2017 정보분석보고서

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마이크로 LED 디스플레이

최신기술동향 및 시장기회분석

유 형 선한국과학기술정보연구원 산업정보분석실

한국과학기술정보연구원

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목 차

제 1 장 궁극의 디스플레이 광원, 마이크로 LED 7

1. 디스플레이 기술의 변천사 7

2. 마이크로 LED 디스플레이의 등장 10

3. 잠재적 응용 분야 13

제 2 장 마이크로 LED 디스플레이 시장의 형성 17

1. 시장 구조 17

2. 업체 동향 19

3. 시장 규모 및 성장률 24

4. 성장 촉진 및 저해 요인 30

제 3 장 기술적 한계 극복을 위한 노력 33

1. 연구개발 동향 33

2. 성능 개선을 위한 기술 이슈 49

제 4 장 마이크로 LED 디스플레이 시대를 준비하며 69

참고문헌 71

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표 목차

표 1-1. 기존 디스플레이와의 성능 비교 ······················································ 13

표 2-1. 마이크로 LED 디스플레이의 세계 시장 규모 ······························ 25

표 2-2. 세계 마이크로 LED 시장 규모 ························································ 25

표 2-3. LED 패키징 및 OLED의 국내 출하 규모 ····································· 28

표 3-1. 마이크로 LED 관련 국내 연구 기관 ·············································· 36

표 3-2. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 등록 특허의 수준지수 39

표 3-3. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 등록 특허의 패밀리 크기 40

표 3-4. 마이크로 LED 관련 미국 특허 핵심 출원인 ································ 41

표 3-5. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 국내 기관 ·························· 44

표 3-6. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 국내 기관 ·························· 45

표 3-7. 광추출효율 향상 기술 ········································································ 58

표 3-8. LED 조성별 발광 파장 ······································································ 62

표 3-9. 색변환물질 비교 ·················································································· 66

그림 목차

그림 1-1. 디스플레이 기술의 변천사 ······························································· 7

그림 1-2. AMLCD의 구조 및 발광원리 ·························································· 8

그림 1-3. LCD에서의 기술혁신 ······································································ 9

그림 1-4. AMOLED의 구조 및 발광원리 ····················································· 9

그림 1-5. 스마트폰 OLED 패널 탑재 비중(좌) 및 매출액 기준 OLED 점

유율 ····································································································· 10

그림 1-6. 마이크로 LED 디스플레이의 화소 구성 ···································· 11

그림 1-7. 마이크로 LED 디스플레이의 구조 ·············································· 11

그림 1-8. GaN 계열 LED의 구동 전류별 외부양자효율 ·························· 12

그림 1-9. 마이크로 LED 디스플레이의 응용분야 ······································ 14

그림 1-10. 응용분야별 적합도 ········································································ 15

그림 1-11. 마이크로 LED 디스플레이의 응용분야(Holst Centre, IMEC,

CSMT) ································································································ 16

그림 2-1. 마이크로 LED 디스플레이 산업의 공급망 ································ 17

그림 2-2. 삼성디스플레이와 LG디스플레이의 OLED를 사용하고 있는 아

이폰8과 애플워치2 ·········································································· 19

그림 2-3. Oculus의 가상현실 헤드셋 Oculus Rift ···································· 20

그림 2-4. 마이크로 LED를 이용한 대형 비디오 플레이어 CLEDIS ····· 21

그림 2-5. 마이크로 LED 디스플레이의 핵심 참여기업 ···························· 22

그림 2-6. 마이크로 LED 디스플레이 산업의 중요 이벤트 ······················ 23

그림 2-7. 국내기업 루멘스의 마이크로 LED 디스플레이 및 적용된

HMD ···································································································· 24

그림 2-8. 세부 분야별 마이크로 LED 디스플레이의 채택율 변화 ········ 25

그림 2-9. 마이크로 LED 세계 수요전망 ······················································ 26

그림 2-10. 디스플레이 크기별 마이크로 LED 세계 수요전망 ················ 27

그림 2-11. 시나리오별 MOCVD 수요량 ······················································· 29

그림 2-12. 시나리오별 Wafer 수요량 ··························································· 29

그림 2-13. 마이크로 LED 관련 Google 검색 트렌드 ······························ 31

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그림 2-14. 마이크로 LED 관련 네이버 검색 트렌드 ································ 31

그림 3-1. 마이크로 LED 관련 논문 게재 동향 ·········································· 34

그림 3-2. 국가별 마이크로 LED 관련 논문 게재 동향 ···························· 34

그림 3-3. 마이크로 LED 관련 논문의 국가별 수준 비교 ························ 35

그림 3-4. Choi HW 등의 마이크로 렌즈를 이용한 외부양자효율 개선 연구 37

그림 3-5. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 현황 ································ 38

그림 3-6. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 현황 ···· 39

그림 3-7. 마이크로 LED 관련 미국 특허의 소유권 이전 현황 ·············· 42

그림 3-8. 마이크로 LED 관련 미국 특허의 소유권 이전 유형 ·············· 43

그림 3-9. CREE의 마이크로 LED를 이용한 광추출효율 향상 기술 ····· 46

그림 3-10. UIUC의 엘라스토머 스탬프를 이용한 마이크로 LED 전사공정 47

그림 3-11. 마이크로 LED 디스플레이의 개발 역사 ·································· 48

그림 3-12. 생산 단계별 기술적 이슈 ···························································· 49

그림 3-13. Pick and Place 공정 ································································· 50

그림 3-14. 다양한 pick up 기술 ·································································· 51

그림 3-15. 전사 세부 과정에 따른 적용 stamp 속도 차이(X-Celeprint)52

그림 3-16. PSI사의 Fluid 방식의 마이크로 LED 전사 (PSI) ················· 52

그림 3-17. 전사기술 관련 주요 특허 출원 현황 ········································ 53

그림 3-18. VueReal의 Solid PrintingTM 기술(VueReal) ······················ 54

그림 3-19. Transfer array 면적에 따른 donor 웨이퍼의 손실량 ········ 54

그림 3-20. 응용분야에 따른 transfer array ··············································· 55

그림 3-21. LED 외부 양자효율 ······································································ 56

그림 3-22. 마이크로 LED의 외부 양자효율(LETI) ································· 56

그림 3-23. LED 칩에서의 전반사 및 광추출 ·············································· 57

그림 3-24. Random surface roughening을 이용한 외부양자효율 개선 · 58

그림 3-25. 광자결정을 이용한 외부양자효율 개선 ···································· 59

그림 3-26. InfiniLED의 포물선 모양의 mirror 구조와 외부양자효율 개선 59

그림 3-27. Apple의 내부양자효율 개선 기술 ············································· 60

그림 3-28. 백색 LED와 RGB LED의 발광 스펙트럼 ······························· 61

그림 3-29. 마이크로 LED 디스플레이의 컬러 구현 방식 ························ 63

그림 3-30. 초기 백색 LED BLU 스펙트럼(Nanosys) ······························ 64

그림 3-31. LED용 YAG 형광체(Force4)와 SEM image(Song et al.) 65

- 6 -

그림 3-32. 양자점의 발광 스펙트럼(Nanosys QDEFTM) ······················· 66

그림 3-33. RGB 양자점을 이용한 마이크로 LED 디스플레이 제작 공정 ·· 67

그림 3-34. Chromover Technology(VerLASE Technologies) ············ 68

그림 3-35. 컬러필터를 이용한 마이크로 LED 디스플레이의 컬러구현

(Hiphoton) ························································································· 68

그림 4-1. 세부 분야별 선진국 대비 기술격차 ············································ 70

- 7 -

제 1 장 궁극의 디스플레이 광원, 마이크로 LED

1. 디스플레이 기술의 변천사

전기 에너지를 빛 에너지로 전환하여 정보를 표시해주는 디스플

레이는 그동안 TV, 모니터, 모바일 기기 등 다양한 전자기기에서 그 역할

을 다해왔다. 초기 CRT(Cathode Ray Tube) 기술은 1920년대 초반 본격

적으로 상용화 된 이래 80년간 디스플레이 시장을 주도하였다. 그러나 사

람들은 보다 효율적이고 선명하며 가볍고 유연한 디스플레이를 추구해 왔

으며 그 결과 디스플레이 기술은 최근 매우 빠른 기술혁신을 거듭하고 있

다. 무겁고 두꺼워 대형화에 어렵던 CRT에 비해 2000년대 초반 등장한

PDP(Plasma Display Panel)와 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 평판

디스플레이 기술은 소비자들의 호응을 이끌어 내기에 충분히 매력적이었

다. 이들은 또한 TV의 대형화와 고급화는 물론 스마트폰, 태블릿 등 모바

일 기기 시장의 폭발적인 성장에도 중요한 원동력이 되었다.

그림 1-1. 디스플레이 기술의 변천사 [5]

- 8 -

Post-CRT 주도권을 두고 2000년대 초반 두 기술간 치열한 경쟁이

있었지만, 규모의 경제를 통한 가격 하락 속도가 빨랐던 LCD가 결국은

디스플레이의 새로운 기준이 되었다. PDP는 LCD에 비해 디스플레이의

화질 측면에서 우수한 항목도 다수 있었으나 진공 방전에 의해 발광한다

는 태생적 한계로 인해 향후 결국 고체소자인 LED(Light Emitting

Diodes) 백라이트(Backlight Unit; BLU)를 탑재한 LCD에 비해 에너지 효

율 측면에서 비교 열위에 있었다. AMOLED(Active Matrix LCD)의 구조

와 발광원리는 아래 그림과 같다.

그림 1-2. AMLCD의 구조 및 발광원리 [6]

2000년대 중반 이후 디스플레이의 주도권을 쥐어온 LCD는 지난

10년간 지속적인 기술혁신을 달성하여 왔다. 먼저 UHD(Ultra High

Definition; 4,096 × 2,160)급 초고해상도와 100 인치에 육박하는 대면적화

를 지속적으로 추구하며 진화해 왔다. 또한 형광등과 유사한 기체 광원

CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 백라이트를 고체 광원인 LED로

교체함으로써 고효율화와 소형화를 달성하기도 하였다. 보다 최근에는 나

노 발광 소재인 양자점(Quantum Dot; QD)을 LED 백라이트의 보조적인

색변환물질로 채용함으로써 색재현율을 크게 향상시켰다.

- 9 -

그림 1-3. LCD에서의 기술혁신 [7]

그러나 평판 디스플레이의 수준을 뛰어넘어 ‘플렉서블’, ‘투명’,

‘3D’로 대표되는 차세대 디스플레이를 구현함에 있어 백라이트를 필연적

으로 요구하는 비자발광 LCD는 극명한 한계를 보여 왔다. 이를 뛰어넘고

자 2010년대 중반 본격적으로 등장한 OLED(Organic Light Emitting

Diode)는 LCD와 달리 백라이트를 요구하지 않는 자발광 디스플레이이며,

LED와 같은 고체 소자로 에너지 변환 효율도 뛰어나다. 또한 유기 소재

를 기반으로 하여 기존 디스플레이 대비 유연성이 뛰어나고 더욱 얇은 디

스플레이를 만들 수 있다.

그림 1-4. AMOLED의 구조 및 발광원리 [6]

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그림 1-5. 스마트폰 OLED 패널 탑재 비중(좌) 및 매출액 기준 OLED 점유율 [8]

이러한 장점을 바탕으로 OLED는 현재 프리미엄급 스마트폰 및

태블릿 PC 등의 중·소형 디스플레이를 중심으로 LCD를 빠르게 대체하고

있다. 또한 관련 기술 시장에서 삼성과 LG 등 국내 대기업들이 초기 주

도권을 잡고 선전하고 있다. 그러나 최근 OLED에 견줄만한 새로운 디스

플레이가 개념 제시 단계를 넘어 현실화되고 있으니 그것은 바로 마이크

로 LED 디스플레이(Micro LED Display; μLED Display)이다.

2. 마이크로 LED 디스플레이의 등장

마이크로 LED 디스플레이는 기존 LED의 1/10 수준인 100 μm

이하의 크기를 갖는 초소형 LED를 이용하는 디스플레이를 말한다. 그림

1-2에 나타낸 것처럼 LED 기반의 LCD는 백색의 LED를 백라이트 광원으

로 이용하고, 화소는 TFT(Thin Film Transistor)를 이용한 액정의 제어와

컬러필터를 통해 구현하였다. 이에 비해 마이크로 LED 디스플레이에서는

초소형 LED가 직접 각각 적색·녹색·청색(RGB) 화소(pixels)로써 독립 구

동하며 자체 발광하게 된다. 각각의 RGB LED로 세부화소(subpixels)를

구성한다는 측면에서 마이크로 LED 디스플레이는 LED 전광판의 구동 원

리와 가장 유사하다. 단지 LED 전광판에 사용되는 1~40 mm 수준의

LED 칩과 비교할 수 없을 정도의 작은 LED 칩이 사용되어 근거리에서

사용할 수 있는 고해상도 디스플레이를 제공한다는 점이 큰 차이이다.

