마이크로 LED란?

마이크로 LED란 무엇인가요?

최근 마이크로 LED를 이용한 Micro LED Display가 크게 이슈가 되고있습니다. 그래서 마이크로 LED 디스플레이의 광원인 마이크로 LED에 대해서 칩 제조 기술 및 다양한 응용분야에 대해서 기술적인 면을 살펴보겠습니다.

마이크로 LED가 전세계적으로 향후 미래 광원, 디스플레이로 급부상하고 있습니다.

차세대 디스플레이로 마이크로 LED가 급부상하고 있습니다.

미국 애플사에서는 마이크로 LED 전문업체인 럭스뷰 테크놀러지(Ruxvue Technology)를 인수하였고, 일본 SONY와 중국 BACO 사의 LED 픽셀 TV 시제품 출시로 인한 마이크로 LED의 디스플레이 적용 가능성이 현실화되고 있습니다. 향후 마이크로 LED 칩 제조단가 및 고속 전사공정/장비가 현실화 된다면 OLED를 능가하는 차세대 디스플레이가 될 것으로 기대됩니다.

마이크로 LED소자는 인체에 부착하거나 체내에 삽입하여 세포자극, 광유전학 치료, 상처치료 및 진단 등의 다양한 의료 분야에 적용 가능합니다.

마이크로 LED는 스마트 섬유, 바이오 콘택트 렌즈, HMD(Head Mounted Display), 인체 부착

가능한 의료용 패치 뿐만 아니라 생체조직과 일체화된 전자장치에 이식되어 광 보조 장치로 활용 가능성이 있습니다.

LED 산업은 현재 글로벌 시장경쟁이 심화되고 있으며 주요국에서는 국가 차원의 전폭적 지원정책을 바탕으로 매우 빠르게 시장을 장악하여 국내기업의 경우 시장 경쟁력 확보에 한계를 느끼고 있습니다. 미래 산업 트렌드 중의 하나인 웨어러블 시대에 맞춤형 마이크로 LED 광원을 개발하여 제품의 부가가치를 제고하고 IT, 의료, 농수산, 섬유, 통신 기술과의 융합을 통한 새로운 시장을 확대하기 위한 동력 마련 필요할 것으로 보입니다.

마이크로 LED의 기본정의 및, 응용분야, 특징에 대해서 살펴봅니다.

LED (Light Emitting Diode)는 기본적으로 발광다이오드라고 하며, 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기에너지를 빛에너지로 전환하여 다양한 용도로 사용됩니다.

마이크로 LED는 칩의 사이즈가 일반적으로 10~100㎛ 수준으로 제작되며 저전력화, 소형화, 경량화가 필요한 모든 광응용 분야에 적용이 가능합니다.

이렇게 LED 칩을 수십 마이크로 수준으로 작게 제작하게 되면 무기물 재료의 특성상 휘어질 때 깨지는 단점이 있는데, 이런깨짐을 극복할 수 있으며, 플렉서블 디스플레이(Flexible Display), 섬유와 LED가 결합한 스마트 섬유, 인체 부착 및 삽입형 의료기기, 바이오 콘택렌즈, HMD(Head Mounted Display) 및 무선통신 분야에까지 광범위하게 활용이 가능합니다.

다만, 위에 언급된 다양한 응용 분야에서 LED 광원이 적용되기 위해서는 플렉서블 소재/소자를 기반하는 맞춤형 마이크로 LED 칩 개발이 필수이며 또한 마이크로 LED 개별 또는 어레이(array)된 칩들을 유연한 기판에 전사하는 공정기술 개발이 최우선적으로 필요합니다.

마이크로 LED의 제조기술

AlGaInP on GaAs

GaAs 기반의 마이크로 적색 LED는 2009년 미국 UIUC 대학의 Rogers 그룹에서 “Science”지에 처음으로 보고되었습니다. GaAs 화합물 반도체 기판상에 GaAs(p-type)/AlGaInP(QW)/AlGaAs(n-type) 물질 성장 후에 PR (photoresist) 패터닝 (patterning) 방법을 이용하여 LED층을 고정할 수 있는 앵커(anchor)를 형성하였고, 이후 불화수소(HF) 용액을 이용하여 GaAs상에 성장된 AlAs 희생층을 제거함으로서 매우 얇은 LED 박막층만을 유연한 플라스틱 기판 상에 전사하여 플렉서블 디스플레이로서의 응용 가능성을 보여줍니다.

