양자점 통합 풀컬러 디스플레이 구현을 위한 레이저 박리 기술을 활용한 유연 마이크로 발광다이오드의 제작

Abstract

발광다이오드는 높은 전력 효율과 긴 수명 등의 장점을 바탕으로 기존에 조명으로 널리 활용되어온 백열등과 형광등을 대체하는 광원으로 자리잡았다. 특히, 100 $\mu$m 이하의 크기를 가진 발광다이오드 칩 자체를 픽셀로 활용하는 마이크로 발광다이오드 기술은 유연성을 요구하는 웨어러블 전자기기뿐만 아니라 생체의학적으로도 활용할 수 있어 유기발광다이오드를 대체할 차세대 광원으로 주목받고 있다. 그러나 마이크로 발광다이오드의 상용화를 위해서 해결해야 할 기술적 문제가 남아있는데, 대표적인 예로 유연한 기판 위에 제작하기 어렵다는 점이 있다. 이에 대한 해결책으로서 레이저 박리법이 연구되어왔는데, 이 기술을 통해 사파이어, 실리콘, 유리 등의 딱딱한 기판 위에 만들어진 발광다이오드 물질을 플라스틱, 섬유 등의 유연한 기판으로 옮길 수 있게 되었다. 본 연구에서는 레이저 박리법을 활용하여 유연한 질화갈륨 기반의 마이크로 발광다이오드를 구현하였다. 레이저 박리 공정에서 발생하는 높은 에너지에 의해 소자가 손상되지 않도록 적합한 전달 기판을 선택하였고, 이를 통해 우수한 품질의 박막을 떼어낼 수 있었다. 이렇게 얻어진 박막으로 구리 기판 상의 마이크로 발광다이오드 소자를 제작하였는데, 유연한 박막 구리 기판 위에 제작된 소자는 구부렸을 때에도 사파이어 상의 발광다이오드의 빛 특성을 유지하였다. 본 연구를 통해 제작된 소자에 양자점의 색 변환 특성을 적용하면 유연한 풀컬러 디스플레이의 구현이 가능할 것으로 기대된다.