[첨단 헬로티]

마이크로 LED는 TV 시장 뿐 아니라 다양한 웨어러블 기기, 자동차, 무선통신, VR 등 여러 분야에서 광범위하게 활용될 수 있는 기술로 각광받고 있다. 이런 이유로 삼성, LG 등 기존의 디스플레이 업체 뿐 아니라 애플, 구글 등이 새롭게 마이크로 LED 기술 투자에 나서고 있는 이유다. 

애플, 구글 - 디스플레이 시장 진출 

스마트폰 시장에서 애플이 새로운 기술을 탑재하고, 선보일 때마다 업계의 많은 주목을 받고,  다른 경쟁사들도 그 기술을 자사의 스마트폰에 적용하며 따라가는 편이다. 이에 연장선으로 2014년 애플이 마이크로 LED 업체 럭스뷰 테크놀러지(Ruxvue Technology) 인수건은 업계의 큰 주목을 받았고, 이는 전체 업계의 마이크로 LED 기술 개발 투자를 앞당기는 계기가 됐다. 애플이 인수한 럭스뷰 테크놀러지는 기존의 수평형 타입(Lateral-type)의 LED 구조가 아닌 수직형 타입(Vertical-type)의 LED 구조를 적용하고 있다. 이를 바탕으로 애플은 마이크로 LED의 전사(Transfer) 기술로 상용화를 앞당기기 위해 세계 최대의 반도체 위탁생산(파운드리) 기업인 대만의 TSMC와 기술 협력을 진행 중이다. 2016년 4분기에 미국 특허청(USPTO)에 등록된 마이크로 LED 설계 및 생산 관련 특허의 10여 건 중에서 6건이 애플이 등록한 것으로 확인되는 등 애플은 2016년에 총 13건의 핵심특허를 확보 중이다. 

반도체 시장조사기관 욜(Yole)에 따르면 “애플을 포함한 소수의 회사만이 광범위한 마이크로 LED IP 포트폴리오를 보유하고 있다. 이들은 마이크로 LED 디스플레이가 대량 생산에 들어갈 경우 복잡한 라이센싱과 합법적인 전쟁이 일어날 것을 예측하고, 대비를 위한 목적으로 핵심 기술 특허를 중요시 하고 있다”고 말했다. 

애플은 마이크로 LED를 애플워치와 AR(증강현실) 웨어러블 장치용 실리콘 기반 백플레인 마이크로LED 디스플레이와 TFT 기반 백플레인 대형 마이크로 LED 패널로 맥북이나 그 이상 크기가 필요한 제품에 탑재할 예정이다. 업계에서는 애플워치용 마이크로LED 패널은 2018년 하반기 또는 2019년 양산을 시작할 예정이고 대형 패널은 2019년 이후 생산에 들어갈 것으로 전망하고 있다. 

구글도 마이크로 LED를 활용함으로써 새로운 ‘구글 글래스’의 재기를 노리고 있다. 이와 관련해 구글은 2017년에 마이크로 LED 기반의 소형 디스플레이를 양쪽 안경 렌즈에 모두 탑재한 새 구글 글래스 도면을 공개했다. 기존의 구글 글래스는 오른쪽 안경 상단에 모니터 화면 역할을 하는 출력용 프리즘(Prism)을 장착한 형태의 기기였으나, 마이크로 LED를 탑재한 새로운 구글 글래스는 시중에서 흔히 볼 수 있는 안경과 거의 동일한 형태를 띠었다. 마이크로 LED의 투명도를 활용하면 기존의 구글 글래스 디자인이었던 거추장스러운 프리즘 없이 실제 안경과 같은 스마트 글래스를 만들 수 있게 된다. 

