마이크로 LED 기술동향과 시장전망
2019-02-11
org.kosen.entty.User@4dab3b68
김영덕(ydk531)
마이크로 LED 기술동향과 시장전망
김영덕 Ph.D, ydkim@wsu.ac.kr
한국산업기술진흥협회 ReSEAT 프로그램 전문위원
Key words
Micro LED, OLED, LCD, GaN, Transfer
마이크로 발광다이오드, 유기발광다이오드, 액정표시장치, 질화갈륨, 전사
1. 서언
1962년 최초의 가시광선 LED(light-emitting diode)가 개발된 이래, 1990년대 초 InGaAIP를 이용한 고휘도 개발과[1], 니치아(Nichia) 연구원이었던 나카무라(Nakamura: 2014년 노벨 물리학상 수상) 1993년 12월 청색 LED를 실용 제품화하는 발명을 하였다. 나카무라는 원플로우 MOCVD[1]로 연구하는 동안 수많은 실패를 거듭하며 MOCVD 장비를 개조하여 투플로우 MOCVD를 개발하여 GaN(질화갈륨) 화합물 반도체를 사용한 세계 최초 브레이크 스루(기술혁식) 이루었다. 이 발명으로 백색 LED 조명 개발의 열쇠가 되어 비약적인 발전으로 다양한 분야에 응용되고 있다[2]. 2000년대에 들어서면서 LED는 이제 인간 생활 속에 깊이 자리잡기 시작하였고 최근에는 휴대폰의 액정 표지 소자, 옥외용 대형 디스플레이 전광판, 교통 신호등, 자동차 부품, TV를 중심으로 한 가전제품, 일반 가정이나 사무실에서 사용되는 조명영역 등 모든 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다[1].
특히 2005년 이후 전광 효율이 급격히 증가하면서부터 디스플레이 산업의 LCD 백라이트 유닛으로서 거대 규모의 시장이 형성되었고, 조명 산업에서는 에너지 절약에 대한 우수성 입증과 가격하락이 가속화되면서 향후 2030년까지 LED 조명의 보급과 발전이 꾸준히 증가할 것으로 예측된다. 그러나 현재, 국내 LED 산업은 중국 등과 같은 후발주자들의 범국가적인 투자와 산업육성 정책에 의해 글로벌 시장경쟁이 심화되면서 국내기업들의 가격 경쟁력은 한계에 봉착하였고, 정부차원의 투자 지원마저 위축된 상황에 이르고 있다. 이러한 어려운 상황을 돌파할 수 있는 신시장 창출을 위해 차세대 디스플레이, 의료/바이오, 통신, 자율주행기기, 섬유, 농수산 분야 융복합기술 개발이 요구되고 있다.
최근, LED의 크기조절의 자유도, 유연한 특성, 선택적인 발광 파장의 효과를 응용한 수많은 연구논문이 발표되고 있다. 조명용으로 쓰이는 LED는 주로 1,000 µm X 1,000 µm의 크기이다. 이러한 LED의 면적을 1/100 이하로 줄이면 머리카락 두께 정도인 100 µm X 100 µm 크기가 되는데, 이러한 LED를 마이크로 LED라 한다. 이러한 마이크로 LED는 스트레처블 기판 및 유연기판, 3차원 구조의 기판에 실장 할 수 있게 되어 웨어러블 디스플레이, 피부 부착형 의료기기, 반도체 장비, 자율주행센서 및 빅데이터 서비스용 광원 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있다[3].
본고에서는 이러한 마이크로 LED에 대한 이해와 기술개발 동향 및 시장 전망에 대하여 고찰해보고자 한다.
2. 마이크로 LED의 이해
2.1. 마이크로 LED란?
마이크로LED(MicroLED, micro-LED, mLED, µLED)는 새로 출현하는 평판 디스플레이 기술이다. 이름에서 알 수 있듯이 마이크로LED 디스플레이는 개개의 화소 요소를 이루는 미시세계 LED 배열로 구성되어 있다. 보편화된 LCD 기술과 비교할 때 마이크로LED 디스플레이는 더 나은 대비, 응답 시간, 에너지 효율성을 제공한다.
OLED와 함께 마이크로LED는 스마트워치, 스마트폰과 같이 크기가 작고 에너지가 적은 장치에 주 목적을 둔다. OLED와 마이크로LED는 전통적인 LCD 시스템에 비해 에너지 요구량이 상당히 더 적은 편이다. OLED와 달리 마이크로LED는 전통적인 GaN LED 기술에 기반을 두고 있어서 OLED가 내는 총 광량 대비 30배 이상 더 밝은 밝기를 제공할 뿐 아니라 lux/W 면에서도 효율성이 더 좋다. 또, OLED의 짧은 수명으로 인한 문제가 없다[4].
