마이크로 LED 정밀 조립·수리·전사 통합 기술 개발 칩 위치·방향 제어부터 불량 제거·재조립까지 하나의 공정으로 해결 / 도영락(일반대학원 화학과) 교수 연구팀
국민대학교(총장 정승렬) 화학과 도영락 교수 연구팀이 차세대 디스플레이의 핵심 소자인 마이크로 발광다이오드(Micro-LED)를 원하는 위치와 방향으로 정밀하게 조립하고, 잘못 배치된 소자를 수리한 뒤 다른 기판으로 전사할 수 있는 통합 조립 기술을 개발했다. 이번 연구는 마이크로 LED 상용화의 주요 과제로 꼽히는 대량 정렬(Mass Assembly), 칩 방향 제어, 불량 픽셀 수리, 대량 전사 등 여러 제조 공정을 하나의 물리적 정렬 플랫폼에서 연계할 수 있는 방법을 제시했다. 마이크로 LED는 높은 밝기와 에너지 효율, 빠른 응답속도, 긴 수명 등의 장점을 갖고 있다. 그러나 대면적·고해상도 디스플레이를 구현하려면 방대한 수의 마이크로 LED 칩을 정확한 픽셀 위치에 배치해야 한다. 특히 유체 조립 과정에서 높은 전사 수율을 확보하더라도 칩의 오배치나 방향 오류가 발생할 수 있어, 이를 효과적으로 수리하는 기술이 중요한 과제로 남아 있다. △ 사진= 마이크로 LED ‘조립-수리-전사’ 통합 플랫폼 연구팀은 이를 해결하기 위해 유전영동(Dielectrophoresis, DEP)에 주입-흡입 프린팅(Injection-Suction Printing, ISP)을 결합한 ‘유전영동 기반 주입-흡입 프린팅(DEP-ISP)’ 기술을 개발했다. 이 기술은 전기장에 의해 마이크로 LED 칩에 작용하는 유전영동 힘과 회전 토크, 주입·흡입 과정에서 발생하는 유체력을 정밀하게 조절하는 것이 핵심이다. 유전영동 힘을 이용해 칩을 원하는 서브픽셀 위치로 이동시키고, 회전 토크를 통해 칩의 앞면과 뒷면 방향까지 제어한다. 여기에 주입-흡입 프린팅을 결합해 정상적으로 정렬된 칩은 유지하면서 불필요하거나 잘못 배치된 칩만 선택적으로 제거할 수 있도록 했다. 특히 정상 방향으로 정렬된 칩은 유전영동 힘으로 고정하고, 잘못된 방향의 칩은 흡입 과정에서 발생하는 유체력을 이용해 제거한 뒤 빈 위치를 다시 채우는 자기보정형 수리 공정을 구현했다. 이를 통해 조립과 방향 정렬, 불량 제거, 재조립을 하나의 공정 안에서 연속적으로 수