Light-emitting diodes (LEDs) have become a light source replacing incandescent lamps and fluorescent lamps which have been widely used in lighting, due to their advantages such as high power efficiency and long life span. In particular, micro-LED (μLED) technology that uses 100 $\mu$m-sized LED chips as pixels is attracting attention as the next-generation light source to replace organic light-emitting diode (OLED) since it can be used in biomedical applications as well as for wearable electronic devices. However, there are technical problems to be solved for the commercialization of the $\mu$LED, one example of which is that it is difficult to manufacture $\mu$LEDs on a flexible substrate. As a solution to this problem, the laser lift-off (LLO) technique has been developed. This technology enables transferring LED layers formed on a rigid substrate (e.g., sapphire, silicon and glass) to a flexible substrate (e.g., plastic, fiber, etc.) In this work, a flexible GaN-based $\mu$LED was fabricated using the LLO method. A suitable carrier substrate was selected so that the device would not be damaged by the high energy generated during the LLO process, and the thin film of excellent qualities was obtained. A $\mu$LED device on a Cu substrate was fabricated with this thin film. The flexible device manufactured on the Cu substrate maintained the light properties of the LED on sapphire. By applying the color conversion characteristics of quantum dots to the device, it is expected that a flexible full color display can be realized.
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.