"빨강, 초록, 파랑을 하나로"…루멘스, 'RGB 원칩' 모놀리식 마이크로 LED 개발

“적색·녹색·청색을 하나로”… 루멘스, RGB 원칩 모놀리식 마이크로 LED 개발

• 단일 에피택셜 웨이퍼에 구현됨
• 전송 프로세스를 3분의 ​​1로 단축
• 비용 절감 및 생산성 향상
• TV/XR 시장 상용화 추진 목표

초소형 발광다이오드(LED)의 활용도와 생산성을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다. 기술적인 어려움으로 인해 진전이 더디던 마이크로 LED의 대중화가 가속화될지 주목된다.

루멘스는 마이크로 LED용 모놀리식 적색, 녹색, 청색(RGB) 에피택셜 웨이퍼를 개발했다고 24일 밝혔다. 에피택셜 웨이퍼는 발광층을 갖는 기판으로, 루멘스 기술은 단일 웨이퍼에 RGB를 적층하는 것이 특징이다.

LED는 일반적으로 에피택셜 웨이퍼에 형성된 발광층에 전극을 연결한 후 개별적으로 잘라서 사용한다. 전극에 연결하여 별도로 사용할 수 있는 경우를 LED칩이라고 합니다.

단일 LED 칩은 한 가지 색상만 방출합니다. 에피택셜 웨이퍼에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 발광하는 한 층만 형성되기 때문이다.

이 방식과 달리 루멘스 기술은 하나의 에피택셜 웨이퍼에 RGB를 동시에 구현했다. 빨간색(R), 녹색(G), 파란색(B) 레이어가 한 번에 쌓여 '원칩'을 형성합니다. 루멘스 관계자는 "하나의 조각으로 만들어졌다는 의미로 '모놀리식(Monolithic)'이라는 이름을 붙였다"고 말했다.

RGB를 적층하는 효과로 사용성과 생산성이 향상됩니다. 예를 들어, 마이크로 LED 디스플레이 제조가 대폭 감소할 것으로 예상할 수 있습니다.

마이크로 LED 디스플레이는 수백만 개의 마이크로 LED 칩으로 구성됩니다. 디스플레이의 가장 작은 단위인 픽셀 1개를 만드는 데 R, G, B 3개의 칩만 필요하기 때문이다.

수백만 개의 마이크로 LED를 사용하면 제조 비용이 비싸지고 부착(전사)이 매우 복잡하고 시간이 오래 걸릴 수 있지만 원칩 작업을 통해 3분의 1로 줄일 수 있다.

회사 관계자는 “기존에는 픽셀 하나를 만드는데 전사 3번이 걸렸지만, R·G·B를 하나의 칩에서 생산하기 때문에 전사 과정은 한 번만 하면 된다”고 설명했다. 웨이퍼 수를 한 장으로 줄일 수 있어 사용자는 생산 비용을 절감하고 공정 시간을 단축할 수 있습니다.”

루멘스는 이 기술을 구현하기 위해 빨간색 LED 소재를 변경했다고 덧붙였다. 기존 마이크로 LED의 빨간색에는 갈륨비소가 포함되어 있었습니다. 이 성분은 청색, 녹색 물질과 성질이 완전히 다르기 때문에 취급 및 중첩이 어렵습니다.

루멘스는 빨간색 LED 소재를 질화인듐갈륨(InGaN)으로 변경했다고 설명했다. 인듐갈륨질화물 소재가 포함된 적색 LED는 청색, 녹색 LED와 동일한 소재로 취급이 간편하고 원칩 생산에 유리하다.

루멘스는 마이크로 LED 에피택시 웨이퍼가 마이크로 LED TV와 확장현실(XR) 기기 구현에 유용할 것이며 상용화를 추진할 계획이라고 밝혔다.

루멘스는 국내 LED 산업 1세대 기업이다. 주로 LCD TV용 백라이트유닛(BLU)을 만들었다. 최근 시황 악화로 부침을 겪다가 본사 부지 매각, 자회사 구조조정 등을 통해 턴어라운드에 성공했다. 마이크로 LED를 신성장동력으로 육성한다는 계획이다.