GaN on Si

InGaN 기반의 청색 LED는 사파이어 기판 상에 LED층을 형성시키는 에피 기술이 일반적이긴 하나 사파이어 기판보다 가격이 저렴한 Si 기판 상에 InGaN 층을 형성시키는 기술도 최근 비약적으로 성능이 개선되고 있는 상태입니다. 다만, 현재까지는 사파이어 기반 에피 기술에 비해 수율과 성능 측면에서 지속적 개선이 필요한 상태입니다.

다음은 Si 기반의 InGaN 마이크로 청색 LED를 제조하는 공정방법에 대해 기술한것입니다.

① Si (111) 기판 상에 InGaN LED 층 성장

② n-type metal 컨택을 위한 mesa 형성 (패터닝 후 건식 식각)

③ p-type Ni(10nm)/Au(10nm) 투명전극 형성 및 annealing을 통한 ohmic 형성

④ n-type Ti(15nm/Al(60nm)/Mo(20nm)/Au(100nm) 전극 형성

⑤ Ti(10nm)/Au(120nm) pad 전극 형성

⑥ KOH 용액을 이용한 Si 에칭

⑦ PDMS를 이용한 LED 칩 전사

본 공정 방법의 경우 일반적인 lateral-type의 LED를 제조하는 방법과 매유 유사하나 Si 기판의 방향성에 따라 에칭 속도가 다른 점을 활용하여 InGaN층 아래의 Si을 제거하여 매우 얇은 InGaN 박막만을 다른 기판으로 전사하는 기술입니다. Si(110)면의 경우 Si(111)면에 비해 약 100배 이상 에칭 속도가 빠르기 때문에 LED 칩이 형성된 하부의 Si(110)면은 빠르게 제거가 됩니다.

반면 LED 칩 양쪽에 형성된 일부의 Si(111)면은 에칭이 거의 되지 않아 LED 칩을 고정시킬 수 있는 앵커 역할을 하여 PDMS와 같은 물질을 이용하여 쉽게 다른 기판으로 LED 칩 전사가 용이함

GaN on Sapphire

사파이어 기반의 InGaN 청색 LED는 내부양자효율이 약 80%, 외부양자효율은 ~70%, 광효율 ~200 lm/W, 수명 50,000 시간 이상으로 현재 가장 일반적으로 양산되고 있는 LED 공정 기술입니다. 일부 LED 기업에서는 Si 또는 SiC와 같은 이종기판을 활용하여 LED를 성장시키는 기술을 양산에 적용하고 있으나 효율이나 수율 측면에서는 아직 사파이어 기반 기술에 미치지 못하고 있는 실정입니다.

다음은 사파이어 기반의 InGaN 마이크로 청색 LED를 제조하는 공정 방법에 대해 기술합니다.

① 사파이어 기판 상에 InGaN LED 층 성장

② n-type metal 컨택을 위한 mesa 형성 (패터닝 후 건식 식각)

③ p-type Ni(15nm)/Au(15nm) 투명전극 형성 및 annealing을 통한 ohmic 형성

④ n/p pad 전극 형성 - Cr(15nm)/Au(300nm)

⑤ 200nm SiNx passivation

⑥ Cr(15nm)/Pd(30nm) bonding layer 형성

⑦ 웨이퍼 본딩 (@220도) : 리셉토(receptor) 웨이퍼의 본딩 layer:Cr(15nm)/Pd(150nm)/In(900nm)

⑧ Laser lift-off를 이용한 사파이어 기판 제거

⑨ 염산 용액을 이용한 웨이퍼 본딩 계면의 InPdx 제거

⑩ PDMS를 이용한 LED칩 전사

위 공정방법의 핵심기술은 Si이나 유리기판과 같은 이종기판을 LED기판과 웨이퍼 본딩 한 후에 웨이퍼 본딩된 계면의 InPdx와 같은 유테틱(eutectic) 물질을 산 용액을 이용하여 제거하고, 분리된 마이크로 LED칩을 PDMS 고분자 물질을 이용하여 다른 기판으로 전사하는 기술입니다.

