建物ガラス窓がディスプレーになる道開かれた

"건물 유리창이 디스플레이 되는 길 열렸다"

[머니투데이 김태은 기자][(종합)삼성전자, 유리기판 상 GaN LED 구현 기술 개발]

삼성전자 종합기술원은 10일 세계 최초로 유리기판 상에 GaN(질화갈륨, Gallium Nitride) 발광다이오드(LED)를 만드는 데 성공했다고 발표했다. 값싸고 대형화가 쉬운 유리기판 위에 GaN LED를 붙일 수 있게 되면 저전력이면서도 100인치 이상의 대형 디스플레이 생산은 물론 유리창을 조명이나 LED 화면으로 직접 이용할 수 있게 된다.

GaN은 적은 에너지로도 높은 효율의 빛을 낼 수 있어 발광다이오드(LED) TV나 조명 등 산업 전반에 쓰이고 있으나, 수정(사파이어) 등 고가의 재료 위에서의 제조는 가능했으나, 싼 유리 위에 LED를 만들기는 어려워 대형의 조명이나 디스플레이에는 적용되기 어려웠다.

유리기판의 경우 원자구조가 일정하지 않은 비정질 구조로 비포장 산악도로와 같아서 LED를 기판 위에 만들더라도 전류를 흘려보내 균일한 빛을 만들기가 불가능했다.

따라서 원자 배열이 규칙적인 성질의 단결정 물질인 GaN LED는 사파이어와 같은 단결정 기판 위에서만 결정체를 쌓는 방법으로 구현될 수 있다는 것이 업계의 상식이었다.

이런 상식을 깨고 유리기판 위에 균일한 아스팔트와 같은 티타늄 박막을 입혀 전자를 실어 나를 수 있는 도로를 만들어 줘 균일하고 컨트롤이 가능한 성능의 LED 구현이 가능해진 것이다.

이 때문에 그동안 사파이어와 같은 단결정 기판에 적용해 불과 3~4인치의 패널 밖에 생산하지 못했던 것에서 100인치 디스플레이까지 가능하게 하는 길이 열리게 됐다.

삼성전자는 GaN와 결정 특성·구조가 유사한 티타늄 박막을 이용해 비정질 유리기판에 결정성을 부여, 유리기판 상 5mm×5mm 영역에서 GaN LED를 구현할 수 있었다.

이번 연구는 단결정 구조의 GaN 성장이 사파이어와 같은 단결정 기판 상에서만 가능하다는 상식을 극복하고 비정질의 유리기판 상에서 GaN LED의 구현 가능성을 세계 처음으로 증명했다는 의미가 있다는 것이 삼성전자 측 설명이다.

세계적 권위의 국제 학술지인 "네이처 포토닉스(Nature Photonics)" 인터넷판(10일자)에 게재됐다.

또한 향후 GaN LED가 멀티 광원을 활용한 대형 사이즈의 조명과 디스플레이용 컬러표시소자 등 옵토 일렉트로닉스(opto electronics) 분야에 확대 적용될 수 있는 기반이 마련됐다.

최준희 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "유리기판을 통해 대형 기판에서 한꺼번에 많은 GaN LED를 생산하게 되면 가격경쟁력이 커지게 돼 10년 이내에 GaN LED를 상용화할 수 있는 여력도 커진다"고 설명했다.