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그림 1-6. 마이크로 LED 디스플레이의 화소 구성 [9]

그림 1-7. 마이크로 LED 디스플레이의 구조 [9]

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위 그림에 나타낸 바와 같이 마이크로 LED 디스플레이는 LED

칩들로 구성된 front plane과 TFT로 구성된 back plane의 결합된 구조를

갖는다. RGB 세부화소가 하나의 화소를 이루며 각 세부화소는 TFT

matrix에 의해 개별 구동된다. TFT에 의해 마이크로 LED 칩에 순방향 전

류가 흐르면, p 형 반도체와 n 형 반도체의 접합부에서 전자(electron)와

정공(hole)이 재결합(recombination)하며 빛이 방출된다. 이때 방출된 빛의

색깔은 사용된 반도체 소재의 조성에 의해 결정되며 화소를 구성하기 위

해 RGB 3색 발광 조성이 각각 이용된다.

마이크로 LED 디스플레이는 자발광 소자로 기존 LCD에 비해 명

암비가 크고, 반응속도와 시야각 측면에서 유리하다. 또한 밝기와 한계 해

상도, 수명 측면에서도 우수할 것으로 기대된다. 소형 칩을 이용함으로 인

해 소비전력도 크게 낮출 수 있고 웨어러블 디바이스 등 다양한 디자인에

도 어느 정도 적용성이 높을 것으로 기대된다. 유기물 반도체를 이용하여

산소와 수분에 취약한 OLED와 비교하더라도, 환경적, 화학적, 기계적 안

정성이 월등히 우수하여 긴 수명을 기대해 볼 수 있다. LED 광원은 기존

광원에 비해 양자효율이 높은 것으로 잘 알려져 있는데 GaN 계열의 청

색 LED의 외부양자효율은 70%에 달한다. 따라서 밝기와 소비전력 측면

에서도 경쟁 우위에 있을 것으로 기대된다. 물론 칩 소형화로 인한 양자

효율 감소 문제는 추가적으로 해결해야할 문제이다.

그림 1-8. GaN 계열 LED의 구동 전류별 외부양자효율 [9]

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표 1-1. 기존 디스플레이와의 성능 비교 [1]

LCD 마이크로 LED 디스플레이 OLED

발광 방식 비자발광(백라이트) 자발광 자발광

한계 해상도 ○ ◎ ◎

밝기 ○ ◎ △

명암 대비 ○ ◎ ◎

소비 전력 ○ ◎ ○

반응 속도 ○ ◎ ◎

안정성 ◎ ◎ △

수명 ○ ◎ △

양자 효율 △ ○ ◎

유연성 △ ○ ◎

기술 성숙도 ◎ △ ○

생산 단가 ◎ △ ○

단지 아직 도입기 기술로 공정 기술에 대한 성숙도와 수율이 낮

아 생산 단가가 높다는 것을 마이크로 LED 디스플레이의 가장 큰 단점으

로 꼽을 수 있다. 업계에 따르면, 마이크로 LED의 최종 목표라고 볼 수

있는 5인치 스마트폰용 패널의 경우 대당 가격이 300달러 수준이어서 현

재의 OLED 기술에 비해 4배 이상 비싼 것으로 알려져 있다. 그러나 그것

은 모든 디스플레이 기술이 도입 초기에 직면하고 극복해 왔던 문제라는

것을 생각해볼 때 마이크로 LED 디스플레이의 등장은 디스플레이 업계에

적지 않은 파장을 일으킬 것으로 판단된다.

3. 잠재적 응용 분야

마이크로 LED는 디스플레이 분야뿐만 아니라, 광학 센서, 광통신,

반도체 직접화, 자동차용 헤드램프, 스마트 섬유, 바이오 콘택트렌즈, 웨어

러블 의료기기의 광원 등의 분야에도 응용되어 활용될 가능성이 높을 것

으로 기대된다. 디스플레이 분야에서는 스마트워치, 가상·증강현실(Virtual

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Reality, Augment Reality; VR, AR) 기기, 자동차의 HUD(Head-Up

Desplay), 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC는 물론, TV 등 대형기기까지 모

든 종류의 세부 응용분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

그림 1-9. 마이크로 LED 디스플레이의 응용분야 [9]

그러나 단기적으로는 스마트워치와 같은 웨어러블 기기에 우선

적용될 가능성이 높다. 이는 마이크로 LED 디스플레이가 보여 줄 우수한

성능에 비해 아직까지는 생산 단가가 매우 높아 면적당 가격이 높은 소형

프리미엄 기기에 적합하기도 하다. 이 경우 10∼15 μm의 비교적 큰 칩을

이용하더라도 가격 측면에서 OLED와 견줄만 하다. 또한 휘도는 물론 광

변환효율이 높아 기존 디스플레이에 비해 전력소모가 적어 배터리 용량이

작은 소형 기기에 적합하기 때문이다. 비슷한 이유로 소형이지만 고해상

도 디스플레이를 요구하는 증강 현실용 HMD(Head Mounted Display)와

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자동차에 활발히 적용되고 있는 HUD에도 우선 적용될 수 있다. 이는 마

이크로 LED 디스플레이의 높은 휘도가 실외 환경에서 사용되는 이들 기

기에서 장점으로 부각될 수 있기 때문이다. 물론 HUD의 경우 별도의 산

업인 자동차 산업과 맞물려 있으므로 본격적인 시장 진입 시기는 상대적

으로 늦어질 수 있다.

그림 1-10. 응용분야별 적합도[9]

어느 정도 공정 기술이 확립되는 시기에는 프리미엄급 스마트폰

과 태블릿 PC 등 중·소형기기에서 OLED와 경쟁하였다가 종국에는 TV나

Signage 등의 대형기기 시장까지 침투하여 디스플레이의 주류로 성장할

가능성이 있다. 또한 기존의 디스플레이 기기뿐만 아니라 아래 그림과 같

이 섬유와 같은 유연 기판 위에 배열하면 늘리거나 구부릴 수 있는 형태

의 디스플레이도 구현 가능할 것으로 기대된다. 아래 그림은 Holst

Centre에서 세계 최초로 마이크로 LED 어레이를 유연 기판에 배열시켜

섬유처럼 잡아 늘리고 구부릴 수 있도록 구현한 디스플레이이다.

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그림 1-11. 마이크로 LED 디스플레이의 응용분야(Holst Centre, IMEC, CSMT)

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제 2 장 마이크로 LED 디스플레이 시장의 형성

1. 시장 구조

마이크로 LED 디스플레이 산업에는 소재 및 장비 업계와 LED

생산 업계, 파운더리 업계, 디스플레이 업계, 그리고 마이크로 LED 디스

플레이가 최종적으로 적용되는 최종제품 생산 업계 등이 다소 복잡하게

관련되어 있다.

그림 2-1. 마이크로 LED 디스플레이 산업의 공급망[1]

기술적인 측면에서 LED 생산 업체와 디스플레이 생산 업체가 가

장 많은 노하우를 보유하고 있지만, 현재까지의 기술력만으로는 어느 쪽

도 마이크로 LED 디스플레이에 대한 완전한 공급망적 우위를 점하긴 어

렵다. LED 생산 업체는 에피 성장과 칩 제작에 특화되어 있지만 TFT는

물론 디스플레이용 front plane에 대한 경험이 없다. 또한 이들이 자체적

으로 마이크로 LED 디스플레이 영역까지 사업을 확장할 가능성도 크지

않다. 디스플레이 업계는 디스플레이 패널에 대한 경험이 풍부하고 LED

TV를 통해 LED에 대한 일부 노하우를 확보하였지만 소형 칩 생산 및 대

량 LED 전사 기술 등에 대한 기술력은 LED 전문 업체에 비해 뒤쳐질 수

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밖에 없다.

가격 효율성과 수율 측면을 고려하면, 마이크로 LED 디스플레이

에는 결정성이 우수한 6 인치 이상의 기판이 사용될 가능성이 크다. 마이

크로 LED는 칩 소형화로 인해 결함은 물론 기판과의 결정격자 불일치

(lattice mismatch) 문제가 양자효율에 결정적인 영향을 미치고, 6 인치 이

상의 비교적 큰 기판을 이용할수록 수율이 높기 때문이다. 이로 인해 기

존 LED 응용 분야에서보다 더 높은 단계의 클린룸과 규모가 큰 반응기를

추가적으로 요구하게 될 것이다. 또한 RGB 3색을 구현하기 위해서는 청,

녹색의 InGaN와 적색의 InGaAlP 두 계열에 대한 포트폴리오가 모두 확

보되어야 한다. 그러나 이러한 높은 수준의 LED를 모두 생산할 수 있는

기술력을 갖춘 업체가 현재로써는 극소수이므로 초기 시장에서는 선도 기

업들의 교섭력이 매우 클 것으로 예상된다. 물론 이들 또한 현재 대두되

고 있는 모든 기술적 문제를 자체적으로 해결할 수 있는 역량을 갖추고

있진 못한 것으로 판단된다. 따라서 동 시장에 참여하고자 하는 LED 생

산 업체 간에는 당분간 이러한 기술력을 확보하기 위한 경쟁이 치열할 것

으로 보인다. 이런 측면에서 LED 생산 업계와 파운더리 업계의 협업도

기대된다.

LED 업계의 기술개발에 대한 동기 부여는 최종 제품 생산 업계

의 투자로부터 발생된다. 따라서 전체 시장구조에서 삼성전자, LG전자,

Apple, Google 등 최종 제품 생산 업체의 교섭력에 크게 종속될 수밖에

없다. 현재 Apple이 가장 적극적으로 투자하며 LED 업계의 기술 혁신을

독려하고 있지만, 결국은 삼성전자와 LG전자 등 글로벌 최종기기 업체들

이 함께 참여하여 시장의 규모를 확대할 때 본격적이고 급격한 기술 신장

이 이루어 질 것으로 보인다. 또한 여기서 다른 업체들과는 달리, 삼성과

LG 그룹이 디스플레이와 LED 등 두 분야는 물론 고품질 반도체 공정에

대한 경험과 양산 캐파를 충분히 보유하고 있으므로 LCD와 OLED에서처

럼 전 공정에 대해 수직계열화를 할 수 있는 가능성이 가장 높을 것으로

판단된다.

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2. 업체 동향

마이크로 LED 디스플레이에 가장 적극적인 업체는 Apple로 2016

년에 6인치 시제품 개발에 성공하였고, 2018년까지 마이크로 LED 디스플

레이가 탑재된 스마트워치를 출시할 계획인 것으로 알려져 있다. Apple은

현재 최신 버전인 아이폰8과 애플워치2에 각각 삼성디스플레이와 LG디스

플레이의 OLED 패널을 채용하고 있다. 그러나 Apple은 마이크로 LED

디스플레이라는 새로운 기술에서 독보적인 우위를 점하고 이를 이용함으

로써, 최종 제품인 모바일기기의 경쟁사에게 핵심 부품을 의존하고 있는

이러한 상황을 벗어나기 위해 노력하고 있는 것이다. 이를 위해 Apple은

수년전부터 지속적인 R&D를 통해 설계 및 생산 공정에 관한 지재권을

가장 많이 확보해오고 있으며, 2014년 전문업체인 LuxVue Technology를

인수하는 등 기술력 확보에 적극적이다. Apple이 인수하기 전 LuxVue는

대만의 Epistar의 투자를 받기도 했다.

그림 2-2. 삼성디스플레이와 LG디스플레이의 OLED를 사용하고 있는 아이폰8과

애플워치2[10]

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Apple은 LuxVue를 인수한 후 연구 단지에 MOCVD 장비를 설

치하였으며 Nichia, Osram, Epistar 등 전통적인 LED 전문 업체와의 협

업도 고려하고 있다. Apple은 2015년 말 San Jose에 위치한 Maxim의 대

규모 MEMS 팹도 인수하였고 새로운 장비도 구축하고 있다. 이를 통해

LuxVue로부터 확보한 마이크로 LED의 전사 기술과 관련하여 연구개발

을 추진하고 소규모 프로토타입 제품 생산까지 일정부분 가능할 것으로

보인다. Apple은 또한 비슷한 시기에 대만 소재에 있는 Qualcomm의 디

스플레이 랩을 인수하고 Qualcomm과 AUO의 전문 인력을 확보한 것으

로 알려져 있다. 업계에서는 이러한 움직임 역시 마이크로 LED 디스플레

이의 사업화와 무관하지 않은 것으로 보고 있다.