산 용액을 이용하여 비교적 쉽게 웨이퍼 본딩 계면을 에칭하고 LED칩을 분리할 수 있는 장점이 있으나 웨이퍼 전체적으로 에칭 균일성을 유지하는 것이 관건입니다.

마이크로 LED의 전사기술

마이크로 LED를 플렉서블(Flexible) 또는 리지드(Rigid) 기판에 이송하기 위한 방법은 현재까지 두 가지가 알려져 있습니다. 그 중 정전헤드(Electrostatic Head)를 이용하는 방법은 미국의 Ruxvue Technology사가 개발한 방법으로, Si 재질로 만들어진 헤드 부분에 전압을 걸 수 있도록 전극을 형성한 뒤에 이미 제작된 마이크로 LED 상에 정전헤드를 위치시킨 후 전압을 걸어 LED를 픽업(Pick-up)하고 이송하는 방식입니다. 이 방법의 경우 프로그램밍을 통하여 임의로 선택된 칩 또는 어레이만을 이송할 수 있는 장점이 있지만 정전기방식으로 인해 LED를 픽업할 때 칩 손상에 대한 이슈가 존재합니다. 다른 방법의 경우 이미 앞서 기술했듯이, 미국 UIUC 대학의 Roger 그룹에서 보고한 방법으로, 탄성이 있는 고분자 물질(일반적으로 PDMS를 사용)을 프린트 헤드로 사용하여 ‘source wafer (LED wafer)’로부터 LED를 모두 픽업하고 픽업된 LED칩 또는 어레이를 플렉서블 또는 리지드 기판에 전사하는 방법입니다. 이 방법의 경우 정전헤드 방식에 비해 칩 손상에 대한 이슈는 없으나 접착 층(Adhesive Layer)이 반드시 필요하고 수많은 전사공정에도 접착력을 지속적으로 유지하는 것이 관건입니다.

마이크로 LED 응용분야 - 차세대 Display

차세대 디스플레이는 AMOLED, 투명 디스플레이, 3D 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 터치 디스플레이와 같이 기존의 디스플레이와 차별화된 성능을 구현하는 디스플레이로 정의되며 최근 유기발광다이오드(OLED)를 이용한 디스플레이가 차세대 디스플레이로서 각광받고 있습니다. 유기발광디스플레이는 형광성 유기물박막에 전류가 흐를 때 유기물이 빛을 발하는 특성을 이용한 것으로,

기존의 LCD(Liquid Crystal Display)에 비해 응답속도가 빨라 동화상 재생 시 잔상이 거의 없고, 자체발광으로서 백라이트가 필요하지 않아 슬림한 디자인 구현이 가능하고, 어두운 곳이나 밝은 야외에서도 선명한 화질 구현 가능한 장점이 있지만 대형화가 어렵고 제품수명이 짧은 단점이 존재합니다. 반면, LED의 경우도 OLED와 같이 스스로 빛을 낼 수 있고(R/G/B 구현가능) 수십 마이크로 수준의 크기로 제작할 경우 휘어지게 만들 수도 있어 플렉서블 디스플레이로의 적용이 가능할 뿐만 아니라, 대형화가 쉽고 제품수명이 높은 장점을 가지고 있습니다. 최근 애플과 삼성 등에서 출시된 스마트와치의(OLED 디스플레이 적용) 전력 소모량 매우 큰 것으로 알려져 소비전력을

개선할 수 있는 디스플레이의 관심이 높아지고 있습니다. LED 디스플레이의 경우 power saving 측면에서 OLED에 비해 약 5배 이상 개선될 수 있어서 LED 칩 제조단가 및 고속 전사공정/장비가 현실화 된다면 OLED를 능가하는 차세대 디스플레이가 될 것으로 기대됩니다.

