"생산량과 수율 더욱 높여야 경쟁력 있어"
대형 디스플레이 시장에서 마이크로LED가 올해부터 매년 3배씩 성장해 2026년 글로벌 매출이 45억달러(약 5조 3500억원)에 달할 것이란 전망이 나왔다. 다만 낮은 양산기술과 수율 문제과 극복과제로 제시됐다.
시장조사업체 트랜드포스는 20일 대형 디스플레이 시장에서 올해 글로벌 마이크로 LED 분야 매출이 5400만달러(약 643억원)에 달할 것이라고 전망했다.
시장규모는 꾸준히 늘어날 예정이지만 극복해야 할 난관도 존재한다. 트랜드포스는 마이크로 LED를 탑재한 대형 디스플레이가 "수많은 칩을 사용하고 클린룸이 필요한데다가, 검사 및 유지보수가 매우 엄격해 생산 비용이 크게 증가했다"며 "칩 비용과 백플레인 · 구동 · 대량 전사(Transter)로 구분되는 3가지 핵심적인 기술 문제를 해결하는 것이 중요한 과제"라고 밝혔다.
트랜드포스에 따르면 마이크로 LED 전사 기술은 크게 픽앤플레이스(pick and place)와 레이저 전사 기술로 나뉜다. 픽앤플레이스 기술의 시간당 전사 속도(UPH)는 700만개다. 1시간 동안 기판에 칩을 700만개 부착할 수 있다는 뜻이다. 레이저 전사 기술의 UPH는 1200만개다. 트랜드포스는 대량양산을 위해서 최소 2000만개 이상의 UPH와 99.999%의 수율 달성이 필요하다고 말한다. 여기서 픽앤플레이스는 LED 칩을 여러개씩 묶어 기판에 붙이는 방식이다. 레이저 전사 방식은 필름 위에 마이크로 LED 칩을 올려놓고 필름 뒤에서 레이저를 쏴 기판에 붙이는 방식이다.
트랜드포스는 마이크로 LED 기술 발전을 촉진하기 위해 능동 매트릭스(AM) 설계의 중요성을 강조했다. 트랜드포스는 수동 매트릭스(PM) 드라이브 설계는 구조가 복잡하고 회로 부품을 배치할 때 더 넓은 영역이 필요하기 때문에 화소 간격(픽셀 피치) 0.625㎜ 미만의 디스플레이 대량생산이 어렵다고 말한다. 트랜드포스는 PM 방식의 이러한 특징으로 인해 마이크로 LED보다 화소 간격이 0.625㎜ 이상인 미니 LED에 적합하다고 덧붙였다.
PM 방식은 디스플레이 가로/세로 방향에 순서대로 전압을 가해서 빛을 내는 방식이다. AM 방식은 각 픽셀에 박막트랜지스터(TFT) 소자와 전극을 개별로 매칭해서 픽셀을 제어한다. 전극이 각 픽셀에 해당하는 정보를 저장해 1프레임 동안 유지할 수 있어 더욱 정확한 표현이 가능하다. PM 방식보다 응답속도도 빨라서 대형 패널에 적합하다.
트랜드포스는 유리 금속화 및 측면 연결 기술도 중요하다고 말한다. 마이크로 LED는 워낙 많은 칩이 필요하기 때문에 칩이 장착된 모듈 여러 개를 이어붙이는 식으로 만든다. 이때 모듈간에 신호를 정확하게 주고받기 위해 모듈 간격을 정확하게 맞추고, 모듈 측면의 배선을 서로 이어주는 기술이 중요하다. 이 기술을 위해 얇은 유리 기판이 사용되는데, 트랜드포스는 유리 금속화 기술의 수율을 높여 비용을 최적화해야만 마이크로 LED가 대형 디스플레이 제작 기술의 주류로 자리잡을 수 있다고 말한다.
한편, 마이크로 LED는 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 LED 칩을 발광원으로 사용하는 디스플레이다. 아주 작은 크기의 칩을 디스플레이에 촘촘하게 부착해야 하는 만큼 생산에 필요한 요구 기술 수준이 매우 높다. 4K(3840x2160) 해상도 디스플레이 하나를 만드는데 각 픽셀당 3개(R/G/B)의 LED를 사용해서 총 2488만여개의 LED 칩이 필요하다. 가격도 억대를 호가한다.
