨어러블, 롤러블 디스플레이는 물론 증강현실이나 가상현실을 위한 4K 이상의 해상도를 가진 스마트 글라스를 만드는데 활용될 전망이다.

삼성전자는 지난 2018년에 'The Wall'이라는 마이크로 LED를 탑재한 제품을 상용화했고, 애플은 2025년에 마이크로 LED를 탑재한 제품이 상용화될 전망이다.

마이크로 LED는 OLED 대비 우수한 밝기, 명암비, 수명이라는 장점이 있다.

픽셀 사이즈가 작아지고 해상도가 높아질수록 픽셀 표면적 대 부피의 비율이 상승해 공정중 발생하는 소자 측면 결함이 마이크로 LED 소자 효율을 크게 떨어뜨린다.

연구진은 마이크로 LED 소자 효율을 유지하기 위해 에피택시 구조를 변경했다. 에피택시는 마이크로 LED로 사용되고 있는 초순수 규소나 사파이어 기판 위에 발광체로 쓰이는 질화갈륨 결정체를 쌓아 올리는 공정이다.

연구팀은 마이크로 LED 소자 동작 시 에피택시 구조에 따라 마이크로 LED의 측벽으로 이동하는 전류의 차이가 발생한다는 것을 밝혀냈다. 이를 기반으로 양자장벽의 두께를 늘리는 등 에피택시 설계를 바꿔 효율저하 문제를 해결했다.

또한 디스플레이를 작동할때 열이 발생하는데 새로운 구조는 기존 디스플레이 대비 발열이 40% 정도 낮출 수 있었다.

연구진은 "이는 초고해상도 마이크로 LED 디스플레이 상용화를 위한 연구로써 큰 의미를 갖는다"고 설명했다.

김상현 교수는 "이 기술은 마이크로LED 소형화의 걸림돌이었던 효율 저하를 에피택시 구조의 설계를 바꿔 해결한 것에 큰 의미가 있다"며 "앞으로 초고해상도 디스플레이에 활용될 것"이라고 말했다.

한편, 연구진은 충북대학교 금대명 교수와 함께 개발한 초고해상도 마이크로 LED을 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자