마이크로 LED 응용분야 – 바이오, 의료분야

LED는 저출력 레이저 치료법(LLLT, Low Level Laser Therapy)과 비슷한 역할을 가진 의료용 광원으로, 인체의 세포나 조직에 조사되면 광생체조절(photobiomodulation) 능력을 나타냄으로써 세포나 조직을 활성화시키는 기능을 가지고 있으며, 피부질환에 관여하는 면역학 및 염증을 조절 가능하게 하는 광 에너지로 사용 가능합니다. 최근, 인간수명이 늘어남에 따라 상처치료, 광유전학 치료 및 진단 분야에서 LED 광원의 응용 결과들이 보고되고 있으며, 기존의 레이저에 비하여 LED의 경우 조직세포의 손상이 적고, 가격이 저렴하고, 낮은 소비전력에서 동작 가능하여

다양한 파장의 광원을 제공할 수 있는 장점이 있습니다. 특히, 광원으로 사용되는 LED 소자를 마이크로 수준의 작은 소자로 제작할 경우, 유연한 소자 구현이 가능해져 인체에 부착하거나 체내에 삽입하여 세포자극, 광유전학* 치료, 상처치료 및 진단 등의 다양한 의료 분야에 적용 가능 합니다.

광유전학이란, 빛을 통한 신경세포의 조절로 약물복용 대신 인체 내의 빛 주입으로 신경세포의 활성 및 통제를 통한 치료방법 입니다. 의료용 LED 응용분야는 신생아 황달 치료용 LED, 근육통증 완화용 LED, 전립선암 검진을 위한 유연 마이크로 LED 광, 신경세포 활성을 위한 인체 내 삽입 가능한 마이크로 LED 광원등이 있습니다.

마이크로 LED 응용분야 – 웨어러블 스마트 디바이스

웨어러블 스마트 디바이스는 안경, 시계, 의복 등과 같이 착용할 수 있는 형태로 된 장치를 말하고 일부 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있는 어플리케이션까지 포함합니다. 궁극적으로는 사용자가 거부감 없이 신체의 일부처럼 항상 착용하고 사용할 수 있으며, 인간의 능력을 보완하거나

배가시키는 것이 목표입니다. 언제 어디서나(항시성), 쉽게 사용할 수 있고(편의성), 착용하여 사용하기에 편하며(착용감), 안전하고 보기 좋은(안전성/사회성) 특징을 갖고 있습니다. 최근 시계, 안경, 목걸이와 같은 착용형 장비가 상용화되었으며, 향후 직물에 일체화된 시스템, 스킨패치와 같은 피부 부착형 시스템, 생체와 일체화된 시스템으로 진화가 예상됩니다. 마이크로 LED의 경우, 웨어러블 디바이스의 디스플레이, 섬유와 LED가 결합된 스마트 섬유, 바이오 콘택렌즈, HMD(Head Mounted Display), 인체 부착 가능한 의료용 패치 뿐만 아니라 생체조직과 일체화된 전자장치에 이식되어 신경세포 활성화, 치료/진단 등의 목적으로 활용되는 보조 장치로 활용 가능합니다.

마이크로 LED 응용분야 – Li-Fi, 라이파이 통신

라이파이는 LED에서 나오는 빛의 파장을 이용해 빠른 통신 속도를 구현하는 기술을 말합니다. 2011년 영국 에든버러대 해럴드 하스 (Harald Haas) 교수가 처음 제안한 기술로 ‘라이트 피델리티 (Light Fidelity)’를 줄인 말로서 가시광 무선통신을 기반기술로 하고 있습니다. 애초 LED 전구의 조도를 조절하기 위한 기술로 개발됐다가 반도체 소자를 이용해 프로그램밍이 가능한 특성을 살려

통신기술로 진화되었고, 초기 단계의 라이파이 기술은 선박 간 통신, 자동차 헤드라이트에 적용되었습니다. 현재 대중적으로 보급된 와이파이(Wi-Fi)를 대체할 미래 통신 기술로 주목받고 있습니다. 라이파이는 육안으로 볼 수 없는 LED 조도에서도 통신할 수 있고 주파수 혼신 등 무선통신이 불가능한 환경에서도 쓸 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 보다 저렴한 비용에 에너지 효율을 높일 수 있는 것은 물론 전파로 인한 인체의 영향이 적어 상용화 전망이 밝습니다. 다만, 현재까지는 장비의 소형화가 어렵고 빛을 직접 수신 받을 수 있는 환경에서만 사용 가능하다는 한계가 있어 추가적인 개발이 필요합니다.

