다아라 매거진 _ 2017.08

기술뉴스

[Technical News] 반값 전기로 ‘꿈의 디스플레이’ 대량 생산 눈 앞

롤 전사 이용한 마이크로 LED 디스플레이 제조 기술 국내 최초 개발

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“자유자재로 모양이 바뀌는 투명한 디스플레이, 고해상도를 자랑하지만 전력 소모량은 기존 OLED 디스플레이의 1/2의 수준에 불과하며, 생산 속도는 1만 배 빨라졌다” 모두가 꿈꾸던 차세대 디스플레이, 핵심은 양산 가능 여부였다. 한국기계연구원(이하 기계연, 원장 박천홍)의 롤 전사 이용 마이크로 LED 디스플레이 제조 기술로, 전력 소모량과 생산 속도가 획기적으로 개선되면서 이 모든 것이 현실화된다.

기계연 나노응용역학연구실 김재현 실장 연구팀은 롤 전사 공정을 이용해, 전력 소모가 적으면서도 기계적인 신뢰성이 높고, 신축성을 갖춘 ‘마이크로 LED 디스플레이’ 생산 기술을 개발했다. 현재 주로 쓰이는 LCD와 OLED 디스플레이보다 발광효율이 3배 뛰어나며, 생산 속도는 평균 1만 배 빨라졌다.

이번 기술의 핵심인 롤 전사 공정은 기계연이 원천 특허를 보유하고 있는 기술로, 국내 최초 개발 및 기술 이전에 성공했다. 롤 전사 공정은 롤러에 잉크를 묻히듯이 디스플레이의 각 픽셀에 스위치 역할을 하는 TFT 소자를 롤 스탬프로 들어 올린 후, 원하는 기판에 TFT 소자를 올려놓는다. 다시 LED 소자를 들어올려 TFT 소자가 배치된 된 기판 위에 올려놓으면 두 소자가 결합된 구조의 능동 매트릭스형 마이크로 LED 디스플레이가 완성된다.

기계연이 이번 기술 개발에 활용한 단결정 무기(Inorganic) 물질로 구성된 마이크로 LED는, 유기(Organic) 물질을 이용한 OLED보다 발광효율이 약 3배 높아 전력 소모가 적고, 내구성이 매우 우수해 모바일 디스플레이나 웨어러블 디스플레이에 적합하다. 또 기판에 대한 제약도 없어서 신축성 있고 투명한 고무 기판 위에도 전사할 수 있어 자유자재로 형태가 바뀌는 투명 디스플레이의 제작도 가능해졌다.

이처럼 제작 단계가 단축되면서 생산속도는 혁신적으로 빨라졌다. 기존 LED 디스플레이를 제작하는 다이본더 장비는 초당 1~10개의 LED를 기판에 부착할 수 있지만, 롤 전사 기술을 이용한 전사 장비는 초당 1만여 개 이상의 LED를 전사할 수 있다. 다이본더 방식으로 풀HD급 200만 화소의 100인치 디지털 사이니지를 제작할 경우 30일 이상이 소요되지만, 롤 전사 공정을 이용하면 1시간 안에 제작할 수 있고 이에 따라 공정비용이 크게 절감된다.

기계연 박천홍 원장은 “AI(인공지능)와 IoT 등 첨단기술의 발전과 함께 정보의 유통이 크게 증가할 제4차 산업혁명 시대에는 대량의 정보를 실시간으로 전달하는 빠른 디스플레이, 다양한 형태 변화가 가능한 소비자 적응형 신축성 디스플레이, 전력 소모가 적은 초고해상도 AR (증강현실)용 유연 투명 디스플레이 등 새로운 디스플레이 기술이 요구되고 있다”며 “기계연이 보유한 롤 전사 원천기술 기반 산학연과의 협력으로, 세계 고성능 유연소자 생산장비 시장을 선점할 것”이라고 말했다.

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