일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2024.5.31

NHK 기연, 신축 LED 디스플레이를 풀컬러화
액체 금속 배선 이용이 판명

원래 사이즈의 1.5배로 늘려도, 둥글게 만들어도 안정적으로 표시한다.

NHK 방송기술연구소(기연)가 개발하고 있는, 3차원 방향으로 신축 가능한 LED 디스플레이가 진화했다. 기연은 ‘기연 공개 2024’(2024년 5월 30일~6월 2일에 개최)에서, 이 디스플레이의 풀 컬러 버전을 선보였다. 지난 ‘기연 공개 2023’에서 첫 선을 보였을 때는 녹색의 단색 표시였다.

이 디스플레이는 유연한 아크릴계 고무를 기재에 사용하고, 거기에 LED를 밀착시키면서 실온에서 액체 상태가 되는 액체 금속을 사용해 유연한 배선을 하고 있는 것이 특징이다. 통상의 플렉시블 디스플레이에서는 폴리이미드(PI) 등 수지제 박형 기판을 채택하고 있으며, 또한 기존의 금속 배선은 기판이 변형되면 전기 저항이 상승하거나 단선되기 때문에 신축 디스플레이는 실현할 수 없었다.

한편 액체금속으로 배선하면 신축시켜도 단선되지 않고, 낮은 전기저항을 유지할 수 있다. 기재에 고무를 사용하고 있기 때문에 디스플레이를 1축 방향뿐만 아니라 3축 방향으로 신축할 수 있다.

이 기술을 통해, 예를 들면 팔에 감는 웨어러블 디스플레이나 영상에 빠져드는 몰입감 있는 돔형 디스플레이를 실현할 수 있을 가능성이 있다고 한다.

실은 기연 공개 2023에서는 특허 신청 관계로 액체 금속을 사용하고 있는 것을 공개하지 않았다. 하지만 이번에는 융점이 섭씨 30도 정도의 Ga(갈륨)계 금속을 베이스로, 다른 금속의 미립자를 섞어 점도를 조정했다고 한다.

이 디스플레이의 제조 공정은 다음과 같은 것으로 보인다. (1) 고무 기재에 LED의 전극을 설치한 필름을 붙인다, (2) RGB(적, 녹, 청) 3색의 LED를 전극에 배치, (3) 액체 금속을 인쇄 기술로 배선해 LED를 접속, (4) 마지막에 고무를 코팅해 밀봉한다. Ga계 액체 금속의 전기 저항은 Cu(구리)나 Al(알루미늄) 정도는 아니지만 비교적 낮다고 한다.

-- 배선의 굵기를 3분의 1로 --
기연이 이번에 공개한 풀 컬러 디스플레이는 고무기판 위에 RGB로 발광하는 마이크로 LED를 격자 형태로 형성하고 있다. 단색 버전에 비해 배선 수가 3배가 되기 때문에 액체 금속의 점도를 조정함으로써 배선의 굵기를 기존 대비 3분의 1로 가늘게 했다.

LED의 소자 사이즈는 약 20μm로 화소 피치가 2mm이다. 화소는 32×32, 화면 사이즈는 64mm×64mm이다.

기연은 마이크로 LED 외에 미니 LED를 사용한 신축 가능한 풀 컬러 디스플레이도 개발하고 있다. 이것은 소자 사이즈가 약 2mm이고, 화소 피치가 5mm. 화소는 20×20, 화면 사이즈가 100mm×100mm이다.

앞으로는 2025년경에 디스플레이의 고정밀화와 고화질화를 실현한 프로토타입을 개발해, 2030년까지 실용화하는 것을 목표로 한다.

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