국외 기술개발 현황

마이크로 LED 분야는 미국의 UIUC 대학의 John A. Rogers 그룹에서 연구개발을 선도하고 있습니니다. 2009년 무기물 AlGaInP LED를 이용한 마이크로 LED 소자 제작방법을 Science 저널에 처음으로 보고한 이래로, GaN on Si 소자 기반으로 하는 마이크로 LED 및 GaN on sapphire 기반의 마이크로 LED 소자를 제작하여 디스플레이로의 적용 가능성을 보고 하였습니다. 2013년에는 세포자극을 위한 마이크로 LED 광원과 전기 생리적 측정을 위한 마이크로 전극, 광 측정을 위한 Si 기반의 마이크로 디텍터, 온도센서 등을 플렉서블한 마이크로 니들에 구현하여 쥐의 대뇌에 삽입하여 광유전학적 치료 가능성에 대해 보고하였습니다. 이때 마이크로 LED의 칩 사이즈는 50 x 50 um2 이고 두께는 6.45㎛ 였습니다.

2014년 미국 애플사는 차세대 웨어러블 컴퓨팅 기술로 주목받는 마이크로 LED 디스플레이 업체 럭스뷰 테크놀러지 (Ruxvue Technology)사를 인수하였습니다. 마이크로 LED 디스플레이는 기존 OLED 디스플레이보다 전력 소모량이 매우 낮고 화면 밝기가 뛰어나 향후 애플의 웨어러블 기기인 스마트 와치에 마이크로 LED 디스플레이 기술을 적용 할 것으로 예상됩니다. 럭스뷰 테크놀러지사의 경우, 기존의 수평형 타입 (Lateral-type)의 LED 구조가 아닌 수직형 타입(vertical-type)의 LED 구조를 적용하였으며, 핵심 기술로는 LED 웨이퍼와 이종기판이 본딩된 계면의 접합 층이 인듐, 주석, 또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 열가소성 중합체를 포함하고 약 200도 미만의 액상선 온도 (Liquidus temperature) 또는 용융 온도 (Melting temperature)를 갖는 재료로 형성하고, 이후 접합 층의 액상선 온도 또는 용융 온도를 초과하여 접합 층을 가열하여 상 변이를 유도한 뒤 정전기 방식의 이송헤드를 사용하여 마이크로 LED를 픽업하여 수용 기판 상에 배치하는 기술입니다.

아일랜드의 INFINILED사는 1 mW 광출력을 가지는 405 nm 파장의 단일 마이크로 LED 개발을 보고 (20um chip size) 하였습니다. 이 마이크로 LED의 광출력 밀도 (output power density)는 300W/cm2 수준으로 상용화된 LED 보다 훨씬 높은 수준을 가진다고 보고하였습니다. 이외에도 10mA에서 각각 2.7 mW 및 0.47 mW 광출력을 가지는 450nm 및 525nm 파장대의 단일 픽셀의 마이크로  LED도 상용화하였습니다.

대만의 산업기술연구소(ITRI)는 2013년 디스플레이 타이완 전시회에서 일반 안경과 0.37인치 마이크로 LED 디스플레이 패널이 결합된 장치를 선보였습니다. 이 마이크로 LED 디스플레이의 경우, 초록색으로 글씨와 각종 기호가 표시되는 단색 디스플레이로 시연됐고,  427 x 240 해상도에 화면 밝기가 1500nit에 이르고 전력 소비도 15 루멘 당 1W에 불과해 OLED보다 낮은 수준을 보여줬습니다.

일본의 소니(SONY)사는 크리스탈 TV라는 이름으로 Red, Green, Blue LED를 이용하여 실제 LED TV(화소 자체가LED)를 구현하여 CES 2012 전시회에 출품하였습니다. 기존의 LCD나 PDP와 비교했을 때 현저하게 높은 명암비(주/야광 모두)와 넓은 색상 영역, 뛰어난 영상 이미지 반응속도는 물론 넓은 시야각과 저전력 소모까지 실현하였습니다. 다만 높은 가격과 불안정한 시스템으로 상용화는 실패하였습니다.

