[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 기능, 핸들링 및 수명에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 미래 디스플레이 기술은 가볍고 유연한 디자인, 적은 에너지 소비, 높은 해상도, 높은 명암비와 밝기를 보장해야 한다. 증강 및 가상현실 애플리케이션용 헤드업 디스플레이의 독립적인 시야각을 더욱 개선하고 스마트 워치와 같은 웨어러블을 더 작고 견고하고 에너지 효율적으로 만드는 것도 중요하지만 넓은 영역의 화면과 디스플레이 패널의 색 강도와 밝기를 증가시키는 것도 간과해선 안 된다.

미래 디스플레이 측면에서 넓은 영역의 화면과 디스플레이 패널의 색 강도와 밝기를 증가시키는 것이 중요해졌다. [사진=PI]

MicroLED 장점

MicroLED 디스플레이는 작은 빨강, 초록, 파랑 LED 어레이로 구성되며, 각 LED는 디스플레이의 한 픽셀에 해당한다. 픽셀은 자체 발광하고 밝기를 조절할 수 있으며 OLED 및 플라즈마 디스플레이와 유사하게 완전히 끌 수 있으므로 백라이트가 필요하지 않다. OLED와 달리 MicroLED는 질화갈륨 기술을 기반으로 하므로 전체 밝기가 30배 더 높고 Lux/W 효율이 높아 OLED보다 전류 소비가 더 적다. MicroLED의 본질적인 장점은 뛰어난 명암비, 긴 수명, 넓은 시야각, 우수한 유연성 등이 있다.

제조업체는 대량 생산을 위한 속도에 도달하면서 미세한 정확도로 높은 품질을 제공하는 공정을 개발해야 한다. [자료=PI]

대량 생산 과제

MicroLED 디스플레이는 수백만 개의 작은 픽셀로 만들어진다. MicroLED 기술의 잠재력을 활용하고 경제적으로 실행 가능한 대량 생산을 가능하게 하기 위해 제조업체는 부품의 매우 작은 크기, 기능, 수량 등의 많은 문제를 극복해야 한다.

디스플레이를 제조하려면 먼저 에피택시얼성장에 의해 MicroLED 웨이퍼가 생성되어야 한다. 특수한 픽 앤 플레이스 프로세스에서는 수 마이크로미터 크기의 LED 칩(어레이) 수천 개를 집어 기판 또는 백플레인으로 옮긴다. 이를 위해서는 빠르고 정밀하며 안정적인 이송 프로세스가 필요한데, 이는 MicroLED 제조의 주요 과제 중 하나이다. ±1.5µm의 정확도로 포지셔닝할 수 있는 개별 어레이를 배치해야 하므로 제조업체는 대량 생산을 위한 속도에 도달하면서 미세한 정확도로 높은 품질을 제공하는 공정을 개발해야 한다.

또 다른 중요한 점은 픽셀 수율이다. 불량 화소는 제조 공정의 여러 단계에서 발생할 수 있으므로 전반에 걸쳐 검사 및 수리를 통해 균일한 휘도(밝기)와 파장(색상)을 확보해야 한다. 전체 해상도(1920x1080px)로 RGB 컬러 디스플레이당 5개 미만의 불량 화소 비율을 달성하려면 99.9999%의 수율이 필요하다.

헥사포드와 같은 parallel-kinematic 솔루션은 LED와 기판 사이의 정밀한 얼라인먼트를 제공한다. [사진=PI]

처리량 및 정밀도 최적화

정밀도와 속도에 대한 높은 요구 사항을 충족하기 위해 PI는 모션, 제어 및 소프트웨어 솔루션을 통해 전 세계의 연구 그룹 및 제조업체를 지원한다.

헥사포드와 같은 parallel-kinematic 솔루션은 LED와 기판 사이의 정밀한 얼라인먼트를 제공한다. 에어베어링 모션 플랫폼은 웨이퍼 간의 우수한 XY 정확도와 함께 갠트리 시스템을 통해 마이크론 성능을 유지하면서 높은 속도를 달성하며 최적의 성능을 제공한다.

PI 관계자는 “자사 시스템 엔지니어는 설계 및 생산 계획 단계에서 고객을 지원한다. 전 세계에 생산 및 서비스 센터가 있어 요구 사항과 생산량이 변화하는 경우에도 신뢰성과 배송 품질 및 성능을 보장한다”고 밝혔다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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