공정 단축·불량 수정 용이…마이크로LED 대중화 ‘잰걸음’
한국전자통신연구원(ETRI)이 마이크로발광다이오드(LED) 디스플레이 대중화를 위한 기술 개발에 속도를 내고 있다. 마이크로LED 공정을 개선할 수 있는 소재와 장비를 제안했다. 이 소재와 장비가 안착할 경우 마이크로LED 디스플레이 생산 원가 혁신 계기가 될 수 있을 전망이다.
28일 ETRI는 제주 서귀포시 롯데호텔 제주에서 열린 ‘대한전자공학회(IEIE) 2023년도 하계종합학술대회’에서 마이크로LED 디스플레이 제조에 활용할 수 있는 에폭시 소재와 동시 전사 접합(SITRAB: Simultaneous Transfer & Bonding Process) 공정을 발표했다.
마이크로LED 디스플레이는 LED가 광원이다. 액정표시장치(LCD) 디스플레이와 달리 백라이트유닛(BLU)가 필요 없다. 무기LED라 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이보다 수명이 길다. LED를 배열해 디스플레이를 구현하기 때문에 크기·해상도·형태 제약이 없다.
단점은 비용이다. LED를 일일이 부착하기 때문에 LCD나 OLED 대비 제조 시간이 오래 걸린다. 소형화와 고화질 구현 난이도가 크다. 불량 발생률도 높다.
마이크로LED TV는 삼성전자가 2019년 처음으로 상용화했다. 마이크로LED보다 큰 미니LED 디스플레이는 삼성전자 LG전자 등이 디지털 사이니지 등에 활용하고 있다.
ETRI 엄용성 책임연구원은 “LED 접착에 이용하는 솔더페이스트 소재를 ETRI가 개발한 에폭시 소재로 교체하면 세척 공정을 생략하고 불량 수정을 손쉽게 할 수 있는 등 공정을 단축할 수 있다”라며 “SITRAB 공정을 위한 소재”라고 말했다.
ETRI가 선보인 에폭시 소재는 솔더페이스트 소재에 비해 레이저로 여러 번 가공을 할 수 있다. 고온 장시간 작업에도 특성 변화가 없다.
엄 연구원은 “기존 라인의 큰 변경 없이 적용할 수 있는 장점도 있다”라고 설명했다.
SITRAB는 한 번에 많은 LED를 붙일 수 있는 기술이다. 에폭시 소재 기반이다. 미니LED와 마이크로LED 제조 방식을 혁신할 수 있다.
지금까지 미니LED와 마이크로LED는 대부분 LED 1개를 떼어 원하는 곳에 배열하는 형식(Pick & Place, 픽 앤 플레이스)으로 제작한다. 제조에 시간이 오래 걸리고 효율이 낮은 이유다. 솔더페이스트로 열과 압력을 가해 고정한다. 잔류 소재를 씻어내야 한다. 불량이 나올 경우 수리가 어렵다.
주지호 ETRI 책임연구원은 “전사 공정과 접합 공정을 동시에 수행해 공정 시간을 단축할 수 있고 가압 공정에서 발생하는 불량을 줄일 수 있다”라며 “여러 번 레이저 공정이 가능해 불량 화소 수리와 타일링 공정 등이 원활해진다”라고 강조했다.
ETRI는 SITRAB 시제 장비를 개발한 상태다. 900nm 레이저를 사용한다. 한 번에 47*47mm 크기 LED 디스플레이를 만들 수 있다. LED 간격은 1μm까지 줄일 수 있다.
주 연구원은 “여러 업체와 상용화 논의를 하고 있다”라며 “관련 상용 장비는 빠르면 2024년 나올 예정”이라고 전했다.
디일렉=윤상호 기자 [email protected]
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