LED 디스플레이는 수 십 마이크론 크기의 칩을 회로가 구성된 기판위에 배열하여 화소를 제작하는 방식으로 LED의 광특성을 그대로 활용할 수 있다는 장점을 가지고 있습니다. 색 표현력이 우수하고 휘도, 명암비가 높으며 아주 뛰어난 동특성을 보여 줄 수 있습니다. 무엇보다도 작동 온도 범위나 신뢰성, 수명은 경쟁 기술에 비교할 수 없을 만큼 뛰어나며, 부분적으로 이어 붙이기가 가능할 뿐 아니라 투명디스플레이의 구현이 가능합니다. 이 같은 디자인 유연성과 뛰어난 화질은 고급화되어 가고 있는 수요자의 요구에 용이하게 대응할 수 있어 차세대 디스플레이 기술로 유력하게 기대되고 있습니다. 

LED 디스플레이의 대중화에 걸림돌이 되고 있는 것은 높은 생산가격입니다. 생산가격을 결정하는 주요인자는, 4k 기준 2천4백만개가 넘는 칩 가격과 공정비용입니다. 칩가격은 칩의 크기를 줄일수록 칩 생산을 늘일수록 합리적인 가격대로 낮출 수 있지만, 마이크로 크기의 칩으로 결함 없는 화소를 구성하여야 하는 공정의 난이도는 해결해야 하는 과제로 남아 있습니다. 공정에서 해결하여야 하는 문제는 공정시간(Time at Completion/TAC)의 단축과 화소에서 발생하는 결함을 보정하는 Rework 문제로 구분할 수 있습니다. 

현재 산업계에서는 마이크로 LED 칩을 기판에 옮기기 위해 사용하는 방법은 정전기, 자기장, 혹은 접착력을 이용하는 방식을 사용하고 있습니다. 이들 방식은 전사 정밀도 낮거나 소자의 신뢰성에 영향을 주어 많은 화소를 재처리하기 위한 rework 문제를 만듭니다. 본 연구에서는 유체자가배열 방식(fluidic self-assembly)를 이용하여 마이크로 LED 칩을 배열하고자 합니다. 이 때 칩의 거동을 컨트롤하기 위해 파동에너지를 활용하는 방식입니다. 즉, 웨이브믹싱을 통해 생성된 acoustic streaming force (ASF)를 이용하여 마이크로 칩을 원하는 위치로 이동시키는 방식입니다. 본 연구의 핵심내용은 자가배열이 가능한 칩 제작, 웨이브믹싱을 통한 ASF 생성, 생성된 ASF의 세기와 작용하는 방향을 데이터로 기계학습을 통해 자발적으로 칩을 배열하는 방식 등이 있습니다.

본 연구는 연구 내용의 상용화 가능성을 확인하기 위해 40µm 크기의 LED 칩 10,000 개를 1” 기판 위에 배열하는 것이 목표입니다.