HMD 시장의 선두주자인 Facebook의 Oculus도 마이크로 LED 전

문업체인 InfiniLED를 2014년 인수하고 영국 mLED로부터 특허권을 확보

하는 등 기술력 확보에 공을 들이고 있다. 이를 통해 현재 OLED 패널이

탑재되어 있는 가상현실 헤드셋 Oculus RiftTM 제품을 소비전력과 휘도가

우수한 마이크로 LED 디스플레이로 대체한다는 계획이다.

그림 2-3. Oculus의 가상현실 헤드셋 Oculus RiftTM[11]

LCD와 OLED를 거치며 한국 디스플레이 업계에 선두자리를 내줬

던 일본 기업들도 마이크로 LED 디스플레이 분야에서 초기 주도권을 확

보하기 위한 노력을 지속하고 있다. 대표적으로 Sony는 2012년 최초 관련

- 21 -

기술을 공개한 이후 InfoComm 2016, CES(Consumer Electronic Show)

2017 등 대형 전시회에서 CLEDISTM(Crystal LED Integrated Structure)라

는 이름의 대형(가로 9.7 m 세로 2.7 m) 마이크로 LED 디스플레이를 소

개하며 존재감을 과시하고 있다. CLEDIS는 30 μm 크기의 LED 칩을 1.26

mm의 pixel pitch로 배열하여 20 PPI(Pixels per inch)의 해상도를 보이며

휘도는 1,000 Cd/m2 수준이다. 일본의 또 다른 디스플레이 전문기업 JDI

도 2018년 상용화를 목표로 HMD용 마이크로 LED 디스플레이를 위한

기술개발을 추진하고 있다.

그림 2-4. 마이크로 LED를 이용한 대형 비디오 플레이어 CLEDISTM[9, 12]

그 밖에 Sharp를 인수한 대만의 Foxconn, CSOT, BOE, BACO 등

일본, 대만, 중국 디스플레이 업체들도 관심을 가지고 있고, Osram,

Nichia, Epistar 등 LED 강자들도 LED 산업의 새로운 돌파구로서 마이크

로 LED 기술력 확보에 관심을 갖고 있다. 특히 LED 분야 강국인 대만에

서도 많은 기업들과 연구기관에서 마이크로 LED 관련 기술력 확보에 적

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극적으로 움직이고 있다. 이들 기업들 중 상당수가 ITRI(Industrial

Technology Research Institute; 대만 공업기술연구소)에서 개발된 기술을

사업화하면서 성장하고 있어, ITRI가 대만의 마이크로 LED 분야의 핵심

적인 역할을 하고 있다. ITRI는 2016년 이와 관련하여 CIMS(Consortium

for Intelligent Micro-assembly System)이라는 콘소시엄을 구성하여 기술

혁신을 주도하고 있는데, 현재 20개 이상의 기업이 참여하고 있다. 대만의

마이크로 LED 산업에는 EPISTAR 등 전통 LED 강자와 더불어,

PlayNitride, Mikro Mesa 등의 전문 신생기업과 TSMC 등 파운드리 업체,

AUO 등 디스플레이 업체, OEM 전문 기업 Foxconn 등이 모두 관여되어

있다. PlayNitride는 올 4 분기부터 마이크로 LED를 시험생산하고 2018년

부터 본격 양산에 돌입할 계획으로 알려져 있다. 이들은 실험실 수준에서

20만 개의 마이크로 LED 칩을 대량 전사하는데 10초 정도 소요되었으며

99% 수율을 보였다고 밝힌 바 있다. 그 밖에도 중국 최대 LED 제조업체

Sanan Optoelectronics, 대만의 Innolux, 캐나다의 VueReal 등도 마이크로

LED 및 디스플레이에 대한 기술개발을 추진하고 있는 것으로 알려져 있

다. 각 세부 기술 분야별 주요 참여기업들의 명단은 아래 그림에 나타낸

바와 같다.

그림 2-5. 마이크로 LED 디스플레이의 핵심 참여기업[9]

- 23 -

기술혁신에 대해서는 최근 창업기업들이 가장 활발하다. 앞서 언

급된 LuxVue(미), mLED(영), InfiniLED(아) 등을 비롯하여 X-Celeprint

(미), Lumiode(미), PlayNitride(대), ITRI(대), Aledia(프), NthDegree(미),

Cooledge(캐) 등 마이크로 LED 혁신기업들이 모두 창업 10년 이내 기업

들이며, 이들이 특허권 확보에 주도적이다. 또한 이들은 대학 등 연구기관

과의 협업이 활발한 편인데, UIUC로부터 창업된 X-Celeprint, Kansas

State Univ.의 III-N Technology, Tyndall National Institute의 InfiniLED,

IOP Strathclyde Univ.의 mLED 등이 대표적이다.

그림 2-6. 마이크로 LED 디스플레이 산업의 중요 이벤트[9]

이에 비해 국내 업계와 학계의 움직임은 비교적 잠잠한 편이다.

전 세계 OLED 시장을 사실상 독점하고 있는 삼성디스플레이, LG디스플

레이 등 국내 대기업들은 당분간 OLED에 집중할 것으로 보인다. 그동안

쌓아온 OLED 관련 기술력을 바탕으로 디스플레이 산업 전반에 대한 지

배력을 당분간 유지하며 높은 수익을 기대해 볼 수 있기 때문이다. 실제

삼성전자와 LG전자 등 계열사뿐만 아니라 Apple, Google 등으로부터

OLED에 대한 대형 수요 확보가 가능한 상태이므로, 마이크로 LED 디스

플레이의 부각이나 그것으로의 디스플레이 기술의 중심 프레임 이동을 달

가워 할 이유가 없다. 최대한 장기간 OLED 기술 선점의 프리미엄을 누릴

필요도 있다. 따라서 지재권 확보 등 마이크로 LED 디스플레이에 관한

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기술 확보 노력을 현 시점에서 굳이 드러낼 필요가 없을 수도 있다. 그러

나 그렇다고 OLED 기술에만 안주해서는 안 된다. 경쟁사들의 기술력이

순식간에 신장할 수 있고 기술의 패러다임이 급작스럽게 바뀔 수 있기 때

문이다. 현재까지 알려진 바로는 삼성전자가 대만의 마이크로 LED 업체

와의 협력을 타진하고 있으며, 극장용 ‘시네마 LED’를 가정용으로 출시하

기 위해 노력하고 있다는 정도이다. LG디스플레이에서도 마이크로 LED

를 이용한 대형 디스플레이를 개발하고 있다고 알려져 있지만 일단은

OLED에 중점을 두고 있다.

국내 LED 업계나 연구기관에서도 보다 적극적인 활동이 필요한

상황이다. 국내 기업 중에서는 루멘스가 올해 초 국내 최초로 0.57인치

HD급 마이크로 LED 디스플레이 모듈 개발에 성공한 바 있다. 루멘스는

대만, 중국 업체들의 마이크로 LED 칩을 이용하는 등 협력을 바탕으로,

지난 3년간 지속적인 기술개발을 추진해 왔다. 동사는 자동차 애프터마켓

용 HUD와 130인치 대 대형 사이니지(signage) 제품을 우선 개발한 후

HMD와 스마트워치용 디스플레이까지 범위를 확장할 계획으로 알려져

있다.

그림 2-7. 국내기업 루멘스의 마이크로 LED 디스플레이 및 적용된 HMD [13]

그 밖에는 서울반도체, 피에스아이와 국민대학교 그리고 한국광기

술원과 우리이앤엘, 한국기계연구원, 세종대학교 등에서 관련 연구개발과

지재권 확보를 추진하고 있는 정도이다. 한국광기술원과 협업 중인 우리

이앤엘은 HMD용 1인치 크기의 SVGA급 마이크로 LED 디스플레이를 내

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년까지 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 한국기계연구원도 롤투롤 기반

의 전사 공정을 연구하고 있다. 그러나 매우 유망한 차세대 디스플레이

기술에 대한 디스플레이 강국의 준비 상태라고 보기에는 다소 부족한 실

정이다.

3. 시장 규모 및 성장률

마이크로 LED 디스플레이는 아직 양산되지 않았고 시장도 형성

되지 않은 상황이다. 관련 기술력 확보로 생산 공정이 개선되어 수율이

향상되고 생산 단가가 하락하여 양산되기까지 당분간 시간이 소요될 것으

로 전망된다. 시장조사기관 TrendForce는 향후 마이크로 LED 디스플레이

가 기존 LCD 시장을 완전히 대체하면서 300~400억 달러의 시장을 형성

할 것이며 이를 위해 3~5년 정도의 시간이 소요될 것으로 전망한 바 있

다. Yole Development는 2019년 스마트워치를 시작으로 마이크로 LED

디스플레이가 적용되기 시작하여 HMD, 스마트폰과 태블릿, 노트북/모니

터, TV 등 대형기기 순으로 기존 디스플레이 시장을 침투해 나갈 것으로

전망했다[9]. 이에 따르면 2019년에 610만대 규모의 기기에 적용되고

94.4%의 높은 성장률로 성장하여 2025년에는 적용대수가 3.3억 대에 이를

것으로 전망된다. 이는 2025년까지 HMD의 80%, 스마트워치의 30%, 스마

트폰/태블릿의 15%, 노트북 등 중형기기의 5%, TV 등 대형기기의 2% 수

준의 침투율을 가정한 결과이다.

- 26 -

표 2-1. 마이크로 LED 디스플레이의 세계 시장 규모[1]

자료: Yole Development 2016을 바탕으로 KISTI 가공

그림 2-8. 세부 분야별 마이크로 LED 디스플레이의 채택율 변화[9]

구분　 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 CAGR %(‘19~’25)

스마트워치 6.1 18.8 21.4 24.1 25.8 26.7 27.6

HMD - 0.1 0.4 1.3 3.5 8.0 17.4

HUD - - - 0.2 0.6 1.4 3.0

스마트폰/태블릿 - - 27.9 79.1 204.8 255.0 256.1

노트북/모니터 - - - 5.6 11.2 16.9 19.3

TV 등 대형기기 - - 0.3 1.4 2.9 4.4 5.9

합계 (단위:백만 대) 6.1 18.9 50.1 111.7 248.7 312.4 329.3 94.4

- 27 -

시장조사기관 MarketsandMarkets은 부품격인 마이크로 LED의

세계 시장이 2017년 2.5억 달러 규모를 형성할 것으로 추정하였으며, 2019

년부터 54.7%의 높은 성장률로 본격적으로 성장하여 2025년에 199억 달

러 규모에 이를 것으로 전망했다. 이는 마이크로 LED 디스플레이용뿐만

아니라 실내외 및 자동차 분야 등의 조명용 마이크로 LED 시장을 포함한

것으로 그 중 98% 이상의 대부분이 디스플레이용 패널에 활용될 것으로

전망했다.

응용분야 2017 2019 2021 2023 2025CAGR

(‘19-’25)

디스플레이 2.5 14.1 39.2 157.9 195.8 55.0%

조명 - 0.4 1.4 2.3 3.4 42.6%

합계 2.5 14.5 40.6 160.2 199.2 54.7%

그림 2-9. 마이크로 LED 세계 수요전망 [14]

현재 마이크로 LED는 Sony의 CLEDISTM 등 대형 디스플레이에

먼저 사용되고 있다. 그러나 가상현실 기기나 스마트워치등 초소형 디스

플레이 시장에 본격적으로 적용될 것으로 보인다. 마이크로 LED 디스플

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레이 기술의 성패는 사실상 스마트폰과 태블릿 PC 등 중·소형기기에 적

용되는지 여부에 달려 있다고 볼 수 있다. 시장전문기관들이 공통적으로

예상하고 있는 2023년 경 중·소형기기에서 본격적으로 OLED를 대체할

수 있게 된다면 마이크로 LED 디스플레이는 차세대 디스플레이 기술의

새로운 표준으로써 자리매김할 것으로 예상된다.

응용분야 2017 2019 2021 2023 2025CAGR

(‘19-’25)

초소형기기 - 6.7 11.2 17.6 27.8 26.7%

중·소형기기 - 1.6 21.5 132.9 159.3 115.9%

대형기기 2.5 5.8 6.5 7.4 8.7 16.6%

그림 2-10. 디스플레이 크기별 마이크로 LED 세계 수요전망 [14]

한편 야노경제연구소에서는 세계 마이크로 LED 시장규모를 2019

년 1.1억 달러 수준에서 2025년 45.8억 달러 수준으로 성장할 것으로 전망

하였다. 이는 앞서 MarketsandMarkets의 전망치에 비해 시장 규모 측면

에서는 보수적인 편이지만, 86.2%의 보다 높은 연평균성장율을 제시한 셈

이다.