김영덕 Ph.D, ydkim@wsu.ac.kr
한국산업기술진흥협회 ReSEAT 프로그램 전문위원
Key words
Micro LED, OLED, LCD, GaN, Transfer
마이크로 발광다이오드, 유기발광다이오드, 액정표시장치, 질화갈륨, 전사
1. 서언
1962년 최초의 가시광선 LED(light-emitting diode)가 개발된 이래, 1990년대 초 InGaAIP를 이용한 고휘도 개발과[1], 니치아(Nichia) 연구원이었던 나카무라(Nakamura: 2014년 노벨 물리학상 수상) 1993년 12월 청색 LED를 실용 제품화하는 발명을 하였다. 나카무라는 원플로우 MOCVD[1]로 연구하는 동안 수많은 실패를 거듭하며 MOCVD 장비를 개조하여 투플로우 MOCVD를 개발하여 GaN(질화갈륨) 화합물 반도체를 사용한 세계 최초 브레이크 스루(기술혁식) 이루었다. 이 발명으로 백색 LED 조명 개발의 열쇠가 되어 비약적인 발전으로 다양한 분야에 응용되고 있다[2]. 2000년대에 들어서면서 LED는 이제 인간 생활 속에 깊이 자리잡기 시작하였고 최근에는 휴대폰의 액정 표지 소자, 옥외용 대형 디스플레이 전광판, 교통 신호등, 자동차 부품, TV를 중심으로 한 가전제품, 일반 가정이나 사무실에서 사용되는 조명영역 등 모든 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다[1].
특히 2005년 이후 전광 효율이 급격히 증가하면서부터 디스플레이 산업의 LCD 백라이트 유닛으로서 거대 규모의 시장이 형성되었고, 조명 산업에서는 에너지 절약에 대한 우수성 입증과 가격하락이 가속화되면서 향후 2030년까지 LED 조명의 보급과 발전이 꾸준히 증가할 것으로 예측된다. 그러나 현재, 국내 LED 산업은 중국 등과 같은 후발주자들의 범국가적인 투자와 산업육성 정책에 의해 글로벌 시장경쟁이 심화되면서 국내기업들의 가격 경쟁력은 한계에 봉착하였고, 정부차원의 투자 지원마저 위축된 상황에 이르고 있다. 이러한 어려운 상황을 돌파할 수 있는 신시장 창출을 위해 차세대 디스플레이, 의료/바이오, 통신, 자율주행기기, 섬유, 농수산 분야 융복합기술 개발이 요구되고 있다.
최근, LED의 크기조절의 자유도, 유연한 특성, 선택적인 발광 파장의 효과를 응용한 수많은 연구논문이 발표되고 있다. 조명용으로 쓰이는 LED는 주로 1,000 µm X 1,000 µm의 크기이다. 이러한 LED의 면적을 1/100 이하로 줄이면 머리카락 두께 정도인 100 µm X 100 µm 크기가 되는데, 이러한 LED를 마이크로 LED라 한다. 이러한 마이크로 LED는 스트레처블 기판 및 유연기판, 3차원 구조의 기판에 실장 할 수 있게 되어 웨어러블 디스플레이, 피부 부착형 의료기기, 반도체 장비, 자율주행센서 및 빅데이터 서비스용 광원 등과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있다[3].
본고에서는 이러한 마이크로 LED에 대한 이해와 기술개발 동향 및 시장 전망에 대하여 고찰해보고자 한다.
2. 마이크로 LED의 이해
2.1. 마이크로 LED란?
마이크로LED(MicroLED, micro-LED, mLED, µLED)는 새로 출현하는 평판 디스플레이 기술이다. 이름에서 알 수 있듯이 마이크로LED 디스플레이는 개개의 화소 요소를 이루는 미시세계 LED 배열로 구성되어 있다. 보편화된 LCD 기술과 비교할 때 마이크로LED 디스플레이는 더 나은 대비, 응답 시간, 에너지 효율성을 제공한다.
OLED와 함께 마이크로LED는 스마트워치, 스마트폰과 같이 크기가 작고 에너지가 적은 장치에 주 목적을 둔다. OLED와 마이크로LED는 전통적인 LCD 시스템에 비해 에너지 요구량이 상당히 더 적은 편이다. OLED와 달리 마이크로LED는 전통적인 GaN LED 기술에 기반을 두고 있어서 OLED가 내는 총 광량 대비 30배 이상 더 밝은 밝기를 제공할 뿐 아니라 lux/W 면에서도 효율성이 더 좋다. 또, OLED의 짧은 수명으로 인한 문제가 없다[4].