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자유자재로 변신하는 LED 개발…웨어러블 기기 활용 확대

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- 그래핀 코팅 기판 이용, 박리·변형·재단 가능한 마이크로 LED 패널 제조

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질화갈륨 마이크로 LED 패널 제조 공정도.[세종대 제공]


[헤럴드경제=구본혁 기자] 구부리거나 접을 수 있고, 가위로 재단할 수 있는 LED 패널 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 굴곡이 있는 표면이나 인체, 로봇의 관절에 부착할 수 있는 웨어러블 디스플레이용 광원 개발의 새로운 실마리가 될 것으로 기대된다.

한국연구재단은 세종대 홍영준·홍석륜 교수, 미국 텍사스대 문 킴 교수 공동연구팀이 기판에서 쉽게 떼어내어 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 질화갈륨 마이크로 LED를 개발했다고 밝혔다.

기존 LED에 유연성을 부여하기 위해 미세블레이드나 레이저로 박막 LED를 작게 가공한 후 유연한 기판에 배열하는 방식을 사용했다.

기판에서 떼어내기 위해서는 화학적 식각이나 고에너지 레이저 조사 등을 통해 기판과의 화학적 결합을 깨트리는 번거로운 과정이 필요한데다, 작은 응력에도 쉽게 깨어져 구부리기도 어려웠다. 유연성을 요구하는 웨어러블 디바이스를 대면적으로 제조하기에 어려움이 있었다.

연구팀은 그래핀으로 코팅된 단결정 사파이어 기판 1cm×1cm 위에 단결정 마이크로 LED 수 만 개를 성장시켰다.
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박리·변형·재단이 가능한 마이크로 LED의 발광 사진.[세종대 제공]

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그래핀이 LED와 직접 결합하지 않기 때문에 기판으로부터 쉽게 박리할 수 있고 자를 수 있는 면광원을 제조한 것이다. LED 패널이 박막이 아닌 마이크로 LED 배열로 제조되었기 때문에 굽히거나 접어도 깨어지지 않는 유연성을 확보할 수 있었다.

개발된 LED 패널은 접착 테이프로 쉽게 떼어낼 수 있고, 떼어낸 패널을 구부러진 표면에 붙여 작동시킬 수 있었다.

또한 LED 패널을 접거나 종이 구기듯 구겨도 전면적에서 청색 발광이 그대로 유지됐다.

곡률반경 1mm가 되도록 1,000회 이상 반복적으로 구부려도 전기적 특성과 발광 성능이 그대로 유지되었다는 설명이다. LED를 떼어낸 사파이어 기판은 재사용도 가능하다.

이번 연구성과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 6월 4일자에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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