- 29 -

표 10-2. 세계 마이크로 LED 시장규모

자료: 야노경제연구소

마이크로 LED 디스플레이에 대한 국내 시장 역시 아직 형성되지

않은 상태이지만 관련 품목의 국내 기업의 출하 규모를 살펴보면 다음과

같다. 먼저 LED 패키징에 대해서는 2007년 48개의 국내 기업이 생산에

참여하여 총 4,700억 원 규모의 출하액을 기록한 후 2011년 참여기업 수

가 55개로 늘며 3.1조 원 규모의 출하액을 기록하였다. 2014년에는 60개

기업이 3.6조 원 규모의 출하액을 실현하여 다소 성장세가 둔화되었지만,

조명과 디스플레이 시장의 수요를 고려하면 9.8% 수준의 연평균 성장률

을 보여 2018년까지 6.3조 원 규모에 이를 것으로 전망된다.

표 10-3. LED 패키징 및 OLED의 국내 출하 규모[1]

자료: KISTI KMAPS 시스템(kmap.kisti.re.kr), 단위: 조 원.

마이크로 LED 디스플레이 시장의 성장은 후방산업에 속한 소재·

장비에 대한 수요도 촉발하게 된다. Yole Development는 상기와 같은 시

장 성장 시나리오에서 2025년까지 총 830대의 MOCVD 장비가 추가로 소

요될 것으로 전망했다. 만약 마이크로 LED가 스마트폰 시장에 채택되지

않는 경우 285대, 태블릿, 노트북, 모니터, TV 등에 모두 채택되지 못하고

단지 현재 가능성이 가장 높은 것으로 생각되고 있는 스마트워치, 가상·

증강 현실 기기, HUD 등에만 적용되는 경우에도 60여대 정도의 추가 수

요가 발생할 것으로 전망했다. 기판소재의 경우도 상기한 시나리오에 따

르면 2025년까지 총 924만 장의 6 인치 기판이 사용될 것으로 전망하였

다. 그러나 웨이퍼의 경우 현재 사파이어 기판의 생산 캐파를 고려할 때

구분　 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018CAGR

(‘15~’18)

LED

패키징3.1 3.9 3.5 3.6 4.8 5.3 5.8 6.3 9.8%

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025CAGR

(‘19-’25)

시장

규모0.14 1.1 2.24 3.65 5.61 16.5 27.1 45.8 86.2%

- 30 -

어느 정도 대응이 가능한 수준으로 판단하고 있다.

그림 2-11. 시나리오별 MOCVD 수요량[9]

그림 2-12. 시나리오별 Wafer 수요량[9]

- 31 -

4. 성장 촉진·저해 요인

마이크로 LED 디스플레이는 디스플레이 소자가 갖추어야할 성능

적 요건을 대부분 충족하는 매력적인 기술이라는 점이 관련 기술 시장의

수요를 촉진하는 가장 중요한 요소로 작용한다. 앞서 언급한 바와 같이

마이크로 LED는 휘도, 명암비, 시야각, 반응속도, 소비전력, 해상도 등 모

든 면에서 기존 디스플레이에 비해 동등 혹은 비교우위에 있다. 특히 유

기물을 이용함으로 인해 OLED가 숙명적으로 가질 수밖에 없는 안정성과

수명에 대한 한계를 마이크로 LED 디스플레이는 극복할 수 있다. 즉 차

세대 디스플레이를 구현하는데 있어 이론적으로 보았을 때 궁극의 기술에

가깝다. 또한 디스플레이 업계 입장에서 고려할 때, 과거 CRT에서 LCD

로의 진화, 혹은 LCD에서 OLED로의 진화 과정에 수반되었던 장비 투자

규모에 비해 마이크로 LED 채택으로 인한 투자는 비교적 작아 거부감이

덜 할 것으로 판단된다. 기존에 활용되었던 장비와 노하우를 어느 정도

활용할 수 있기 때문이다.

한편 디스플레이 업계의 발 빠른 기술혁신 역사와 여기에 익숙해

진 소비자의 기대감도 마이크로 LED 디스플레이 수요 촉진의 중요한 요

인으로 작용할 것으로 판단된다. 디스플레이 업계는 2000년대 들어 CRT

에 이어 PDP, LCD, LED, OLED까지 혁신적인 기술을 지속적으로 제시

해왔고, 이를 경험해온 소비자들 역시 마이크로 LED 디스플레이라는 신

기술에 대한 거부감을 보이기보다는 적극적으로 수용할 가능성이 높다.

실제 마이크로 LED 디스플레이에 대한 언론보도가 이어지면서 사람들의

관심도 크게 증가하고 있는 추세이다. 아래 그림은 최근 5년간 마이크로

LED 관련 Google 검색 트렌드를 나타낸다. Google 검색 트래픽은 주기

성을 보여 왔는데 주로 연말을 전후하여 검색 건수가 크게 증가하였다.

이것은 전 세계 최대 규모의 가전 전시회인 미국 CES(Consumer

Electronic Show)가 매년 초에 개최되고 있는데, Sony 등 선두 기업들의

제품이 언론을 통해 전해지면서 사람들의 관심을 끌어 왔던 것으로 보인

다. 2016년 6월에는 Apple이 차세대 스마트워치 제품에 마이크로 LED 디

스플레이를 채용하기 위한 준비 작업에 들어갔다는 소식이 전해지면서 검

색 건수가 주기성에 상관없이 빠르게 증가하기 시작하였다. 2017년 상반

- 32 -

기에는 Markets&Markets, Yole Development 등의 긍정적인 시각의 전망

보고서가 출판되고, Apple의 마이크로 LED 채용 계획 다시 부각되었으

며, 삼성전자가 이에 대비하여 대만의 PlayNitride를 인수하기 위해 준비

중이라는 루머까지 돌면서 검색량이 크게 증가하였다.

그림 2-13. 마이크로 LED 관련 Google 검색 트렌드[15]

그림 2-14. 마이크로 LED 관련 네이버 검색 트렌드[16]

- 33 -

국내 최대 검색 포털 네이버의 검색 트렌드를 살펴보면, 2017년

하반기를 기점으로 관심도가 급격하게 상승하는 것을 알 수 있다. 이것

역시 Apple의 적극적인 액션과 삼성전자의 투자루머가 전해지며, 관련 업

계를 중심으로 많은 관심을 받았기 때문으로 추정된다. 이러한 과정을 통

해 소비자들 사이에 인지도와 관심도가 상승하는 추세이며, 이것이 마이

크로 LED 디스플레이 산업 전반의 성장에 긍정적인 요인으로 작용할 것

이다.

반면 기술적인 한계를 얼마나 빨리 어느 수준까지 극복해 낼 수

있을지에 대한 불확실성이 시장 성장의 가장 중요한 저해요인으로 작용한

다. LED는 OLED와 달리 기본적으로 고온 공정이 요구되어 TFT 위에서

직접 성장시키거나 패터닝하기 어려워, 마이크로 LED 디스플레이를 구현

하기 위해서는 많은 수의 초소형 칩을 정밀하게 기판위로 옮기는 전사공

정이 필요하다. 물론 그 전에 광학적, 방열적 완성도와 균질성까지 확보한

초소형 칩을 제조하는 공정과 패키징하여 모듈화 하는 공정에 이르기까지

기존에 비해 훨씬 정교하고 깨끗한 공정을 유지해야 한다. 또한 각 화소

를 구성할 RGB 칩의 효율과 휘도 저하속도 편차로 인한 색 품질의 균일

성, 안정성, 정확성의 저하 문제도 해결해야 할 과제이다. 이를 위해 소재

와 장비 등 기반 기술이 어느 정도 성숙되어야 하고 고직접화에 따른 대

량의 정보 전송 기술도 뒷받침되어야 할 것이다. 이러한 기술적인 한계와

이를 개선하기 위한 노력에 대해서는 다음 장에서 상세하게 기술하였다.

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제 3 장 기술적 한계 극복을 위한 노력

1. 연구개발 동향

가. 논문 발표 동향1)

마이크로 LED 디스플레이는 최근 들어 관심을 받고 있지만 폭넓

은 의미에서 보자면 이와 관련된 연구는 1990년대 초반부터 있어왔다. 그

림 3-1은 마이크로 LED와 관련된 논문 게재 동향을 나타낸다. 본 보고서

의 주제는 ‘마이크로 LED 디스플레이’이지만 ‘마이크로 LED’ 자체에 대

한 연구도 디스플레이를 주요 응용분야로 고려했을 것으로 가정하여 ‘마

이크로 LED’ 전체에 대한 논문을 분석하였고 이를 위해 다소 광의의 검

색어를 이용하였다. 그 결과 마이크로 LED에 대한 논문은 총 552 편이

검색되었으며, 1991년에 최초의 논문이 발표되었다. 발표된 논문 건수는

2000년대 후반부터 급격하게 증가하여 최근에는 매년 60편에 가까운 논문

이 발표되고 있다. 한국인 연구자의 논문은 2002년 최초로 발표되기 시작

하였고 2010년대 초반 크게 늘면서 최근에는 매년 5편 이상의 논문이 발

표되고 있다.

전체 552건의 누적 논문 중 한국인 연구자의 논문이 41편으로 중

국, 미국, 영국, 대만, 독일에 이어 6번째에 해당하며, 다음으로 일본, 프랑

스, 이탈리아, 캐나다 등이 뒤를 잇고 있다. 그림 3-2에서 볼 수 있듯이

초기 연구는 미국, 독일, 영국 등 유럽 국가의 연구자들이 주도하였으나

최근 3년간 중국이 급격하게 성장하면서 전체 113편의 논문을 게재하여 1

위를 차지하였다. 중국은 최근 디스플레이 및 이를 이용하는 스마트기기

1) 논문 동향은 Web of Science(Thomson Reuters) 데이터베이스를 사용하여 한국과학기술정보연

구원 COMPAS 시스템(compas.kisti.re.kr)을 통해 분석됨. 사용된 키워드는 Title: ("microLED"

OR ("micro" NEAR/3 "LED*") OR "micro light emitting diode*" OR "micro light diode*"

OR "micro diode*" OR ("micro" NEAR/3 "diode*")) OR Subject: ("microLED" OR ("micro"

NEAR/3 "LED*") OR "micro light emitting diode*" OR "micro light diode*" OR "micro

diode*" OR ("micro" NEAR/3 "diode*"))이며, 1986년부터 2017년에 게재된 영문 논문에 한하

여 분석함.

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시장의 전 세계 수요와 공급 양측면에서 중심에 있으며 관련 기술력이 빠

르게 성장하고 있는데 이러한 추세가 반영된 결과로 볼 수 있다. 미국과

영국은 각각 93편과 90편의 누적 논문 게재수를 기록하고 있다.

그림 3-1. 마이크로 LED 관련 논문 게재 동향

그림 3-2. 국가별 마이크로 LED 관련 논문 게재 동향

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아래 그림은 논문 게재 건수와 더불어 논문의 피인용 정도를 바

탕으로 한 수준분석 결과를 나타낸다. 중국은 최근 발표된 논문이 많은

관계로 논문 당 평균 피인용 수가 6.965회이며 수준지수2)는 0.560으로 비

교 국가 중에서 가장 낮은 것으로 나타났다. 반면 영국과 미국은 게재 건

수는 물론 피인용 관점에서의 질적 수준도 가장 우수한 것으로 나타났다.

우리나라의 수준지수는 0.615로 양적 측면과 질적 측면 모두에서 비교 국

가 중 가장 낮은 수준으로 나타났다. 특히 우리보다 논문 게재 편수가 적

은 일본, 프랑스, 이탈리아, 캐나다에 비해서도 수준지수가 뒤쳐져 있어,

국내 연구자들의 많은 관심이 필요할 것으로 판단된다.

그림 3-3. 마이크로 LED 관련 논문의 국가별 수준 비교

2) 수준지수: 특정 기술 분야 전체 논문의 평균 피인용 수에 대한 특정 국가 발표 논문의 평균 피

인용 수의 비로서 피인용 수에 기반을 둔 질적 수준 평가 지표. 수준 지수가 1.0인 경우 특정

국가가 발표한 논문의 평균 피인용 수가 해당 분야 전체 논문의 평균 피인용 수와 같음을 의미

하며, 1.0을 초과하는 경우는 해당 분야 평균 피인용 수에 비해 높음을 의미함.

