광기술원 ‘초고해상도 마이크로디스플레이’ 개발 美 썬다이오드와 공동…증강·혼합현실, 메타버스 구현 적용 박은성 기자

2021년 12월 08일(수) 19:48

적층형 3색 화소 정렬 소자들로 구성된 마이크로디스플레이 <한국광기술원 제공>

한국광기술원이 미국 실리콘밸리 소재 썬다이오드(Sundiode)와 공동연구를 통해 ‘초고해상도 적·녹·청 풀칼라 마이크로디스플레이’ 구현 기술을 개발했다.

8일 한국광기술원에 따르면 해당 기술은 증강현실(AR)·혼합현실(MR)·메타버스 구현에 폭넓게 적용될 전망이며 최근 개발에 성공한 고해상도의 마이크로디스플레이에 들어가는 마이크로 LED가 이를 가능케 해준다.

기존 기술로 마이크로디스플레이를 구현하기 위해선 3개의 적·녹·청 LED 웨이퍼를 각각의 반도체 공정을 통해 칩 형태로 제작하고 디스플레이 기판에 수평으로 배열하는 전사 공정을 거쳐야 했다.

증강현실 등과 같은 초고해상도 응용분야에는 개별 공정을 통해 만들어진 10㎛(마이크로미터) 이하의 적·녹·청 마이크로LED 칩을 촘촘하게 정렬 배치해 수백만 개의 화소를 형성해야 한다는 점에서 기존 방식은 여러 기술적 난제가 문제로 지적돼 왔다.

한국광기술원과 썬다이오드는 이러한 난제를 해결하기 위해 적·녹·청 마이크로LED 소자를 수직으로 쌓는 획기적인 구조를 고안한 연구개발을 추진했다.

그 결과 광기술원 차세대 LED연구센터는 유기금속화학 증착법(MOCVD)을 이용한 적층형 LED 반도체 웨이퍼 성장과 포토리소(photolitho)를 이용한 반도체 미세 패턴 공정 개발에 성공했다.

이번에 개발한 단일 화소(Pixel)는 수직으로 적층된 3개의 독립 제어가 가능한 마이크로LED 하위 화소들(subpixels)로 구성돼 소자 전체 영역에서 풀칼라 방출이 가능해졌다. 특히 적층형 3색 화소기술은 컴팩트한 화소 구조로, 고해상도 마이크로LED 디스플레이를 제조하는데 필요한 화소 전사 공정의 어려움을 감소시키거나 완전한 제거가 가능하다는 측면에서 장점으로 꼽힌다.

한국광기술원 연구팀 관계자는 “증강현실과 혼합현실 분야 마이크로디스플레이는 초고해상도와 정밀 소형화가 필수”라면서 “적층형 3색 마이크로 LED 화소 기술은 이런 문제점을 해결하고 마이크로디스플레이 상용화를 가속화시킬 것으로 전망된다”고 말했다./박은성 기자