'마이크로 LED 디스플레이 양산을 쉽게' 엘씨스퀘어, 레이저 이용 생산 기술 개발

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마이크로 LED 디스플레이를 보다 쉽고 빠르게 생산할 수 있는 제조 기술이 국내에서 개발됐다. 마이크로 LED는 유기발광다이오드(OLED)를 잇는 차세대 디스플레이로 관심을 모으는 품목으로 향후 생산 공정에 접목될지 주목된다.

엘씨스퀘어는 레이저를 이용해 웨이퍼상의 마이크로 LED칩을 분리하는 동시에 인터포저(임시기판) 위에 빠르게 배열할 수 있는 공정 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

마이크로 LED 디스플레이는 크게 4단계 과정을 거쳐 만들어진다. 사파이어 웨이퍼에 에피 소재를 성장시켜 마이크로 LED칩을 제조한 뒤 이 칩을 분리해 인터포저를 만든다. 인터포저의 칩을 다시 디스플레이 구동회로(백플레인) 위로 옮겨 배열하면 최종 디스플레이가 된다.

산업계에서는 마이크로 LED를 분리해 임시기판 위에 정렬하는 공정을 인터포저, 인터포저 상의 마이크로 LED를 디스플레이 기판 위로 옮기는 작업을 전사로 부른다.

마이크로 LED 디스플레이 제조 단계
<마이크로 LED 디스플레이 제조 단계>

마이크로 LED 디스플레이는 초소형 LED(통상 100마이크로미터(㎛) 이하)를 화소(픽셀)로 사용하는 제품이기 때문에 수백만개의 LED를 촘촘히 배열해야 한다. 각각의 LED를 옮겨야 하다 보니 디스플레이 한 대를 만드는 데도 오랜 시간이 걸리고 결국 비용이 크게 증가한다.

마이크로 LED 디스플레이의 대중화를 위해선 양산성, 즉 보다 빠르고 단순하게 마이크로 LED 디스플레이를 생산할 수 있어야 하는데, 엘씨스퀘어 기술은 제조 공정을 단순화한 것이 핵심이다.

먼저 레이저를 이용해 인터포저 제조 과정을 단축했다. 현재 거의 유일 상용화된 마이크로 LED 인터포저는 15단계 공정으로 만들어지고 있다. LED칩을 웨이퍼에서 분리하는 작업, 백플레인에 배치하기 쉽게 칩을 만드는 과정 등이 총 15가지다. 엘씨스퀘어는 이를 3~4단계로 줄였다. 최재혁 엘씨스퀘어 최고기술책임자(CTO)는 “반도체 공정을 이용해 과정이 복잡한 현재 방식을 레이저로 단순화했다”고 말했다.

120만개 칩을 분리, 인터포저로 만드는 시간이 4분이 채 걸리지 않고 수율도 99.99%를 달성했다. 또 원하는 위치에 LED칩을 배열하는 정확도도 높아 정렬오차가 ±2㎛에 불과하다는 설명이다.

엘씨스퀘어 인터포저 제조 과정
<엘씨스퀘어 인터포저 제조 과정>

엘씨스퀘어는 레이저를 이용한 전사 기술도 개발 중이다. 레이저는 속도가 빠른 데다 선별적으로 마이크로 LED칩을 전사할 수 있어 이 역시 마이크로 LED 디스플레이 대량 생산에 유용하다.

최재혁 CTO는 “현재 상용화된 기술로 4K 디스플레이를 만드는 데 2시간 이상이 걸리지만 레이저 전사 기술을 활용하면 30분 정도면 된다”며 “경쟁력이 있기 때문에 내년 말까지 전사 기술 및 장비 개발을 마치는 것을 목표로 하고 있다”고 말했다.

엘씨스퀘어는 한국나노기술원 기술창업 1호 기업이다. 나노기술원에서 LED를 집중 연구한 최재혁 박사가 레이저를 이용한 마이크로 LED 제조 기술의 가능성을 보고 삼성전자 반도체, 네트워크사업부 출신 인력들과 공동 창업했다.

엘씨스퀘어는 새해 1월 미국에서 열리는 CES에 참가해 마이크로 LED 기술을 공개할 계획이다.

삼성전자가 2018년 1월 CES에서 선보인 마이크로 LED TV 더월(자료: 삼성전자)
<삼성전자가 2018년 1월 CES에서 선보인 마이크로 LED TV 더월(자료: 삼성전자)>

윤건일기자 benyun@etnews.com