MicroLED 디스플레이가 무엇입니까?

MicroLED(µLED)는 경제적으로 6m(20피트) 이상의 거대한 치수까지 확장할 수 있는 선명한 고해상도 디스플레이를 생산하는 비교적 새로운 기술입니다. 지금은 회의실, 경기장, 콘서트장 및 야외 용도의 대형 디스플레이에 유용합니다. 결국에는 대형 TV의 공통 기술이 될 것입니다. 향후 5년 동안 µLED 디스플레이 시장은 100억 달러 이상의 규모로 성장할 것이며, 레이저는 생산을 가능하게 하는 데 중요한 역할을 합니다.

AMOLED와 MicroLED의 차이점

현재 모바일 장치 및 TV에 사용되는 AMOLED 및 기타 디스플레이 기술을 사용하면, 발광(또는 광 필터링) 픽셀이 디스플레이를 구성하는 유리 패널에서 직접 생성됩니다. 따라서 크기를 확장한다는 것은 필요한 모든 회로가 포함된 초대형 패널에서 값비싼 OLED 재료로 여러 단계를 수행하는 것을 의미합니다. 규모가 커질수록 매우 빠르게 비용이 늘어나고 비실용적이 됩니다. 그 때문에 80인치보다 큰 텔레비전이 가격이 수만 달러에 이를 수 있는 것입니다.

MicroLED 디스플레이는 다릅니다. 개별 LED 이미터는 상대적으로 작은 사파이어 웨이퍼에서 대량 생산됩니다. 서로 밀접하게 포장되어 있어 단위 비용이 저렴합니다. 그런 다음 이 µLED를 웨이퍼에서 제거하고, 회로가 이미 패턴화된 유리 조각으로 옮깁니다. 실제로 거대한 디스플레이는 µLED 사이의 간격을 늘려 비용 효율적으로 구성할 수 있습니다. 주요 비용 동인은 유리 크기가 아니라 픽셀 수입니다. 많은 개별 패널을 함께 타일링하면, 대형 디스플레이의 비용도 절감할 수 있습니다.

수백만 픽셀 

지금은 한가지 큰 문제가 있습니다. µLED 디스플레이의 각 픽셀은 정말 작은 3개의 개별 LED 이미터(빨간색, 녹색 및 파란색)로 구성됩니다. 최신 기술은 현재 약 50x50마이크론이며, 최종적으로는 10x10마이크론에 이를 것으로 예상됩니다. 그리고 말 그대로 수백만 픽셀이 있습니다. 예를 들어 표준 고화질 디스플레이(1920x1080)에도 2백만 개 이상의 픽셀이 있습니다. 그리고 각 픽셀에는 3개의 개별 µLED가 필요합니다. 따라서 정말 큰 디스플레이에는 수억 개의 µLED가 있을 수 있습니다.

제조상의 과제는 이 모든 작은 LED 소스를 사파이어에서 최종 유리 디스플레이 패널로 물리적으로 옮기는 것입니다. 또한 LED 소스를 매우 정확하게 배치하면서도 손상을 방지해야 합니다. 진공 픽업을 사용하거나 매우 정밀한 액추에이터를 사용하는 모든 종류의 기계적 방법은 μLED를 처리하기에는 너무 느리고 너무 거칠 것입니다. 레이저가 이처럼 섬세하고 까다로운 작업에 필요한 “가벼운 터치”를 정확하게 공급한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

LIFT(레이저 유도 순방향 전사)란 무엇인가요? 질문 주셔서 감사합니다. 

실용적인 방법은 LIFT(레이저 유도 순방향 전사)라는 공정으로 밝혀졌습니다. 이 공정은 어떻게 진행될까요? 그 내용은 이 동영상에서 볼 수 있습니다. 간단히 말하자면 2단계 공정으로 진행됩니다. 첫째, µLED는 성장한 사파이어 웨이퍼에서 분리되고, LLO(Laser Lift-Off)라는 다른 레이저 기반 기술을 사용하여 임시 캐리어로 전송됩니다. 이렇게 하면 성장 웨이퍼의 경우와 똑같은 간격으로 임시 캐리어에 µLED가 남습니다.

그림. LIFT에서 대면적 레이저 빔이 포토마스크를 통과하기 때문에, 특정 다이만 릴리스되고 디스플레이 기판에 푸시됩니다. 균일한 탑햇 빔은 완벽한 배치에 매우 중요합니다(스케일링하지 않음). 

다음은 LIFT입니다. 여기서 펄스가 자외선(엑시머) 레이저에서 투명한 캐리어 뒷면을 통해 들어갑니다. 레이저 광은 µLED를 임시 캐리어에 고정했으며 증발시키는 얇은 접착제 층에 흡수됩니다. 그렇기 때문에 실제로는 물리적으로 µLED를 날려버리고 밀접하게 접촉되어 있는 최종 디스플레이 패널에 밀어 넣습니다. 최종 유리 패널의 접착제는 µLED를 제자리에 고정합니다.

빔과 마스크 

하지만 비밀은 이것입니다. 직사각형 레이저 빔은 최종 디스플레이의 픽셀과 같은 거리에 있는 구멍을 가진 마스크를 통과합니다. 따라서 5분의 1 또는 10분의 1마다, µLED가 주어진 레이저 펄스에 의해 디스플레이에 전달됩니다. 마스크가 있는 광학 경로는 고정되어 있으며 임시 캐리어는 매우 약간 이동하면서 인접한 µLED 세트에 도달하지만, 디스플레이 패널은 멀리 이동하고 이 공정은 패널의 새 부분에서 반복됩니다. 이를 통해 상대적으로 작은 사파이어 웨이퍼에서 많은 수의 μLED를 경제적으로 제작한 다음 훨씬 더 큰 간격을 두고 배치되어 하나의 큰 패널을 만들 수 있습니다. 그리고 LIFT의 또 다른 큰 장점은 빠르다는 것입니다. 수천 개의 μLED가 각 펄스에 의해 움직입니다. 500펄스/초(500Hz)의 레이저 펄스 속도로, 최대 32mmx1m의 면적을 µLED로 1초만에 덮을 수 있습니다!

작업 중임

Coherent는 이미 실제로 LLO(레이저 리프트 오프), LIFT(레이저 유도 순방향 전사) 및 결함 픽셀에 대한 수리/트리밍의 세 가지 개별 공정을 수행하는 µLED 디스플레이 가공에 대한 UVtransfer라고 하는 도구를 생산하고 있습니다. 이 3-in1 도구는 가공 기준을 설정하고, 대형 µLED 디스플레이를 실용적이고 경제적으로 제조할 수 있는 가능성을 보여줍니다.