연세대학교 전기전자공학부 안종현 교수팀의 황보수민, 후 루힝(Hu Luhing), 후앙 안투안(Hoang Anh-Tuan), 최재용 연구원이 이황화몰리브덴(MoS2) 반도체와 양자점을 활용해 색 구현이 가능한 고해상도 마이크로 LED 디스플레이 기반 기술을 개발했다.

마이크로 LED 디스플레이는 저소비전력, 빠른 응답성, 높은 광효율 등 다양한 장점을 갖추고 있어 차세대 디스플레이로서 많은 주목을 받고 있다. 고성능의 능동 구동형 마이크로 LED 디스플레이를 제작하기 위해서는 세 가지 색상의 마이크로 LED 칩을 하나하나 백플레인 회로 기판에 전사하는 복잡한 공정이 필요하다. 이러한 제작 방법은 해상도가 낮은 대형 디스플레이 제작에는 적합하지만, 고해상도, 고속 작동이 필요한 차세대 증강현실(AR), 가상현실(VR) 디스플레이에는 사용이 어렵다.

안종현 교수 연구팀은 이러한 마이크로 LED 디스플레이 개발의 기술적 한계를 극복하기 위해 청색 LED용 질화갈륨(GaN) 웨이퍼 위에 2차원 반도체인 이황화몰리브덴(MoS2)을 직접 형성한 후 반도체 회로를 집적함으로써, 별도의 복잡한 LED 전사 공정이 필요 없는 500 PPI 급의 고해상도 마이크로 LED 디스플레이를 세계 최초로 구현하는 데 성공했다. 또한 양자점(quantum dot)을 청색 GaN 마이크로 LED 위에 인쇄해 삼원색을 구현하는 방식을 통해 디스플레이의 공정 수율을 획기적으로 높여 생산 비용을 낮출 수 있는 기술도 함께 개발했다.

개발된 기술은 마이크로 LED 디스플레이의 복잡한 제작 공정을 단순화시킬 수 있고 고해상도로 구현이 가능해 향후 메타버스 시대의 필수 IoT 기기인 고성능 증강현실(AR), 가상현실(VR) 디스플레이 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 한국연구재단 리더연구자사업 지원으로 진행됐으며, 나노과학 및 공학 분야 세계 최고 권위지인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, Impact Factor 39.21, 상위 0.1%)’에 4월 4일(영국 시간 기준) 온라인 게재됐다.

*PPI: 1인치당 마이크로 LED 광원 수