중국의 BACO사는 55인치 LED 픽셀 TV를 상용화하였습니다. 320 x 180 픽셀로 된 하나의 패널을 6 x 6 패널로 이어 붙여서 사용하였고, 1920 x 1080 full HD (2K) 해상도를 구현하였습니다. 개별 화소로 사용된 R/G/B LED 램프는 3 in 1 타입으로 SMD1010 PKG를 채용하였습니다. 사용된 LED의 칩 크기가 100um 이하 수준은 아니지만 수십 마이크로 수준으로 작게 제작될 경우 더 높은 해상도 구현 가능합니다.

프랑스 CEA-LETI 연구소에서는 10 um 크기의 마이크로 LED를 이용하여 25mm 디스플레이 패널에서 약 250만개의 픽셀을 구현했습니다. 단색에서는 1,000,000 cd/m2, full colour에서는 100,000 cd/m2 화면 밝기를 달성했습니다.

네덜란드 필립스 루마리브 (Philips Lumalive)는 유연 기판 상에 RGB LED를 형성하고 어레이를 만든 후 섬유나 직물에 삽입시켜 20 cm2 넓이에 14 x 14 픽셀 어레이를 가지는 fabric display를 구현 했습니다. LED 보호를 위한 water repellent 섬유로 둘러 싼 기술로 USB 연결 가능, 그리고 Li ion 배터리를 장착한 기술을 선보였습니다.

영국의 큐트서킷 (CuteCircuit & Ballantine)은 세계 최초로 초박형 RGB LED 디스플레이를 내장하여 tshirtOS라는 셔츠를 판매하고 있으며, 앱을 통한 디스플레이 프로그래밍, 세탁 가능, USB를 통한 충전, 카메라 키트 등 가장 완성도가 높은 의류 일체형 기술을 선보였습니다.

필립스에서는 신생아 황달 치료를 목적으로 한 Bilirubin blanket이라는 의료용 담요를 개발하여 2011년 선을 보이는 등 LED를 이용한 phototherapy 구현을 위한 rug나 담요 모양의 섬유 일체형 기술이 적용 되고 있습니다. 신체 부착형 디스플레이는 신체 부착 시 장치가 체온이나 몸의 움직임에 따른 신축 변형에서도 동작이 가능해야 하므로 어느 정도 신축이 가능한 배선과 발광 소자를 이용하여 어레이를 구현하거나 발광 소자 자체가 어느 정도의 신축 변형에도 동작하는 기초 소자에 대한 학술적인 논문의 형태로 기술이 보고되고 있습니다. 발광 소자와 신축성 배선을 연결하여 전체 발광 어레이가 늘어날 때 발광 소자에는 영향이 없으며 신축성 배선이 어레이에 가해지는 스트레인을 감당하게 하는 연구는 신축성 기판 상에 다양한 물질을 이용하여 배선을 구현하는 기술과 실리콘 리본을 활용하여 신축성 배선을 구현하는 기술이 보고되고 있습니다. 현재 수준에서는 무기 LED 어레이를 구현하여 얇은 신축성 기판에 내재된 형태의 발광 어레이를 구현할 수 있다는 정도의 데모를 보이고 있으며, 실제 정보표시소자로 응용하기에는 현재의 기술 개발 상태는 극히 기초 단계입니다.

마이크로 LED 국내기술 개발현황

국내 무기물 기반의 마이크로 LED 관련 연구개발은 연구소 및 대학을 중심으로 이루어지고 있으나 기초연구 수준에 머물고 있습니다. 향후 플렉서블 디스플레이, 전자섬유 및 바이오/의료 융합 시장이 점차 성장함에 따라 대기업 및 관련 중소기업의 관심이 높아질 것으로 기대됩니다.