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마이크로 LED 분야에서는 Univ. Illinois, Univ. Strathclyde,

Univ. Edinburgh, Chinese Acad Sci, Univ. Glasgow, Hong Kong Univ.

Sci & Technol, Natl Chiao Tung Univ., Ind Technol Res Inst, Univ.

London Imperial Coll Sci Technol & Med, Univ. Cambridge, Sun Yat

Sen Univ. 등 영국, 미국, 중국 소재의 대학을 중심으로 연구가 활발히

진행되고 있다. 국내에서도 고려대, 서울대, 광주과기원, 충북대, 인하대를

비롯하여 대학과 연구기관을 중심으로 연구가 진행되고 있음을 알 수 있

다.

표 3-1. 마이크로 LED 관련 국내 연구 기관

논문 게재 편수 연구 기관

7 Korea Univ

6 Seoul Natl Univ

4Gwangju Inst Sci & Technol

Chonbuk Natl Univ3 Inha Univ

2

Hanyang Univ

Sungkyunkwan Univ

Hallym Univ

Korea Inst Sci & Technol

Chung Ang Univ

Kyung Hee Univ

Yonsei Univ

Korea Adv Inst Sci & Technol

Korea Photon Technol Inst

Pohang Univ Sci & Technol

Samsung Elect

디스플레이 분야와 관련이 높은 논문 중에서 가장 많이 인용되고

있는 논문들은 대체로 마이크로 LED 모듈의 광추출효율을 향상시키는 내

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용을 다루고 있다. 이 분야는 영국 Univ. Strathclyde의 Massoubre D, Gu

E, Dawson MD, Choi HW, McKendry JJD 그룹이 선도하고 있다. 그 중

가장 많이 인용된 논문은 이들이 2004년 Applied Physics Letters에 발표

한 논문으로 현재까지 133회 인용되었다. 이 논문은 GaN 마이크로 LED

에 초점거리가 44μm의 마이크로 렌즈를 열처리와 플라즈마 에칭으로 일

체화시켜 외부양자효율과 지향성을 향상시켰다는 내용을 담고 있다[17].

그림 3-4. Choi HW 등의 마이크로 렌즈를 이용한 외부양자효율 개선 연구 [17]

나. 특허 출원 동향3)

논문 게재 편수와 마찬가지로 특허 등록 건수도 지속적인 증가

체수를 보이고 있다. 아래 그림은 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 동

향을 나타낸다. 논문의 경우와 마찬가지로 ‘마이크로 LED’ 자체에 대한

특허도 폭넓게는 디스플레이 분야에 적용될 수 있다는 것을 가정하여 ‘마

이크로 LED’ 전체에 대한 특허를 분석하였고, 현재 가장 시장이 활성화된

미국 특허에 초점을 맞춰 진행하였다. 다소 폭넓은 범위의 검색어로 검색

3) 미국 특허 및 PATSTAT 데이터베이스를 사용하여 한국과학기술정보연구원 COMPAS 시스템을

통해 분석됨. 사용된 키워드는 (text:("microLED" OR "micro LED"~3 OR "micro light

emitting diode*" OR "micro light diode*" OR "micro diode*")) AND apd:[1991-01-01 TO

2017-10-08]이며, 1991년부터 2017년 사이에 출원된 특허에 한함.

- 39 -

한 결과, 1991년 이후 마이크로 LED 관련 미국 출원 특허는 총 1,177건이

검색되었다. 관련 특허는 1990년대 초반부터 출원되기 시작하였으나 2000

년대 초반 출원 건수가 급격하게 성장하기 시작하였다. 그 후 2000년대

후반에는 다소 주춤하였으나 2010년대 들어 다시 27.5%의 높은 연평균성

장률을 보이며 성장하면서 2016년에만 170건의 특허가 출원되었다. 이는

그만큼 마이크로 LED에 대해 전 세계적인 관심이 증폭되고 있으며 관련

기술이 어느 정도 성숙되었음을 의미한다. 한국 국적 출원인의 미국 특허

출원은 2002년 처음 이루어졌으며, 해마다 부침이 있으나 출원건수가 증

가하고 있는 추세이다.

그림 3-5. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 현황

출원인 국적별 현황을 살펴보면, 절반 이상인 677건(57.5%)의 특

허가 미국 국적 출원인에 의해 이뤄졌으며, 일본(7.2%), 캐나다(7.2%), 대

만(6.9%), 한국(2.9%), 독일(1.7%), 중국(1.2%)이 그 뒤를 잇고 있다. 미국

국적 출원인과 더불어 최근 가장 빠른 성장세를 보이는 국가는 캐나다로,

2012년까지 1~2건에 불과하던 연간 출원건수가 2014년 이후 크게 늘어

매년 20여 건의 특허 출원을 보이고 있다.

- 40 -

그림 3-6. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 현황

특허의 피인용 관점에서 출원인 국적별 특허의 질적 수준을 비교

해 보면, 미국 국적 출원인의 특허만 분야 평균 수준에 비해 높은 반면

그 외 국가들이 출원한 특허의 질적 수준은 평균 이하인 것으로 나타났

다. 특히 우리나라는 일본, 대만, 캐나다 등 특허 건수가 많은 국가뿐만

아니라 프랑스, 영국 등에 비해서도 뒤처지는 상황이다. 따라서 양적 확대

와 더불어 후속 특허에 영향을 미칠 수 있도록 특허의 질적 수준을 개선

하기 위한 노력을 기울여야 할 것으로 판단된다.

표 3-2. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 등록 특허의 수준지수

국가 특허 수 특허 당 피인용 수 수준 지수4)

미국 677 12.697 1.202

일본 85 8.576 0.812

프랑스 12 4.833 0.457

대만 81 4.519 0.428

캐나다 85 4.224 0.4

영국 13 4.077 0.386

한국 34 3.265 0.309

독일 20 3.05 0.289

아일랜드 13 1.154 0.109

중국 14 1.071 0.101

- 41 -

한편 여러 국가의 시장 진입을 염두에 둔 특허 패밀리 크기의 관

점에서 특허의 질적 수준을 비교한 결과 영국, 프랑스, 독일 등 유럽 국가

의 평균 패밀리 크기가 상대적으로 큰 것을 알 수 있다. 한국 국적 출원

인의 특허 역시 인용도 관점에서는 낮은 수준이었으나 패밀리 크기는 3에

가까워 세계 평균 이상이며, 여러 국가에서 권리를 보호 받고자 하는 의

지는 강한 편이라고 볼 수 있다.

표 3-3. 출원인 국적별 마이크로 LED 관련 미국 등록 특허의 패밀리 크기5)

아래 표는 마이크로 LED 관련 미국 특허의 핵심 출원인을 나타

낸다. 물론 이들 중에는 디스플레이 이외에 의료장비, 광통신 등 타 분야

및 부품·소재 자체에 관련된 특허 출원인도 다수 포함되어 있다. 디스플

4) 수준지수: 특정 기술 분야 전체 특허의 평균 피인용 수에 대한 특정 국가 발표 특허의 평균 피

인용 수의 비로서 피인용 수에 기반을 둔 문헌의 질적 수준 평가 지표. 특정 국가의 수준 지수

가 1.0인 경우 해당 국가가 발표한 특허의 평균 피인용 수가 해당 분야 전체 특허의 평균 피인

용 수와 같음을 의미하며, 1.0을 초과하는 경우는 해당 분야 평균 피인용 수에 비해 높음을 의

미함.

5) 패밀리 크기: 동일한 내용의 발명이 복수의 국가에 출원된 경우 이들 특허를 패밀리(대응) 특허

라고 하며, 패밀리 특허가 출원된 국가의 수를 패밀리 크기라 함. 다수의 국가에서 보호 받을 가

치가 있는 특허의 경우 패밀리 크기가 커지게 되며, 수준지수와 더불어 특허의 가치를 나타내는

지표로 사용될 수 있음.

국가 특허 수 평균 패밀리 크기분야 평균 대비

평균 패밀리 크기

영국 13 5.154 1.981

프랑스 12 4.5 1.73

독일 20 3.45 1.326

한국 34 2.971 1.142

일본 84 2.905 1.117

캐나다 84 2.762 1.062

미국 666 2.449 0.941

아일랜드 9 2.444 0.94

대만 78 2.09 0.803

중국 12 2 0.769

- 42 -

레이 관련 핵심 출원인을 살펴보면, COOLEDGE LIGHTING INC,

LUXVUE TECHNOLOGY CORP, APPLE INC, SONY CORP, Nthdegree

Technologies Worldwide Inc., IND TECH RES INST, UNIV

CALIFORNIA, EPISTAR CORP, X-Celeprint Limited, INTEL CORP,

UNIV ILLINOIS 등 앞서 언급된 선도 기업들과 미국 소재 대학들을 꼽을

수 있고 특허 전문기업들도 다수 관련되어 있다.

표 3-4. 마이크로 LED 관련 미국 특허 핵심 출원인

순위 핵심 출원인 특허수 수준지수 분야 평균 대비평균 패밀리 크기

1 COOLEDGE LIGHTINGINC 68 0.515 1.204

2 LUXVUETECHNOLOGY CORP 55 0.848 1.553

3 OMEGA PATENTS LLC 35 2.214 0.384

4 APPLE INC 34 0.011 1.095

5 SONY CORP 29 0.444 1.139

6 AMKORTECHNOLOGY INC 23 4.587 0.384

7 ARMAMENT SYSTEMS& PROCEDURES 19 1.355 0.384

8 ABL IP HOLDING LLC 17 0.529 0.841

9 Nthdegree TechnologiesWorldwide Inc. 16 0.449 0.937

10MICROSOFT

TECHNOLOGYLICENSING, LLC

16 0.012 0.673

11 IND TECH RES INST 15 0.454 1.098

12 UNIV CALIFORNIA 14 0.683 1.272

13 EPISTAR CORP 14 0.331 0.659

14 X-Celeprint Limited 12 0.102 0.721

15 INTEL CORP 10 0.303 0.73

16 UNIV ILLINOIS 9 3.133 1.452

- 43 -

특허 출원 건수를 기준으로는 COOLEDGE LIGHTING INC과

LUXVUE TECHNOLOGY CORP를 인수한 APPLE INC이 가장 앞서고

있다. 이들의 특허는 인용도와 패밀리 크기 관점에서 본 질적 수준에서도

우수한 편에 속하며, 그 밖에 UNIV ILLINOIS, UNIV CALIFORNIA,

Nthdegree Technologies Worldwide Inc. 등의 특허도 질적 수준이 우수

한 것으로 나타났다. 결국 이들 업체들이 향후 본격적인 시장 개화와 함

께 첨예하게 벌어질 초기 특허 전쟁에서 우위를 점할 것으로 보인다.

총 1,172건의 분석 대상 특허 중 한 번이라도 소유권이 이전된 특

허는 602건으로 전체의 50%를 상회하였다. 동일 특허에 대해 여러 차례

이전되는 경우가 많아서 전체적으로는 1,285회의 소유권 이전이 있었다.

소유권 이전은 2000년대 들어 본격적으로 시작되었으며 횟수가 지속적으

로 증가하여 2016년에만 201건을 기록하였다.

그림 3-7. 마이크로 LED 관련 미국 특허의 소유권 이전 현황

유형별로 살펴보면 권리이전(512 건, 40%), 기업 합병(54건, 4%),

명칭 변경(83건, 7%) 등 실질 소유권 이전이 전체의 50% 이상을 차지하

였으며, 이와 연관된 특허는 모두 436건에 이른다.

- 44 -

그림 3-8. 마이크로 LED 관련 미국 특허의 소유권 이전 유형

가장 주목할 만한 실질 소유권 이전 사례는 아래 표에 나타낸 바

와 같이 Apple이 LuxVue를 인수하면서 2016년 57건의 특허가 Apple로

권리이전된 건을 꼽을 수 있다. 이를 통해 Apple은 마이크로 LED 디스플

레이 모듈에 관한 특허와 더불어 대면적 전사 기술에 관해서도 상당 부분

의 특허 포트폴리오를 구축할 수 있게 되었다.

- 45 -

표 3-5. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 국내 기관

국내에서는 삼성전자, LG전자, LG이노텍, PSI, ETRI, 하이닉스 반

도체, 서울반도체, 동국대학교 등을 중심으로 미국 특허를 확보하기 위해

노력하고 있다. 그 밖에 삼성디스플레이, LG디스플레이, 한국화학연구원,

POSTECH, 성균관대학교, 연세대학교, 인텔렉추얼 디스커버리 등이 미국

에 특허를 출원하였다.