▲ 애플과 럭스뷰의 마이크로 LED 포트폴리오, 자료: Yole, 2018년

▲ 마이크로 LED 기반의 구글 글라스 도면

디스플레이 패널 업계 - 마이크로 LED로 고화질 TV 양산 

일본의 소니(SONY)는 일찌감치 마이크로 LED를 활용한 고화질 TV 개발을 크래디스(CLEDIS)라는 이름으로 추진했다. 그 결과물로 2016년 6월 디스플레이 전시회 Infocomm 2016에서 ‘크리스탈 LED 디스플레이’를 발전시킨 400인치 2세대 마이크로 LED 디스플레이 제품을 공개해 주목받았다. 앞서 소니는 CES 2012 전시회에서 크리스탈 TV라는 이름으로 레드, 그린, 블루 LED를 이용해 55인치 마이크로 LED TV를 구현한 바 있다. 

삼성전자도 영상디스플레이(VD)사업부, 종합기술원을 중심으로 마이크로 LED에 대해 연구 개발 중에 있으며, 2015년 미국 LED 디지털 사이니지 전문업체 ‘예스코(YESCO)’를 인수해 LED 사업을 확장하고 있다. 이를 바탕으로 삼성은 TV용 대형 디스플레이 분야에 마이크로 LED 기술 도입에 성공해 2018년 초 미국 라스베이거스에서 열린 ‘CES 2018’에서 146인치 마이크로LED TV ‘더월(The Walll)’을 공개했다. 삼성전자는 이 제품을 올해 하반기부터 본격적으로 시장에 내놓는다는 방침이다. 

▲ 삼성전자 146인치 마이크로LED TV ‘더월(The Walll)’

LG디스플레이 역시 마이크로 LED 기술 도입을 준비해왔다. 지난 3월 30일 LG전자는 유럽연합 지식재산권사무소(EUIPO)에 XμLED, SμLED, XLμLED이란 이름으로 스마트폰용 마이크로 LED 상표권을 출원했다. LG전자는 스마트폰을 시작으로 향후 TV 시장까지 마이크로 LED 기술을 확대해 나갈 계획이다. 

디스플레이 시장에서 무섭게 성장하고 있는 중국의 홍하이(폭스콘) 또한 최근 OLED 대신 대형 LCD와 마이크로 LED 분야에 기술 개발 역량을 집중하고 있다. 폭스콘은 2017년 5월 샤프와 공동으로 마이크로 LED 기술을 보유한 벤처기업 이룩스(eLux)를 2700만 달러에 인수함으로써 마이크로 LED 기술 확보에 성공했다. 이번 인수에는 샤프(31.82%)를 비롯해 폭스콘의 자회사인 사이버넷벤터캐피탈(45.45%), 이노룩스(13.64%), AOT(9.09%)가 참여했다. 이룩스는 샤프의 전 임직원이 2016년 10월 미국에 설립한 기업이며, VR과 VR 기기를 위한 마이크로 LED 기술에 초점을 맞추고 있다. 

또 아직 정식 마이크로 LED는 아니지만 중국의 BACO사는 320x180 픽셀로 된 하나의 패널을 6x6 패널로 이어 붙여서 1920x1080 full HD(2K) 해상도를 구현하는 55인치 LED 픽셀 TV를 상용화했다. 사용된 LED의 칩 크기는 100μm 이하 수준은 아니지만 수십 마이크로 수준으로 작게 제잘될 경우 더 높은 해상도로 구현할 수 있다는 점이 주목된다. 

자동차, 특수 섬유, 웨어러블 시장도 가능성 높다 

자동차 시장에서도 LED를 마이크로 LED로 전환을 위한 개발이 한창이다. 독일의 헬라, 인피니언, 오스람, 프라운호퍼 연구소는 공동으로 기존 24개에서 1024개 마이크로 LED 배열로 성능을 향상시킨 결과를 발표했다. 또 국내기업인 루멘스는 마이크로 LED 기술에 기반한 자동차용 헤드업디스플레이(Head-Up Distply, HUD) 제품을 양산할 계획이다. 이를 시작으로 루멘스는 업용 대형 디스플레이(사이니지) 시장으로 확대할 계획이다. 루멘스는 CES 2017에서 0.75인치의 HD(1280x720)급 마이크로 LED 디스플레이 모듈을 공개했고, CES 2018에서는 픽셀 간 간격이 0.8mm에 불과한 139인치 초고선명(UHD, Ultra High Definition) 마이크로 LED 디스플레이를 선보여 주목받았다. 