GaN on Si 및 GaN on sapphire 기반의 유연 GaN LED를 in-vivo 바이오메디컬 분야에 (전립선 특이항원 검출분야) 적용하는 연구 내용이 KAIST에서 보고한 바 있으며, 고려대에서도 LLO 공정을 이용한 유연 LED 결과를 보고 하였습니다. GIST에서는 LLO 방식을 이용한 무기물 기반의 유연 LED 제작 방법에 대해 보고하였으며, 유연 LED 제작을 위해 효율적이며 대면적 GaN layer 전사가 가능한 연구 결과를 주로 발표하였습니다. 한국광기술원에서는 무기물 GaN 층을 직접 전사 공정을 통해 유연한 폴리이미드 (PI) 또는 전도성 섬유 물질에 전사하여 유연한 LED를 구현하였고, LED 휨에 따른 주요 특성 변화에 대해 보고하였습니다. 국내 코오롱사는 전도성 섬유를 이용하여 발열하는 섬유 소재와 광섬유를 이용하여 빛을 외부로 내보내는 기술을 이용하여 스마트 재킷 기술을 선보였습니다. 또한 LED 시스템을 의복에 탑재하여 야간 산행과 위급상황 시 위치 파악이 용이한 섬유 제품을 보고하였습니다. 현재 광원이나 IT 기기를 부착하는 수동형 단계에서 벗어나 향후에는 섬유 스스로 신호의 전달할 것으로 보입니다.

마이크로 LED 국내 인프라 현황

마이크로 LED 광원 관련된 분야에 한국광기술원, KAIST, GIST, 고려대 등에서 연구개발을 진행하고 있으나, 국내의 관련 연구가 기초단계에 머물고 있어 인력 및 인프라가 충분하지 못한 상황입니다. 마이크로 LED 관련 소자/소재 개발에는 다소 시간이 요구되며, 전략적인 투자가 절실한 분야로, 관련 기업, 연구소 및 대학간의 적극적인 협력을 통해 시급히 개발되어야 할 분야 입니다. LED 산업은 글로벌 시장경쟁이 심화되고 있으며 주요국에서는 국가 차원의 전폭적 지원정책을 바탕으로 매우 빠르게 시장을 장악하여 국내기업의 시장 경쟁력 확보에 한계가 도래합니다. LED 산업의 최종 라운드로서 교체시장인 조명시장 이후 LED 제품의 부가가치를 제고하고 신 시장을 창출하는 중소기업형 산업으로서 선행 기술 개발이 절실한 상황입니다. IT, 의료, 농수산, 섬유 기술과의 융합을 통하여 새로운 시장을 확대하기 위한 동력 마련 필요합니다. 특히 미래 산업 트렌드 중의 하나인 웨어러블 시대에 맞춤형 마이크로 LED 광원을 개발함으로서, 제품의 부가가치를

제고하고 LED 융합기술을 확보함으로써 국내 전방위 산업 발전에 크게 기여하는데 정부의 적극적인 지원이 필요할것으로 보입니다. 최근, LED 광원은 기존의 전통조명의 범위를 넘어 다양한 산업에 적용되기 위한 새로운 시도가 이루어지고 있습니다. 특히 저전력 구동 플렉서블 디스플레이, 인체 모니터링을 위한 부착형 정보표시소자, 생체반응 및 DNA센싱, 광유전학 유효검증을 위한 바이오 융합 분야, 전도성 섬유와 LED 광원이 결합한 photonics textile 분야 등에서 활용 가능성이

매우 높아 중소중견기업의 차세대 아이템으로 매우 적합합니다. 다만, 위에 언급된 다양한 응용 분야에서의 LED 광원이 적용되기 위해서는 플렉서블 소자/소재를 기반하는 플렉서블 마이크로 LED 광원 개발이 필수이고, 무기물 기반의 LED 광원을 유연 기판에 전사하는 공정/장비 개발이 최우선적으로 필요합니다. 이후 응용 기술 개발로 전개 필요할것입니다. 현재 무기물 기반의 플렉서블 마이크로 LED 기술 수준은 해외 선진사에 비해 매우 미흡한 상태이나 국제 표준이 정해지지 않았고 국내 산학연의 연구개발 성과에 따라 전 세계 시장을 주도 할 수 있는 여지가 충분하여 새로운 기능성이 있습니다. LED 광원 개발에 대한 정부의 전략적인 지원이 필요합니다.

(*이 글은 한국산업기술평가 관리원에서 발표한 자료를 요약 발췌한 내용입니다)