번호 양도인명 양수인명 특허 수 사유 등록일자

1LUXVUE

TECHNOLOGYCORPORATION

APPLE INC. 57권리이전

2016-04-25

2APPLERA

CORPORATION

APPLIEDBIOSYSTEMS

INC.8

명칭 변경

2010-02-26

3APPLIED

BIOSYSTEMSINC.

APPLIEDBIOSYSTEMS,

LLC8

기업 합병

2010-02-26

4TRIA BEAUTY,

INC.

CHANNELINVESTMEN

TS, LLC8

권리이전

2017-05-03

5

AUTOMOTIVESYSTEMS

LABORATORY,INC.; TK

HOLDINGS INC.

TKHOLDINGS

INC.; TKHOLDINGS

INC.

5

기업 합병명칭 변경

2014-09-30

6

THE REGENTSOF THE

UNIVERSITY OFCALIFORNIA

LAWRENCELIVERMORENATIONALSECURITY

LLC

5권리이전

2008-06-23

7

THE REGENTSOF THE

UNIVERSITY OFCALIFORNIA

LAWRENCELIVERMORENATIONALSECURITY,

LLC

5권리이전

2007-10-04

- 46 -

표 3-6. 마이크로 LED 관련 미국 특허 출원 국내 기관

출원 건수 국내 기관

5 SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD

4

LG ELECTRONICS INC

LG INNOTEK CO LTD

PSI CO., LTD.3 ETRI

2

HYNIX SEMICONDUCTOR INC

Seoul Semiconductor Co., Ltd.

Dongguk University

논문 발표 기관이 주로 학교와 연구기관에 국한되어 있는 것에

비해 권리화는 직접적인 사업화를 염두에 두고 있는 국내 대기업과 일부

기업들을 중심으로 이뤄지고 있는 편이다. 그러나 국내 대기업들만 보더

라도 디스플레이 및 스마트기기 분야에서 글로벌 경쟁 기업들 대비 특허

출원 건수가 현저히 부족하며 수준지수 역시 0.3 관련 중요성도 업계 내

에서 크게 인정 받지 못하고 있다. 국내 기관 중에는 동국대학교에서 출

원한 특허들의 피인용도가 가장 높은 것으로 나타났다.

논문의 경우와 마찬가지로 디스플레이와 관련된 특허 중에서 가

장 많이 인용되고 있는 것들은 대체로 광추출효율을 향상시키는 내용을

다루고 있다. 대표적으로 LED 업계의 선두주자인 CREE가 2000년 출원한

특허는 마이크로 LED 관련한 초기 특허 중 가장 중요하게 받아들여지고

있는데 현재까지 220회 이상 인용되었다[18]. 구체적으로 한 변의 길이가

대략 30μm 이하의 마이크로 LED를 밀도 있게 집적 시키면 방출 표면을

크게 증가시킬 수 있고 소형 칩 내에서 빛이 단거리를 이동한 후 표면에

도달하기 때문에 내부 전반사를 감소시킬 수 있어 광추출효율을 크게 향

상시킬 수 있다는 내용을 담고 있다. 이에 대한 생산 공정은 기존의 LED

생산 공정과 유사한 수준에서 확보될 수 있으며, 물론 다양한 surface

roughening을 통해 더욱 외부양자효율을 개선할 수 있다는 내용도 포함

하고 있다[18]. 그와 함께 Kansas State Univ에서 2000년에 출원한 특허

역시 12μm 직경의 소형 LED 칩을 이용하는 디스플레이에 대한 개념을

- 47 -

소개하고 있다[19].

그림 3-9. CREE의 마이크로 LED를 이용한 광추출효율 향상 기술[18]

UIUC의 Rogers 그룹에서는 2011년 인쇄 방식 기반의 조립 기술

로 제작된 광학기기에 대한 특허권을 확보하였는데 현재까지 178회 인용

되었다[20]. 구체적으로 마이크로 LED 칩 등 소형 반도체 소자를 프린팅

기반 기술을 이용하여 대량으로 빠르게 전사 및 조립할 수 있는 방법을

제공하고 있다. 예를 들어 엘라스토머 스탬프와 롤투롤 등 인쇄 기법을

이용하여 저비용, 고수율, 고정밀도로 마이크로 LED 칩의 대면적 전사를

가능하게 한다.

- 48 -

그림 3-10. UIUC의 엘라스토머 스탬프를 이용한 마이크로 LED 전사공정[20]

- 49 -

다. 주요 기술 개발 흐름

앞서 살펴본 바와 같이 광의로 해석할 때 마이크로 LED 관련 논

문과 특허는 1990년대 초반부터 등장하기 시작하였지만, ‘Micro-LED’라는

용어는 앞서 소개한 CREE의 2000년 출원 특허에서 처음으로 사용한 것

으로 알려져 있다[18]. 그에 앞서 1999년에 Kansas State Univ에서 제시한

‘Microdisk LED’도 물론 마이크로 LED의 초기 개념으로 받아드려지고

있다[19]. Kansas State Univ와 여기서 2001년 spin off한 III-N

Technology는 2000년대 초반부터 passive matrix 기반의 마이크로 LED

디스플레이 기술을 개발하는데 선도적인 역할을 해왔다. 2000년대 후반에

는 본격적으로 active matrix와 컬러가 도입되었다. 예를 들어, 2008년 스

코틀랜드 Strathclyde Univ에서는 UV LED와 CdSe 양자점을 이용하여 녹

색과 적색을 발광하는 마이크로 LED array를 구현하였다[21]. 이들은 2010

년 mLED를 spin out하였다. 뒤이어 2009 HKUST에서도 형광체를 색변환

물질로 사용하여 풀컬러 마이크로 LED array를 구현하였다. 2010년대 들

어서는 해상도가 급격하게 늘어나게 되었는데, 2011년 Texas State Univ

는 VGA급, 2012년 Sony가 55인치 FHD급, 2015년 LETI와 Ostendo가 각

각 2,000 PPI와 5,000 PPI 급의 마이크로 LED 디스플레이를 구현하였다.

그림 3-11. 마이크로 LED 디스플레이의 개발 역사 [9]

- 50 -

2. 성능 개선을 위한 기술 이슈

현재 제기되고 있는 기술적 한계를 생산 단계별로 나누어 보면

다음 그림과 같다. 그 중 가장 크게 이슈가 되고 있는 전사 및 조립 기술,

양자효율 향상 기술, 컬러 구현기술에 대해 현재의 문제점, 기술수준, 관

련 기술개발 내용 등을 구체적으로 살펴보았다.

그림 3-12. 생산 단계별 기술적 이슈[9]

가. 전사 및 조립

기존의 OLED는 유기발광소재들이 evaporation 방법에 의해 순차

적으로 TFT back plane 위에 증착되어 형성된다. OLED와 달리, 무기물

LED는 MOCVD를 이용한 1,000°C 이상의 고온 공정이 요구되므로 TFT

back plane 위에 그대로 성장될 수 없다. 따라서 마이크로 LED 칩은 사

파이어 기판 위에서 별도로 성장된 후 TFT back plane 위에 전사되어야

한다. 이때 높은 밀도가 요구되는 초소형 기기에는 마이크로 LED 어레이

자체가 그대로 전사될 수도 있다. 하지만 중·소형 이상의 크기와 RGB 세

부화소의 구성을 고려할 때 정해진 위치를 고려한 pick and place 공정이

사용될 것으로 보인다. 기존의 LED pick and place 장비는 vacuum

- 51 -

chuck을 이용하는데 힘 조절 등에서 부적절하며 속도도 시간 당 25,000개

수준에 그쳐 2,500만 개 수준의 칩이 요구되는 4k 마이크로 LED 디스플

레이를 기준으로 하나 당 41일이 소요된다. 따라서 마이크로 LED 디스플

레이에는 수천 개에서 수백만 개의 소형 LED 칩을 일제히 정확한 위치에

전이시키는 대량 병렬(massive parallel) pick and place 기술이 필요하며

이것이 마이크로 LED 디스플레이의 가장 큰 기술적 이슈이다.

그림 3-13. Pick and Place 공정 [9]

일반적인 Pick and place 공정은 크게 ① Stabilization and

release 공정, ② Selection 공정, ③ Pick up 공정, ④ Placing 공정으로

나뉜다. LED 다이는 solder나 접착제를 이용하여 donor 웨이퍼 위에 위

치하는데 pick up 되기 전에는 안정적인 방향으로 위치해야 하며, pick

up 시에는 적절한 힘에 의해 donor 웨이퍼로부터 분리되어야 한다. 이를

위해 적절히 열에너지를 가하게 되며 이를 stabilization and release 공정

이라 한다. Selection 공정은 웨이퍼 상에 생성된 LED 칩의 pitch가 일반

적으로 디스플레이에서 요구되는 pitch보다 작기 때문에 이를 고려하여

donor 웨이퍼 상에서 적절한 위치의 일부 다이만 선택되는 공정을 말한

다. 물론 컬러 구현을 위한 RGB 화소 위치도 함께 고려되어야 한다.

Donor 웨이퍼에서 선택된 다이를 pick up하기 위해서는 적절한 힘이 가

해져야 하며, 이를 구현하기 위한 방법은 현재 선두주자들에 의해 다양하

게 제시되어 있다.

- 52 -

그림 3-14. 다양한 pick up 기술 [9]

먼저 LuxVue는 정전식 pick up head를 이용하는 제시하였다. 구

체적으로 donor 웨이퍼와 다이를 연결하는 solder 등 접착 물질의 녹는점

수준의 온도로 가열된 pick up head를 선택된 다이에 접착시켜 접착층의

국부적인 상변화를 유도하여 접착력을 약화시킨다. 그 후 pick up head에

일정한 전압을 가하여 정전기력을 발생시켜 이를 통해 다이를 pick up

한다. 다이에 일부 남아 있거나 혹은 target 기판에 패턴 된 접착물질이

다시 녹으면서 다이가 target 기판에 옮겨 붙게 된다. 접착 물질로는

solder가 주로 제시되는데 160°C 이상의 열처리가 수반되며 옮겨 붙일 때

젖음성 등에 따라 정위치에서 벗어날 수 있어, Epoxy와 같은 열경화수지

를 이용하는 방법도 제시하고 있다.

X-Celeprint, AUO, CSOT 등은 탄성중합체(elastomer) stamp를 이

용하는 방식을 제시하였는데, X-Celeprint의 경우 donor 웨이퍼로부터 탄

성중합체 stamp로 전사시킨 후 반데르발스 힘을 이용하여 target 기판에

인쇄하는 방식을 제시하였다. 이때 탄성중합체가 갖는 점탄성 특징을 이

용하여 stamp로 전사시킬 때는 빠르게 떼고, 다시 target 기판으로 옮겨

붙일 때는 천천히 때는 방식이 이용된다. 따라서 이 방식은 결국 전사 속

도가 탄성중합체 등 사용된 소재의 물성에 어느 정도 좌우될 수밖에 없는

한계가 있다.

- 53 -

그림 3-15. 전사 세부 과정에 따른 적용 stamp 속도 차이(X-Celeprint)

Cooledge는 정전하를 띄는 전사 stamp를 이용하는 방식도 제시

하였는데, 전체 중 일부분의 방전을 통해 선택적으로 전사하는 방식이다.

그 밖에 자기적인 힘을 이용하는 방식과 접착 필름을 이용하는 방식이 제

시되었고, 마이크로 LED 칩 서스펜션을 기판 위에 도포하고 전자기장 등

을 통해 정해진 자리에 위치시키는 Fluidic 방식도 Nth Degree, Sharp,

국내 기업인 PSI 등에 의해 소개되었다.

그림 3-16. PSI사의 Fluid 방식의 마이크로 LED 전사 (PSI)

이렇게 다양한 방식이 제시되고 있지만 그 중에서 LuxVue와

X-Celeprint의 기술이 현재로써는 가장 완성도가 높은 상태이다. 아래 그

림에 나타낸 것처럼 현재 전사 기술 관련해서 상기 두 업체의 출원건수가

가장 많은 상황이다. 그러나 이들 기술도 아직 양산까지는 넘어야할 기술

- 54 -

적 한계가 많이 남아 있고, 공정이 확립되지 않아 새로운 기술이 등장할

가능성도 얼마든지 있다.