▲ 자동차 헤드업디스플레이(HUD), 자료: TI

또 루멘스는 지난 4월 인도 디스플레이 업체에 ‘마이크로 LED 디스플레이 모듈(MLD)’ 공급계약을 체결해 인도 공공 시장에 본격 진출한다고 밝혔다. 루멘스의 마이크로 LED 디스플레이 모듈은 인도 디스플레이 전문기업에 제작하는 348인치 초대형 디스플레이 ‘사이니지’에 탑재되고, 이 사이니지는 인도지방시청 종합상황실 등에 설치될 예정이다. 

▲ 루멘스가 개발한 0.57인치 마이크로LED

마이크로 LED는 특수 섬유에도 활용된다. 네덜란드 필립스 루마리브(Philips Lumalive)는 유연 기판 상에 RGB LED를 형성해 직물 사이에 20cm × 20cm 크기의 섬유 디스플레이를 구현했다. 이는 LED 보호를 위한 방수코팅(Water repellent) 섬유로 둘러 싼 기술로 USB 연결이 가능하다. 또 영국의 큐트서킷(CuteCircuit & Ballantine)은 초박형 RGB LED 디스플레이를 내장해 ‘tshirtOS’라는 셔츠를 판매하고 있다. 이 특수섬유 셔츠는 모바일 앱을 통해 디스플레이 프로그래밍, 세탁 가능, USB를 통한 충전, 카메라 키트 등 기능을 제공함으로써 가장 완성도가 높은 의류 일체형 기술을 선보였다고 평가받고 있다. 

국내 기업인 코오롱은 전도성 섬유와 발열하는 섬유 소재와 광섬유를 이용해 빛을 외부로 내보내는 기술을 개발했고, 이 기술이 적용된 스마트 재킷을 출시했다. 이런 LED 시스템을 의복에 탑재하면 야간 산행과 위급상황 시 위치 파악이 용이해 진다. 

▲ LED 디스플레이가 내장된 큐트서킷의 ‘tshirtOS’

결론 

차세대 디스플레이의 또 다른 대안으로 부각되고 있는 마이크로 LED는 지금부터 체계적인 투자를 통해 육성할 필요가 있다. 마이크로 LED 디스플레이의 경쟁력은 소재, 부품, 장비 등 기존 산업과의 융합을 통한 유연화와 집적화 기술, 고품질 저원가의 공정기술의 개발이 핵심이다. 이는 특정 대기업이나 기관만으로는 힘들며, 정부의 적극적인 지원을 통해 전문 연구기관, 대학, 기업 등 산학연이 연계해 소재, 부품, 장비, 시스템 기술이 어우러진 생태계 전반에 대한 기반 구축을 추진할 필요가 있다. 

한국전자통신연구원은 “한국은 기술개발이 다소 늦기는 하였으나, BLU 등에서 축적된 노하우와 세계 최고의 TFT, 반도체 기술을 기반으로 R&D와 투자에 적극 나선다면 주도권 확보의 가능성은 충분할 것으로 판단된다”고 전했다. 

또 시장기관 욜(Yole)의 애락 비레(Eric Virey) 박사는 “마이크로 LED는 현재 120개가 넘는 회사가 참여하고, 모든 주요 기업에서 노력이 가속화되면서 산업이 빠른 속도로 발전하고 있는 중이다. 특히 애플, 샤프, 페이스북, 폭스콘, 구글, 인텔, 삼성 등의 최근 투자로 인해 업계는 마이크로 LED에 대한 관심이 급증한 상태다. 누가 처음으로 시장에 양산제품을 내놓을지는 두고 봐야한다”며 “마이크로 LED 기술을 확보하는 것은 빠른 성장의 지름길이 될 것”이라고 말했다. 

* 본 글은 <마이크로 LED가 대세인 이유? 제4차산업 적용 가능성 무궁무진 ①>에 이어지는 기사다.