한국기계연구원 나노응용역학연구실은 이 기관이 원천특허를 보유한 '롤 전사(轉寫) 공정'을 새 기술에 도입하는데 성공했다고 24일 밝혔다.
미래창조과학부 소속인 연구진은 이 기술를 이용해 먼저 롤 스탬프를 굴려 임시 기판에 놓인 박막트랜지스터(TFT) 소자를 들어 올린다. 이어 TFT가 붙은 롤 스탬프를 원하는 기판 위에서 다시 굴려 TFT 소자를 기판의 원하는 위치에 전사했다.
롤러에 잉크를 묻히고 종이 위에 그 색을 칠하는 과정과 유사하다.
연구진은 이어 전사한 기판 위에 발광다이오드(LED) 소자를 입힌 롤 스탬프를 굴렸다. 이를 통해 두 소자가 결합된 구조의 능동매트릭스(AM)형 마이크로LED 디스플레이를 완성했다.
이렇게 만들어진 디스플레이에서 TFT 소자, LED 소자는 각각 '스위치' 역할, 빛을 내는 픽셀 역할을 한다.
이 연구실은 앞서 2012년 연세대 안종현 교수 연구팀과 함께 TFT 소자 제작 기술을 개발했다.
마이크로LED는 신축성이 크고 발광 효율과 소자 밀도를 높이는 데 적합한 차세대 디스플레이로 기대를 받고 있다. 이에 더해 투명하고 유연한 디스플레이를 만들 수 있어 자율주행차·증강현실(AR)·모바일·웨어러블 기기 등에 응용될 것으로 보인다.
김재현 한국기계연구원 나노응용역학연구실 실장은 "이번 연구성과를 활용하면 초당 1만여개의 LED를 전사해 마이크로LED 디스플레이를 만들 수 있다"며 "이는 기존의 부착 방식보다 1만 배 가량 빠른 것"이라고 설명했다.
이번 성과는 지난 3월 학술지 'Advanced Functional Materials'의 뒷 표지 논문으로 실렸다.
기계연은 이번 사업과 관련해 기술이전 계약 6건을 맺었다.
이 중 디스플레이 분야 중견기업 '루멘스'에 LED 롤 전사 기술이 도입된 디지털 사이니지 제조 장비와 제조공정 기술이 이관됐다. 지난 20일 열린 성과 보고회에서 기계연과 기술협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.
이번 연구는 미래부가 정부출연연구기관의 자율성을 강화하기 위해 도입한 묶음예산을 지원받아 진행됐다. 연구팀은 기계연의 '나노소재 응용 고성능 유연소자 기술 기반 구축사업'과 글로벌프론티어사업 '파동에너지 극한제어 연구단'의 지원을 기반으로 기술을 개발했다.