그림 3-17. 전사기술 관련 주요 특허 출원 현황[9]6)

상기 설명한 일반적인 pick and place 전사 공정에서는 pick up

head가 donor 웨이퍼에서 target 기판 사이를 반복적으로 이동하게 되는

데 최근에는 이러한 시간을 줄이기 위해 연속 공정이 제시되고 있다. 연

속 공정은 충분한 수의 마이크로 LED 다이를 잡고 있는 중간 기판(카트

리지)이 target 기판 위를 지나가면서 정해진 위치에 연속적으로 다이를

전사하는 방식이다. 대표적으로 VueReal의 Solid PrintingTM 기술이 이러

한 인쇄 방식의 전사 공정에 해당하는데, target 기판의 정해진 위치에 선

택적으로 힘이 가해져 카트리지에 붙어 있는 마이크로 LED 다이를 붙잡

는다.

6) 패밀리특허는 1건의 특허로 인식하여 분석됨.

- 55 -

그림 3-18. VueReal의 Solid PrintingTM 기술(VueReal)

일반적으로 transfer array의 면적이 증가할수록 pick up head 수

가 증가하고 1회 처리량이 증가한다. 그러나 transfer array의 면적이 증가

할수록 donor 웨이퍼의 외곽 부분에 손실되는 면적이 늘어나게 된다. 웨

이퍼의 외곽 부분은 에피 증착 시 안쪽과 특성 차이가 발생하여 LED의

발광 파장 균일도가 떨어져 손실되는데, 보통 정사각형 모형의 transfer

array 면적이 증가할수록 donor wafer의 추가적인 손실량이 증가하는 것

이다.

그림 3-19. Transfer array 면적에 따른 donor 웨이퍼의 손실량[9]

- 56 -

또한 디스플레이를 구성하는 화수 수가 클수록 필요한 transfer

횟수는 증가한다. 그러나 동일한 면적의 transfer array를 적용하는 경우

디스플레이의 화소밀도(PPI; pixel per inch)가 증가할수록 pick up head

수가 증가하므로 필요한 transfer 횟수가 줄어들 수 있다. 즉 마이크로

LED 디스플레이의 전사 과정은 화소밀도가 높을수록 효율적이어서, TV

에 비해 AR·VR 디스플레이나 스마트폰에서 강점을 보일 수 있는 것이다.

그림 3-20. 응용분야에 따른 transfer array[9]

나. 양자효율 향상

LED 소자는 고체 광원으로써 진공 방전에 의해 발생된 자외선을

이용하는 기체 광원에 비해 에너지 효율이 높은 것으로 알려져 있다.

LED 소자의 전체적인 에너지 효율은 외부양자효율을 통해 측정된다. 외

부양자효율은 입력된 전기에너지가 얼마나 효율적으로 반도체 소재에 주

입되어, 얼마나 효율적으로 빛 에너지로 전환되고, 얼마나 효율적으로 소

자 밖으로 빠져나와 용도에 맞게 사용될 수 있는지에 의해 결정된다. 따

라서 외부양자효율은 주입효율과 내부양자효율과 광추출효율의 곱으로 표

현할 수 있다.

- 57 -

그림 3-21. LED 외부 양자효율

조명 등에 사용하는 100 μm 이상의 크기를 갖는 LED 소자의 최

대 외부양자효율은 70%에 이른다. 그러나 6.5 μm 크기의 청색 마이크로

LED의 최대 외부양자효율이 10%를 넘지 못한다는 연구결과가 있다. 이

정도 수준이라면 오히려 OLED 보다 에너지 효율이 낮은 편이다. 20 μm

이상의 보다 큰 칩을 이용하면 외부양자효율을 끌어올릴 수 있지만, 당장

적용해야 할 가상·증강 현실기기에는 높은 해상도가 요구되어 10 μm 이

하의 칩이 요구되며 칩 크기가 커질수록 생산 단가 측면에서 불리하다.

따라서 마이크로 LED의 외부양자효율을 향상시키기 위한 노력이 필요하

다.

그림 3-22. 마이크로 LED의 외부 양자효율(LETI) [9]

마이크로 LED의 외부양자효율을 개선하기 위해 광추출효율과 내

부양자효율을 개선하기 위한 연구가 진행되고 있다. 앞서 설명한 바와 같

이 LED 칩에서 발생된 빛 중 외부로 추출되는 효율을 광추출효율이라고

한다. 즉 LED 칩에서 발생된 빛을 효과적으로 외부로 추출하는 것도 마

- 58 -

이크로 LED 디스플레이의 외부양자효율을 개선하는 중요한 기술적 이슈

중 하나이다. 일반적인 LED 소자 내의 LED 칩에서 발생된 빛은 아래 그

림과 같이 모든 방향으로 방출되지만 전반사(Total internal reflection)에

의해 대부분 재흡수·소실되고 일부의 빛만 외부로 도출된다. 전반사는

Snell의 법칙에 따라 빛이 굴절률이 높은 매질에서 낮은 매질로 이동할

때 두 경계면의 법선에 대해 임계각 이상이 되면 반사되는 현상이다. 일

반적으로 사용되는 사파이어 기판의 굴절률이 1.78이고 GaN 계열의 반도

체 층의 굴절률은 2.3인 것에 비해 최외곽 대기의 굴절률이 1이므로 법선

방향에서 26°까지의 빛만 외곽으로 방출된다. 그마저도 패키징 구조에 따

라 여러 가지 기구물에 의해 다시 흡수된다. 결국 이를 방지하기 위한 아

무런 조치를 해주지 않으면 LED 칩에서 발생한 전체 빛의 80% 이상이

재흡수 되어 열에너지로 소실된다.

그림 3-23. LED 칩에서의 전반사 및 광추출[22]

마이크로 LED에서도 마찬가지로, LED 소자의 광추출효율을 향상

시키기 위해서는 빛의 이동 경로를 제어하여 전반사로 인한 손실을 최소

화해야 한다. 이를 위해, 칩 레벨에서는 random roughening, die

texturing 및 patterning, mirrors를 이용하는 기술이 개발되어 있고, 모듈

단위에서는 LED cavity shaping, external mirrors, 마이크로 렌즈와 같은

external optics를 이용하는 기술이 개발되어 있다.

- 59 -

표 3-7. 광추출효율 향상 기술

단위 광추출효율 향상 기술

칩

Random roughening

Periodic texturing/patterning

Mirrors

모듈

LED cavity shaping

External mirrors

External optics(microlenses)

마이크로 LED 디스플레이에서도 기존 LED 칩에서 사용하던

surface roughening 기술을 사용할 수 있다. 칩 표면을 거칠게 하면 반도

체층과 외부 공기가 만나는 면의 각도가 바뀌면서 빛의 이동 경로가 변경

되어 전반사를 획기적으로 줄일 수 있다. 이때 임의의 모양으로 표면을

거칠게 할 수도 있고 광자결정과 같이 규칙적인 모양으로 표면처리를 할

수도 있다. Random roughening은 보통 습식 식각 방식으로 이루어져 공

정비용이 비교적 저렴하고 양자효율 개선효과가 우수하며 Lambertian 빔

패턴을 얻을 수 있다.

그림 3-24. Random surface roughening을 이용한 외부양자효율 개선 [23]

광자결정을 이용하는 방식은 일반적으로 lithography나 플라즈마

식각을 이용하여 패턴을 얻어내는데 상대적으로 비싸며 photonic band

gap 효과에 의해 특정 파장에서는 효과가 없거나 극대화될 수 있다.

- 60 -

그림 3-25. 광자결정을 이용한 외부양자효율 개선 [24]

마이크로 LED 분야에서는 주로 mirror를 이용하는 방식이 권리화

되고 있다. 먼저 LuxVue는 마이크로 LED 칩의 측면 부에 mirror 층을

증착하고 패터닝하여 광추출효율을 개선하는 특허를 출원하였다[25].

Mirror 층 소재로는 적색 픽셀에는 금, 청색과 녹색에는 은이나 알루미늄

을 제안하였다. InfiniLED는 전반사를 최소화하기 위해 LED 칩의 측면부

를 roughening하고 빛을 전면부로 집중시키기 위해 포물선 모양의

mirror를 갖는 구조를 제안하였다. 일반적인 Lambertian 방출이 120°의

방출 각도를 가져 픽셀 간 빛의 중첩 가능성이 있는 것에 비해 InfiniLED

의 기술은 30°로 줄어들어 레이저 다이오드와 비슷한 효과를 낸다[26].

그림 3-26. InfiniLED의 포물선 모양의 mirror 구조와 외부양자효율 개선 [26]

- 61 -

한편, 내부양자효율은 반도체 소재에 주입된 전기에너지가 빛에너

지로 전환되는 효율을 의미한다. 내부양자효율은 주로 에피성장이나 반도

체 공정 과정에서 발생된 결정 결함이나 오염, 표면 손상 등으로 인해 비

발광 재결합(non-radiative recombination)이 일어나면서 저하된다. 반도체

의 표면 역시 중요한 결정 결함으로써 비발광 재결합에 큰 영향을 준다.

마이크로 LED는 일반 LED에 비해 크기가 작은데, 칩의 크기가 작아질수

록 비표면적이 늘어나며 비발광 재결합이 일어날 가능성이 높아지게 되고

따라서 전자와 정공의 확산거리에 준하는 10 μm 이하의 마이크로 LED에

서 특별히 내부양자효율이 떨어지는 것이다.

마이크로 LED의 내부양자효율을 개선하기 위한 연구개발도 지속

되고 있다. Apple은 in-situ 에칭으로 표면 손상과 오염을 최소화하고

passivation layer를 에피 성장시켜 표면부의 open bonding을 제거하는

방식을 제시하였다[27]. 또한 VueReal도 최근 2~3 μm 크기의 마이크로

LED의 효율을 일반적인 크기의 LED의 효율의 80% 수준까지 끌어올리는

결과를 발표하기도 하였다.

그림 3-27. Apple의 내부양자효율 개선 기술 [9, 27]

3. 컬러 구현 기술

마이크로 LED 디스플레이에서 RGB 3색 화소를 구현하기 위해

기본적으로 3색 LED 칩을 각각 이용하는 방식이 가장 먼저 고려되었다.

- 62 -

LED의 발광 스펙트럼은 매우 sharp하여 FWHM(Full width at half

maximum)이 20~30 nm 정도 밖에 되지 않아 컬러 필터 없이도 REC

2020의 90% 이상을 구현할 수 있다. 이는 기존 디스플레이가 50~70% 수

준인 것에 비교할 때 3색 LED 칩을 이용하는 방식이 색 구현영역 측면에

서 매우 우수함을 말해준다. 그러나 이 방식은 몇 가지 문제점을 안고 있

다.

그림 3-28. 백색 LED와 RGB LED의 발광 스펙트럼[22]

LED의 발광파장 즉 색은 사용된 반도체 소재에 따라 달라진다.

LED TV나 LED 조명에 가장 많이 사용되었던 청색 LED는 기본적으로

GaN 계열의 조성을 갖는데, 녹색도 같은 계열로 구현가능하다. 그러나

적색의 경우 GaP 계열로 바뀌면서 물성이 크게 달라지고 그로 인해 생산

공정과 칩의 성능에도 차이가 발생된다. 먼저 GaN 기반의 청색과 녹색

LED의 경우 사파이어나 실리콘 기판에서 성장되는 것에 비해, 적색 발광

AlGaInP는 GaAs 기판에서 성장된다. 따라서 에피성장 공정은 물론

wafer processing, 모듈화 등의 모든 공정이 각기 달라 복잡하게 되며 이

는 공정비용을 증가시키는 요인으로 작용한다. 또한 소재가 달라짐으로

인해 각 색깔의 칩마다 전기적 특성과 효율이 다른데, 특히 녹색 LED의

경우 청색과 적색에 비해 양자효율이 낮은 편이다. 또한 각 색깔마다 시

간과 온도에 따른 열화(degradation) 속도가 달라 색 안정성이 떨어진다.

원료 수급 측면에서도 LED 생산 업체 중 매우 일부만 두 가지 모두를

- 63 -

공급하고 있어 제약이 있다.

표 3-8. LED 조성별 발광 파장[22]

이런 이유로 몇몇 업체들은 기존 LED 조명과 LED TV에서와 마

찬가지로 청색 LED와 색변환 물질을 이용하는 방식으로 마이크로 LED

디스플레이를 구현하려는 시도를 하고 있다. 이를 구현하는 방식은 구체

적으로 ① 청색과 녹색 LED는 그대로 사용하되 적색을 청색 LED와 적색

색변환 물질을 이용하여 구현하는 방법, ② 기존 디스플레이와 조명에서

주로 고려되었던 청색 LED와 녹색, 적색 색변환 물질을 이용하는 방법,

③ UV LED와 청색, 녹색, 적색 색변환 물질을 이용하는 방법 등이 있다.

색변환물질을 이용하는 방법은 디스플레이의 제어를 용이하게 하며 상대

적으로 안정적인 화질을 구현할 수 있게 해준다.

