SUMMARY ｌ저자ｌ박영호 PD / 한국산업기술평가관리원 이인환 교수 / 고려대학교 디스플레이용 초소형 마이크로 LED 기술 동향 및 향후 추진 방향 목적 ★ 2018년 이후 가격 경쟁력을 무기로 중국의 LCD 디스플레이 시장 점유율이 한국을 넘어섰으며, OLED 분야에서도 중국이 집중 투자를 통해 시장 침투가 가속화됨. 따라서 국내 디스플레이 산업계에서는 고부가가치 창출이 가능한 고품질 디스플레이에 대한 선제적 개발을 통해 중국과의 기술격차를 벌리고, 고부가가치 시장을 선점하는 것이 국가적 현안으로 대두되고 있음 ★ 화합물반도체 기반 LED는 현재 조명의 광원으로 주로 사용되고 있지만, 다른 광원에 비해 높은 내구성, 소형화, 저전력화, 고휘도화, 초고속 동작이 가능하기에 디스플레이에서도 폭넓게 채용하고자 함. 기존에는 LCD의 BLU 광원으로 사용하였지만 최근 소형화로 디스플레이의 화소로 채용하고자 함. 그러나 칩 크기가 작아짐에 따른 양자효율 저하, 미세 픽셀에서 RGB 색상 구현, LED 화소를 구동 IC로 구동하는 기술 개발이 필요함 ★ 본 리포트에서는 차세대 디스플레이 핵심 광원 소자인 초소형 마이크로 LED 기술을 소개하고 이를 활용한 대형 TV 및 AR용 마이크로 디스플레이 기술 및 개발 방향에 대해 논의하고자 함 주요현황 ★ (AR 글래스 디스플레이용 마이크로 LED) LED는 수 마이크론 크기의 광원으로 제작이 가능하기에 AR 글래스용 디스플레이의 초고해상도 디스플레이에 적용하여 사용하고자 함. 우리 정부는 VR/AR 디바이스 핵심기술 개발 및 5G 기반 범국가적 추진체계 구축을 위해 민관 합동 「5G+ 전략위원회」 개최하여 기술 발전 방향 논의(과기부, 2019년 6월) - 영국의 Plessey는 4μm 크기의 GaN-on-Si 마이크로 LED에 양자점을 적용하여 RGB 화소를 구현하여 2019년 CES에서 공개하면서 AR 디스플레이로의 가능성을 입증. 미국에서는 2000년대 중반부터 AR 기술을 「10대 미래 핵심전략 기술」로 지정하여 투자해 왔으며, Facebook, Google, Microsoft 등 민간기업 중심의 연구개발 진행. 유럽에서는 「EU 7th Framework Program」을 수립하고 실감미디어 유관 서비스 핵심기술을 산·학·연 과제로 추진 - 국내에서는 삼성전자가 2019년 CES에서 20μm 크기의 질화물 반도체 마이크로 LED 기반 4K 해상도를 가진 75인치 TV 제품을 공개한 바 있으며, 수 μm 크기의 AR용 자체 발광형 디스플레이 디바이스 기술 개발도 산업부 과제로 진행 중임 - AR 글래스 디스플레이의 경우, 초소형 마이크로 LED 어레이로 구성된 프론트플레인을 CMOS 백플레인과 접합하기 위해 전사방법은 사용할 수 없고, 웨이퍼 결합 기술이나 10㎛ 이하의 고휘도 LED를 위한 직접 성장 기술과 같은 새로운 기술 개발이 필요 ★ (대형 TV용 마이크로 LED) 대형 LED 디스플레이는 소니가 모듈식 크리스탈 LED 디스플레이를 기술 개발, 사용화를 하고 있으며, 30~40μm 크기의 마이크로 LED를 적용한 70-100인치급 TV 개발은 삼성전자가 세계적으로 기술을 선도하고 있음. 삼성디스플레이는 2020년 초부터 길이가 5μm 이하이며 직경이 1μm 내외인 원통형의 InGaN/GaN 활성층 기반 초소형 마이크로 LED를 광원으로 적용하여 퀀텀닷 나노 발광다이오드(Quantum Dot Nano Light Emitting Diode : QNED) 디스플레이 기술 개발 착수 - 수 ㎛ 크기의 초소형 LED 디스플레이 제작을 위해서는 고균일 에피 웨이퍼 성장, 초소형 마이크로 LED 제작, 초소형 LED를 이용하여 화소 제작을 위한 잉크젯 프린팅을 이용한 전사, 유전영동 기반 정렬 및 어레이화 기술이 필요 시사점 및 정책제안 ★ 디스플레이 및 LED 기술에 대한 국내 연구진의 연구역량은 우수하나, 이 두 개 기술을 아우르는 융합기술, 초소형 LED 양자효율 향상 기술, 픽셀화 기술에 관한 연구는 상대적으로 약함 ★ 특히 AR 글래스시장은 2027년 연간 200조 원으로 예측되며, 메타버스를 구현하기 위한 핵심 기기로 부상 예상 ★ 야외에서도 사용할 수 있는 고휘도 AR 글래스용 마이크로 디스플레이는 휘도가 낮고 고정세화가 어려운 OLED 기술로는 개발이 힘들기에 초소형 LED 기반 AR 디스플레이는 OLED 시장을 보완하는 기술로 신시장을 창출하는 기술임 ★ 초소형 마이크로 LED는 고내구성, 고휘도, 빠른 응답속도 등의 장점을 갖고 있어 미래 디스플레이를 위한 화소로 적용할 수 있기에 추격국과의 기술 차별화를 위해 국가적 지원이 필요