혁신적인 Micro LED 디스플레이 구현: 입자 배열 이방성 전도성 필름(ACF) ArrayFIX

마이크로 LED 디스플레이란 무엇입니까?

마이크로 LED 디스플레이는 전 세계 전자 제품 제조업체의 관심을 끌고 있는 디스플레이 기술입니다. 수년간의 연구 개발 끝에 이 기술은 상용화 단계에 접어들었으며 빠른 속도로 확산될 것으로 예상됩니다. 이 기사에서는 Micro LED 디스플레이의 기본 특성, 최신 트렌드 및 직면한 과제를 살펴봅니다. 또한, 덱세리얼즈의 입자 배열 ACF 제품인 ArrayFIX가 Micro LED 디스플레이 기술에 가져올 수 있는 변화에 대해서도 자세히 설명합니다.

마이크로 LED 칩은 크기가 0.1mm 미만인 미세한 LED 칩입니다. 이러한 마이크로 LED 칩을 사용하는 디스플레이 기술은 일상 조명 및 신호등에서 광원으로 사용되는 LED의 더 작은 버전을 전체 디스플레이 패널에 배열합니다. 이를 통해 디스플레이는 LED의 특성인 고휘도, 낮은 전력 소비 및 긴 수명을 활용하는 동시에 소형 LED 칩을 사용하여 상세한 이미지를 생성할 수 있습니다.

마이크로 LED 디스플레이는 각 픽셀의 색상과 밝기를 정밀하게 제어하여 그림과 같은 풍부하고 풍부한 이미지를 생성합니다. 이 기술은 스포츠 경기장에서 볼 수 있는 대형 스크린과 동일한 원리를 기반으로 합니다. 그러나 마이크로 LED 디스플레이는 더 작은 개별 광원을 사용하여 가까운 거리에서 볼 수 있는 매우 상세한 이미지를 생성합니다. 마이크로 LED 칩은 표준 LED의 절반 크기보다 작으며 일부는 크기의 1/6 미만입니다.

기술이 발전함에 따라 마이크로 LED는 디지털 사이니지, 텔레비전, 웨어러블 장치 및 증강 현실(AR) 스마트 안경과 같은 다양한 장치에 사용하는 것이 고려되고 있습니다. 더 작고 정교한 디스플레이를 가능하게 함으로써 마이크로 LED 기술은 전자 장치의 상당한 발전에 기여할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

Micro LED 디스플레이의 실용화를 위한 과제

그러나 Micro LED 디스플레이의 광범위한 사용에는 여러 가지 장애물이 있습니다.

그러한 장애물 중 하나는 비용입니다. 2022년에 출시된 89인치 디스플레이의 경우 약 80,000달러, 110인치 디스플레이의 경우 약 150,000달러라는 가격표가 이를 보여줍니다. 2024년 1월 현재 한국의 주요 전자제품 제조사는 TV용 마이크로 LED 디스플레이를 판매하고 있지만 가격은 여전히 일반 소비자의 가격대보다 높습니다. 마이크로 LED 칩 자체의 비용도 높은 가격의 한 요인이지만, 확립되고 효율적인 제조 공정의 부족도 한 요인으로 생각됩니다. 이는 제조 비용이 예상만큼 절감되지 않았음을 의미할 수 있습니다.

또 다른 큰 과제는 LED 배치 프로세스(질량 전달)입니다. 마이크로 LED 디스플레이를 제조할 때 4K 디스플레이용 800만 개 이상의 픽셀을 형성하려면 2,400만 개 이상의 적색, 녹색 및 청색 LED 요소가 필요합니다. "픽 앤 플레이스"라는 방법은 이러한 LED 소자를 회로 기판에 배치하는 데 사용됩니다. 엘라스토머 스탬프는 LED 칩을 집어 목표 위치로 운반하는 데 사용됩니다. 한 번에 이동할 수 있는 LED 칩의 수에 제한이 있어 모든 칩을 이동하는 데 매우 오랜 시간이 걸리는 문제가 있습니다.

또한, 점등율이 낮고 불점등부의 리페어도 제조 프로세스상의 병목 현상이 됩니다. 고화질 영상을 실현하는데 사용되는 작은 LED 칩은 회로 기판과의 접속이 어려워질수록 작아지고, 불점등의 비율이 증가하는 경향이 있다. LED 칩의 불점등이 발생했을 경우, 도트 부족이 되어 올바른 색 표현을 할 수 없게 될 뿐만 아니라, 최악의 경우 「화소 부족」해 나타나므로, 부분적인 리페어가 필요합니다.