- 64 -

그림 3-29. 마이크로 LED 디스플레이의 컬러 구현 방식[9]

LED 기반의 조명과 디스플레이 기술이 발전하면서 형광체와 양

자점 등 색변환 물질에 대한 연구는 상당한 진전을 이뤄왔다. 이로 인해

다양한 조성과 안정적인 물성의 색변환 물질이 소개되어 왔고 이를 통해

3색 LED 칩을 각각 이용하는 방법에 비해 색 안정성이 높은 백색 LED

소자가 구현되어 왔다. 초기 LED TV에는 청색 LED와 YAG계열 혹은 실

리케이트 계열의 황색 형광체를 이용하여 백색 BLU(Backlihgt Unit)을 구

현하였으나 녹색과 적색 영역에서의 발광 강도가 낮아 컬러필터 통과 시

색구현영역이 REC 2020 표준 대비 50% 수준에 그쳤다. 그리고 컬러필터

의 윈도우를 고려하여 선택된 녹색과 적색 형광체를 이용하는 방법으로

REC 2020 65% 수준까지 끌어올릴 수 있었다.

- 65 -

그림 3-30. 초기 백색 LED BLU 스펙트럼(Nanosys)[28]

LED 칩에서 발생된 청색광에 의해 효율적으로 발광하는 녹

색, 적색 형광체는 주로 질화물, 실리케이트, 플로라이드 계열이 개

발되어 있다[2-4]. 이들은 무기물로써 열과 수분에 대한 안정성이

높고 발광 효율도 우수하며 생산 공정이 비교적 단순하여 가격도

저렴하다. 그러나 이들 무기물 분말 형광체들은 입자의 크기가

10~50 μm 수준이다. 마이크로 LED 디스플레이의 화소 크기가 10

μm 내외인 것에 비하면, 일반적인 벌크 분말 형광체를 이용하여 패

터닝된 광변환물질 층을 구현하는 것은 매우 어렵다. 마이크로

LED 디스플레이에 적합한 수백 nm 크기의 입도를 갖는 형광체를

확보하기 위해서는 벌크 분말 형광체를 분쇄하거나 용액 공정을 통

해 제조되어야 한다. 그러나 형광체의 발광 효율은 결정질의 크기

가 줄어들고 표면 결함이 늘어날수록 급격히 저하되는데, 형광체

입자의 크기를 줄이는 과정에서 이러한 현상이 나타날 개연성이 매

우 높아 마이크로 LED 디스플레이에 적용하는 것은 한계가 크다.

- 66 -

그림 3-31. LED용 YAG 형광체(Force4)와 SEM image(Song et al.) [29]

반면 양자점은 2~10 nm 수준의 입자 크기를 갖고 양자효율

이 높아 마이크로 LED 디스플레이용 광변환물질로 적합한 편이다.

양자점은 비싼 용액 공정, 정밀한 입자 크기 제어 문제, Cd 등 독

성 물질 사용, 대량 생산의 한계, 분산 및 필름 제작 등의 이슈로

인해 상용화에 제약이 있어 왔다. 그러나 최근까지 지속적인 기술

혁신을 바탕으로 현재 LED TV에서 적색 색변환물질로 Cd-free 양

자점이 활용되고 있으며 이를 통해 REC 2020 기준 91%까지 달성

한 바 있다. 양자점은 입자의 크기에 따라 발광 파장을 조절할 수

있고, 양자효율이 높으며, 발광스펙트럼이 좁고, decay time이 짧고,

입자에 의한 빛의 산란이 적다는 장점이 있다. 그러나 무기물 형광

체에 비해 열 안정성과 광 안정성이 낮아 구동 중 발광 효율이 떨

어지며, 수분과 산소에도 취약하다. 따라서 QD Vision과 Nanosys

등 디스플레이용 양자점 전문 기업들은 양자점을 칩 위에 실장하지

않고, Glass tube나 필름 형태의 구조물에 양자점을 분산시킨 후 칩

으로부터 분리하여 사용하는 방식을 제안해오고 있다. 그러나 마이

크로 LED 디스플레이에서는 칩과 색변환물질 층과의 거리가 더 가

까워서 양자점의 안정성 개선을 위한 노력이 많이 요구된다.

- 67 -

그림 3-32. 양자점의 발광 스펙트럼(Nanosys QDEFTM)[28]

아래 표에 나타낸 바와 같이 형광체와 양자점 모두 장단점이 있

다. 양자점이 안정성과 가격 측면에서는 불리하지만 근본적으로 입자 크

기가 작고 발광 스펙트럼이 좁고 decay time이 짧다는 점에서 마이크로

LED 디스플레이에 상대적으로 적합하다고 볼 수 있다.

표 3-9. 색변환물질 비교[9]

- 68 -

기존의 백색 LED는 청색 LED 칩 위에 형광체 등 색변환 물질을

직접 실장하여 구현될 수 있었지만 마이크로 LED는 크기가 작아 이와 같

은 방식에 한계가 있다. 따라서 마이크로 LED 디스플레이의 화소 크기에

맞춰 패터닝 된 색변환 물질 층이 요구된다. 이를 위해 잉크젯 프린팅, 진

공 증착, lithography 방식을 고려해 볼 수 있다. 잉크젯 프린팅 방식은

대만 ITRI가 마이크로 LED 어레이에 양자점 용액을 프린팅하는 방식을

제안한 바 있다. Han 등도 최근 aerosol jet 방식으로 UV LED 칩 위에

RGB 양자점을 각각 도포하여 마이크로 LED 디스플레이를 구현할 수 있

음을 소개한 바 있다[30].

그림 3-33. RGB 양자점을 이용한 마이크로 LED 디스플레이 제작 공정 [30]

양자점과 유사하게 양자우물(quantum wells)을 이용하는 개념도

소개되고 있다. 미국의 VerLASE사는 형광체와 양자점을 이용하는 기존

방식의 문제를 해결하기 위해, ZnSe, CdTe 등 적색과 녹색 발광 양자우

물 주변에 공진 공동(resonator cavity)을 포함하는 광변환 박막구조를 제

안하였다[31]. 동사는 입도 균일도가 매우 중요한 양자점은 용액 공정을

통해 합성되어 신뢰성이 떨어지는 반면, 자신들의 양자우물은 LED의 반

도체 층을 증착하는 MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition)

장비를 이용하여 구현할 수 있으므로 확장성이 좋고 성능이 안정적이라고

주장하였다.

- 69 -

그림 3-34. ChromoverTM Technology(VerLASE Technologies)[14]

색변환물질 보다는 패터닝이 상대적으로 용이한 컬러필터를 이용

하는 방식도 고려해 볼 수 있다. 이 방식은 색변환물질 층과 청색 혹은

UV LED가 조합되어 백색광을 내고 각 서브 픽셀은 컬러필터를 이용하여

색을 구현하는 방식이다. 대표적으로 Hiphoton사가 이러한 방식으로 마

이크로 LED 디스플레이를 구현하는 특허를 출원한 바 있다[32]. 이 방식

은 서브 픽셀을 구현하는 공정을 단순화 할 수 있지만, 발광된 빛이 컬러

필터에 의해 흡수되거나 다른 색변환물질에 의해 재흡수되는 등의 문제로

디스플레이 효율이 저하될 수 있다.

그림 3-35. 컬러필터를 이용한 마이크로 LED 디스플레이의

컬러구현(Hiphoton)[32]

- 70 -

제 4 장 마이크로 LED 디스플레이 시대를 준비하며

마이크로 LED 디스플레이 시장은 아직 열리지 않았고 기술적인

불확실성이 많은 것이 사실이다. 그러나 우리나라가 주도권을 갖고 있는

OLED의 지위를 충분히 위협할 만한 성능 스펙을 보일 것임에는 틀림없

다. 이미 중국 BOE가 올해 10월부터 모바일용 OLED 패널을 생산할 계획

이며 Apple과의 공급계약을 추진하고 있다는 소식이 전해오고 있다. LG

디스플레이와 JDI(일) 이외에 BOE까지 OLED에 대한 일정 수준의 기술력

을 확보하면서, 현재 OLED 시장점유율 90%에 육박하는 삼성전자의 독주

체제에도 제동이 걸리고 있는 것이다. 따라서 마이크로 LED 디스플레이

에 대한 해외 기업들과 대학·연구소들의 움직임을 결코 간과해서는 안 된

다. 그들은 이미 앞으로 곧 닥칠 특허 전쟁의 무기를 차곡차곡 쌓아가고

있다. 반면 앞서 살펴본 것처럼 우리나라는 논문 특허 실적만 보더라도

양적, 질적 모든 측면에서 부족한 실정이다.

마이크로 LED 디스플레이에 대해서는 아직 최적의 공정기술이

정해지지 않았다. 양자효율 극대화를 위한 칩·모듈·디스플레이의 구조 설

계, 에피 성장, 칩 소형화, 대량 전사 등에 수반되는 공정기술, 이를 뒷받

침하기 위한 재료의 선택과 장비의 성능 개선 등 해결해야 할 문제는 많

고 앞으로 등장할 수 있는 신기술도 많을 것이다. 세부 응용분야에 따라

서도 사용되는 소재와 공정도 달라질 수밖에 없다. 그만큼 아직 해 볼 것

이 많다는 것이다. 아직 시간도 남아있다. 실제 현재 가장 큰 기술적 이슈

인 전사 및 조립 기술만 보더라도 앞서 상세히 언급한 것처럼 매우 다양

한 접근법이 시도되고 있다. 그리고 전사 및 조립 기술을 대체하기 위해

LETI는 Si-CMOS 위에 마이크로 LED를 hybridization하는 방법을 제시하

였고, Lumiode, Osram, NthDegree사 역시 LED 어레이 위에 직접 TFT를

integration하는 방법을 제시한 바 있으며 그 밖에도 많은 기업들이 다양

한 방식의 공정 기술을 내놓고 있다. 즉 아래 우측 그림과 같이 back

plane 혹은 front plane 위에 반대 plane을 직접 성장시키는 접근법들도

제시되고 있는 것이다. 컬러 구현 기술에 대해서도, 기존 형광체의 엄밀한

입도·입형 제어 혹은 친환경 퀀텀닷 소재에 대한 보다 저렴한 양산 기술

력이 확보된다면, 앞서 상세히 설명했던 바와 같이 색안정성을 이유로

- 71 -

LED TV에서처럼 RGB 3색 LED 칩이 아닌 청색 LED와 색전환 물질의

조합으로 화소가 구현될 수도 있다.

그림 4-1. TFT back plane과 LED 어레이를 결합하는 다양한 접근법 [33]

그림 4-2. Lumiode사의 소자 구조 [33]

앞서 언급한 바와 같이 해외에서는 현재 산학 연계 기반의 창업

기업들이 마이크로 LED 디스플레이 기술혁신을 주도하고 있다. 대만의

공공 연구소인 ITRI가 대만 관련 산업 전반의 기술 혁신을 주도하고 있는

것도 분명 좋은 귀감이 된다. 과거 Nicha 사의 백색 LED 관련 원천 기술

로 LED 조명 시장에서 겪었던 어려움을 생각한다면, 국내 관련 대학·연

구소에서는 마이크로 LED 디스플레이에 대한 원천 기술 확보에 매진해야

할 것으로 보인다. 국내 LED 업계에서도 침체된 LED 산업의 새로운 성

장동력으로써 마이크로 LED에 주목할 필요가 있다. 또한 소재·장비를 비

롯하여 LED·디스플레이 산업의 중견·중소기업들 역시 관련 공정 기술력

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을 확보해 나가야 할 것으로 판단된다.

한국산업기술평가관리원에 따르면 우리나라의 마이크로 LED 관

련 기술수준은 세계 최고 수준 대비 평균 83% 수준이며 기술격차 기간은

2.6년 수준으로 분석되었다[34]. 그리고 국내에서 LED 산업가치가 저평가

되면서 최근 LED 관련 투자가 미흡했기 때문에 선진국과의 기술격차가

벌어지고 있다고 그 이유를 꼽았다. 정부는 최근 LED 융합산업 허브구축

사업의 일환으로 마이크로 LED 산업을 육성할 계획인데, 산학연의 긴밀

한 협력과 기술혁신을 촉진하기 위한 정부의 지원도 장기적인 관점에서

끈기 있게 지속되어야 할 것이다. 모두의 관심과 지혜를 모아 곧 열리게

될 마이크로 LED 디스플레이 시대를 전략적으로 대비해야 할 때이다.

그림 표-1. 세부 분야별 선진국 대비 기술격차 [34]

- 73 -

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