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중소기업 기술로드맵 조회결과

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마이크로 LED 디스플레이
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

마이크로 LED 디스플레이 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 필요성
  • 정의 : 마이크로 LED란 칩의 사이즈를 기존 300~2,000um에서 1~100um 수준으로 작게 제작되며 저전력화, 소형화, 경량화가 필요한 모든 광 응용 분야에 적용 가능함 LED 칩을 수십 마이크로 수준으로 작게 제작하게 되면 무기물 재료의 특성상 휘어질 때 깨지는 단점을 극복할 수 있으며 유연한 기판에 LED 칩을 전사함으로써 유연성을 부여하여 플렉서블 디스플레이 (Flexible Display), 섬유와 LED가 결합한 스마트 섬유, 인체부착 및 삽입형 의료기기, 바이오 컨텍트 렌즈, HMD (Head Mounted Display) 및 무선통신 분야에까지 광범위하게 활용 가능함 위에 언급된 다양한 응용 분야에서 LED 광원이 적용되기 위해서는 유연소재·소자를 기반하는 맞춤형 마이크로 LED 칩 개발이 필수적이고, 마이크로 LED 개별 또는 어레이된 칩들을 유연한 기판에 전사하는 공정기술 개발이 필요함
  • 필요성 : 차세대 디스플레이로 꼽히는 마이크로 LED 시장을 둘러싼 주도권 경쟁이 달아오르고 있으며 마이크로 LED 성장성에 국내외 디스플레이 업체들의 움직임이 빨라지고 있음
나. 주요 제품

[ 마이크로 LED 적용 사례 ]

주요제품 분류표
제품적용 기술·사례
차세대 디스플레이
(능동구동형 디스플레이 패널)
RGB 마이크로 LED를 발광화소로 직접 적용, TFT 백플레인에 조립하여 고해상도 퍼블릭 디스플레이 패널로 개발
  • 소니, 파나소닉, 크리스티, 삼성 등
웨어러블· VR·AR
(스마트글래스· 스마트워치· LED의류)
마이크로 LED를 성장기판에 형성, 기판분리 및 전사, TFT회로를 형성, 고밀도 RGB 화소배열/패널로 적용
  • 애플(아이폰3 스마트워치), 오큘러스·구글(스마트글래스), 큐트써킷·발렌타인·필립스 (LED 셔츠) 등
시스템조명·스마트공장 조명· 스마트팜
(LED조명 광원모듈)
  • 고효율 면조명 제품에 적용, 250 lm/W 효율한계를 극복할 수 있는 핵심요소기술로 급부상
  • 마이크로 LED를 배선기판에 배열·조립하여 형광체 도포, 필름 형태 부착 등으로 백색조명으로 개발
  • Tile 형태로 조립하여 면조명으로 패널화
전기차· 자율주행차
(헤드램프· Lidar· 자동차용 실내외조명)
스마트카 분야에 기존 대비 저전력, 안전기능 제공
  • 마이크로 LED 적용 매트릭스 AFS (adaptive front-lighting system) 전조등 ‘19년 출시 예정
차량용 전조등, 라이다용 센서광원 등으로 10W 이내에서 CMOS 스위칭 소자와 직접화하여 모듈화
  • 아우디, 헬라, 프라운호퍼, 오스람 협업 개발 (‘16년)
개인이동수단·로봇·드론
(휴대형 LED조명)
  • 마이크로 LED를 조명 패널화시 이동수단, 로봇, 드론 등에 배터리 사용량 감소 기대로 각국의 중소기업들은
    소형 모듈 개발 준비 중

[ 공급망 관점 기술적용분야 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점기술적용분야
마이크로 LED 및
신기능 융합 기술
디스플레이 마이크로 LED를 적용한 고해상도 대화면 flexible 차세대 디스플레이로 기술 개발. LED 구동방식의 변화, 지능형 환경적응제어 등 화질향상과 더불어 에너지 절감이 가능
자동차 자율주행차 전기차의 CO2 배출 및 배터리 전력소모를 줄이기 위한 고효율 전기장치 기술개발이 활발하며, 적응형 LED 전조등, 매트릭스 LED 전조등, 실내외 조명장치에 마이크로 LED를 적용하여 효율향상을 통한 전력소모 절감, 안전성 강화, 자율주행 서비스 제공
웨어러블 기기
  • 스마트워치, 스마트글래스 등 웨어러블 기기의 사용증가에 따라 디스플레이 소모전력을 감소시키기 위해 마이크로 LED 적용 기술 개발 가속화
  • 미래형 섬유, 의복은 충전장치 사용이 필수로서 빛을 활용한 경량화 패션의류 연구가 활발히 진행되고 있음
농수산 기후환경 변화, 환경오염에 의해 가정내 식물재배, 스마트 팜에 적용하기 위한 LED-환경 융합 기술개발 비중이 증가하고 있으며, 식물생장에서 분자농업, 미세조류생장 등의 대체식품 생산기술 개발에 적용
경계 안전 전력소모가 높은 취약지역에 야간 저전력 보안 안전 서비스가 가능한 지능형 근적외선 마이크로 LED 기술 개발 가속화
의료 의료분야에서는 각 파장의 효과가 지속적으로 증명, 무선충전형 피부부착치료, 독립전원형 인체삽입 등에 마이크로 LED 기술 융합
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