이러한 과제에 대처하기 위해, 각 메이커는 웨이퍼상에서의 LED의 일괄 회로 형성과 같은 칩 측에서의 연구와 LED 칩의 집약적인 전사 등의 조립 프로세스 측의 기술 개발을 진행하고 있습니다. 또한 소형 LED 디스플레이 패널을 타일처럼 나란히 하나의 큰 디스플레이를 구성하는 "타일링", LED 칩의 밀봉과 라미네이트 등 제조면에서 많은 도전에 임하고 있습니다.

ArrayFIX는 Micro LED 디스플레이 과제를 해결할 수 있습니다.

마이크로 LED 디스플레이 기술이 계속 발전함에 따라 덱세리얼즈는 마이크로 LED 디스플레이 제조에서 중요한 역할을 할 수 있는 제품을 제공하고 있습니다. ACF(Anisotropic Conductive Film)는 광학 필름, 광학 탄성 수지 등의 제품 외에도 디스플레이의 여러 부분을 전기적으로 연결하는 데 없어서는 안 될 부품으로 주목받고 있습니다. 특히, 마이크로 LED 칩과 같은 단자 연결의 소형화를 위해 ArrayFIX라는 입자 배열 ACF가 개발되었으며, 그 잠재적인 응용 분야가 높은 평가를 받고 있습니다.

마이크로 LED를 위한 ArrayFIX 기술

마이크로 LED 디스플레이 제조 공정에서 LED 칩과 기판의 연결 면적이 줄어들면서 덱세리얼즈의 ArrayFIX는 그 도전에 대응하기 위해 계속 진화하고 있습니다. 특히, 전도성 입자의 직경이 이전 제품보다 작아 입자 밀도가 높아져 위치 결정의 정밀도가 높아집니다.

이전에는 최고 밀도의 ArrayFIX ACF가 입자 직경이 3.2마이크로미터이고 입자 밀도가 28kpcs/mm2였으며, 스마트폰과 같은 고해상도 디스플레이용 IC를 장착하기 위한 COG(Chip on Glass) 기술용으로 설계되었습니다. 그러나 마이크로 LED용 ArrayFIX는 훨씬 더 높은 정밀도가 필요하므로 입자 직경을 2.2μm로 줄이고 입자 밀도를 58kpcs/mm2로 증가시킨 버전을 설계하고 있습니다.

마이크로 LED용 ArrayFIX는 100μm² 이하의 매우 작은 전극에 대한 어레이 입자 및 저저항 연결로 인해 안정적인 연결을 가능하게 합니다. 또한 입자가 위치를 유지하기 때문에 전극 사이의 거리가 매우 작아도 우수한 절연이 제공됩니다.

ArrayFIX를 사용하면 기존의 솔더 접합에서는 어려웠던 저온에서의 실장이 가능해 Au/Sn 범프의 형성이 불필요해지므로 제조 공정이 간소화됩니다. ACF를 기판에 붙이는 것만으로 실장 준비가 완료되고, 다른 접합 방법에 비해 전처리가 불필요하기 때문에, 대폭적인 시간 단축과 비용 절감도 기대할 수 있습니다. 또한 LED 매스 트랜스퍼 시에는 상온에서 50℃에서 LED의 임시 고정이 가능하며, 그 후의 일괄 열압착으로 대형 디스플레이의 제조를 효율화할 수 있습니다.

마이크로 LED 디스플레이 제조를 위한 혁신적인 ACF 배치 기술

고정밀 칩 장착은 마이크로 LED 디스플레이 제조 공정에서 중요한 요소이며 최종 제품의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 이 도전에 맞서기 위해 Dexerials는 Pre-Cut ACF 조각을 목표 위치에 정확하게 배치할 수 있는 혁신적인 방법을 개발했습니다. 이 기술의 핵심은 미크론 크기의 ArrayFIX 조각입니다.
구체적으로 말하자면, 레이저를 사용하여 ACF를 장착이 필요한 장소에만 전달하는 기술을 고안했습니다. 이를 통해 회로 기판에 LED 칩을 고정밀 실장하는 데 필요한 곳에만 ACF를 배치할 수 있습니다.

이 기술의 다른 응용 프로그램도 가능합니다. 특정 LED 칩과 그 주변의 ACF를 레이저로 제거하고 새로운 ACF 조각을 목표 위치로 옮기고 본딩을 반복하는 프로세스를 검토하고 있습니다. 이는 디스플레이 품질과 제조 효율성을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
또한 이 기술을 통해 기판 연결 영역에만 ACF를 전송할 수 있습니다. 우리는 또한 투명 마이크로 LED 디스플레이의 제조와 같은 추가 응용 분야를 탐색하고 있습니다.

덱세리얼즈는 이러한 최첨단 기술을 이용하여 여러분의 생활을 편리하고 풍요롭게 하기 위한 기술 개발에 계속 주력해 나갈 것입니다.