시장조사 전문기관인 Yole Development 및 MarketandMarkets 분석에 따르면 마이크로 LED 시장은 `17년 2.5억 달러 규모의 시장이 형성되어 연평균 50% 이상의 성장률로 `25년 196억 달러, 약 3.3억대 규모의 시장을 예측

[ 마이크로 LED 분야의 세계 시장규모 및 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

제품 시장현황 및 전망
구분'16'17'18'19'20'21CAGR
세계시장 250.8 253 348 1,412 1,594 3,920 109

* 출처 : Micro-LED market, Global forecast to 2025, MarkestandMarkets

나. 국내시장

MarketandMarkets 시장 전문 보고서에 따르면, 국내 마이크로 LED(발광다이오드) 디스플레이 내수시장은 ’17년 약 110억원 규모에서 ’25년 11조원 규모로 성장할 것으로 전망

[ 마이크로 LED 디스플레이 기술 분야의 국내 시장규모 및 전망 ]

(단위: 억 원, %)

제품 시장현황 및 전망
구분'17'25CAGR
국내시장 110 110,000 62.9

* 출처 : Micro-LED market, Global forecast to 2025, MarkestandMarkets

4.기술분석
가. 기술동향 분석

(1) 산업통상자원부는 초절전, 초소형, 초지능 실현이 가능한 마이크로 LED를 4차 산업혁명의 기반기술로 지정하여, LED 산업 경쟁력 제고 방안을 통해 2020년 세계 3대 LED산업 강국 유지를 목표로 하고 있음

  • 4차 산업혁명에 적극 대응하기 위한 초절전, 초소형, 초지능을 제공할 마이크로 LED 및 융합 신기술 개발을 위해 8대 중점 추진과제를 제안하고, 기술로드맵을 완성하였음
  • 4차 산업혁명 신산업 분야와 연계한 신시장을 창출을 목표로, 디스플레이, 융복합 IT기기 산업계, 학계·연구계 전문가들이 뜻을 모아 긴밀한 네트워크를 구축하고, 협력의 장을 마련함

(2) 마이크로 LED 관련산업의 경제적 효과를 분석한 결과, ’17년 기준 110억원 규모에서 2025년 11조원 이상의 경제규모 상승이 발생할것으로 전망됨*.

* 출처 : Micro-LED market, Global forecast to 2025, MarkestandMarkets

  • 중대화면 마이크로 LED디스플레이 분야는 2014년 산업연관표 상 기타 전자부품으로 분ㄹ되어, 직간접적 부가가치는 0.559로 낮으며, 이에 대하여 중대화면 마이크로 LED 디스플레이 시장에 대한 고용창출효과는 평균대비 낮은 것(8.2명)으로 나타남* 그러나 연관 업종 매출 이익률이 3.21%이며, 융복합 IT 제품의 성장과 연계하여, 매년 국낸 시장 기준 62.9%의 CAGR을 달성할 것으로 추정**
    * 출처 : 2017년 소재부품 이종기술융합형 기획보고서
    ** 출처 : Micro-LED market, Global forecast to 2025, MarkestandMarkets
5.핵심요소기술 선정

핵심요소기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성(10)을 고려하여 선정

[ 마이크로 LED 디스플레이 분야 핵심요소기술 도출 ]

핵심기술 선정결과
분류핵심 요소기술개요
마이크로 LED 광원 청색/녹색 Epi. 및 칩 기술 Sapphire 또는 Si 기반의 청색/녹색 InGaN Epi. 성장기술 및 박막형의 마이크로 LED 칩 제조기술
GaAs 기반의 적색 Epi. 및 칩 기술 GaAs 기반의 적색 InGaAlP Epi. 성장기술 및 박막형의 마이크로 LED 칩 제조기술
마이크로 LED
어레이 화소 구현
Pick and Place 방식의
대량 전사기술
Pick and place 방식의 마이크로 LED 칩 대량 이송 기술 (정전척 방식, 롤투롤 방식, 전자석방식,
고분자스탬프 방식, 유체결합 방식, 접착력 방식)
직접전사 방식의 접합기술 단위 셀(cell)로 분리된 마이크로 LED 어레이 칩을 구동부 회로기판과 직접 접합하는 기술
색변환 소재기술 풀컬러를 구현하기 위한 색변환 소재기술 (나노형광체, 퀀텀닷, 컬러필터 등)
구동 IC 구동스위치 및 드라이브 IC기술 마이크로 LED 디스플레이를 구현하기 위한 스위칭 소자 및 구동 드라이브 IC 집적화 기술
리페어 및 측정 리페어(repair) 기술 불량 마이크로 LED 픽셀을 리페어 하기 위한 기술
전기/광학적 측정기술 마이크로 LED 칩 및 어레이의 전기/광학적 측정기술 (컨택 또는 비컨택 방식)
장비 고속 대량 전사장비 마이크로 LED를 대량으로 이송하기 위한 고속 전사장비 기술
고정밀 접합장비 단위 셀로 분리된 마이크로 LED 칩을 구동회로 기판과 직접 접합하기 위한 고정밀 접합장비 기술
불량픽셀 리페어 장비 불량 마이크로 LED를 리페어 하기 위한 장비기술
마이크로 LED 측정장비 컨택 또는 비컨택 방식의 마이크로 LED 칩 및 어레이 고속 측정기술