ASTI MARKET INSIGHT 50: 대형 마이크로 LED 디스플레이

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데이터분석본부 충청지원 책임기술원

김 병 정

Tel: 042-869-1717 e-mail: [email protected]

KEY FINDING

1. 대형 마이크로 LED 디스플레이는 기존의 LCD, OLED, LED 제조기술을 기반으로 한 대형 디스플레이 시장을 대체할 수 있는 차세대 디스플레이다.

2. 마이크로 LED는 크기가 100 μm 이하의 RGB LED 칩을 패키징하고 모듈화하는 디스플레이로서 2017년부터 시장이 형성되기 시작하였고, 대형 마이크로 LED시장은 2018년 283백만 달러에서 2026년 2,695백만 달러로 연평균성장률이 32.5 %로 급성장 할 것으로 예상된다.

3. 마이크로 LED 디스플레이는 LCD, OLED 등의 디스플레이 보다 긴 수명, 우수한 색재현성, 저전력, 빠른 응답속도, 자체 발광 등 성능 측면에서 아주 우수한 차세대 디스플레이로 주목받고 있지만 제조단가를 줄일 수 있는 기술력의 확보가 관건이다.

4. 마이크로 LED 디스플레이는 플렉시블 디스플레이를 구현할 수 있어 TV, 디지털 사이니지와 같은 대형 기기부터 스마트폰, 노트북, 스마트워치 등 응용 분야가 다양하다.

5. 마이크로 LED 디스플레이는 다수의 기판을 타일링 기술¹⁾로 디스플레이를 제작하기 때문에 기존 LCD, OLED 디스플레이가 갖는 대형화의 한계를 극복할 수 있어 대형 TV와 같은 초대형 디스플레이에 적용이 가능해 성장잠재력이 매우 높을 것으로 예상된다.

1) 타일링(Tiling) 기술 : 대형 화면(디스플레이) 제작을 위한 기판과 기판의 연결 기술

1) 시장의 개요

대형 마이크로 LED 디스플레이는 발광 다이오드(LED) 광원을 이 용해 시각을 통해 인식할 수 있도록 화상으로 표시하는 장치로 주요 제품으로는 TV와 같은 대형 디스플레이가 속한다.

핵심기술로는 마이크로 LED로 크기가 기존 LED의 1/100 정도 (보통 100μm 미만)로 이를 패키징해 모듈화하고 응용시스템에 적 용하는 디스플레이 형태로 구현하는 제품으로 2017년부터 대형 디 스플레이 시장이 형성되면서 중형(스마트폰, 태블릿, 노트북, 모니 터)이나 소형(스마트워치, HUD) 디스플레이 제품을 개발하기 위한

대형 마이크로 LED 디스플레이

고화질, 저전력, 자발광 등

성능이 우수한 차세대 디스플레이

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2) 번인(Burn-in) 현상 : 화면을 장시간 정지된 상태로 실행하거나 동일한 이미지가 반복될 경우 화면 속 이미지의 일부분의 색상이 제대로 표현되지 않거나, 화면에 잔상이나 얼룩이 남는 현상

그림 1 마이크로 LED 디스플레이 응용 및 확장분야 마이크로 LED 디스플레이 응용분야

출처 : MARKETS AND MARKETS, 한국광기술원(www.kopti.re.kr)

참여기업의 연구개발이 활발하다.

대형 마이크로 LED 디스플레이는 해상도가 4K(픽셀 : 3840x 2160개)일 경우 800만개(삼성전자 기준)의 LED를 일일이 배치하 는 복잡한 공정 때문에 기술 난이도와 제조단가가 높지만, 백라이트 와 컬러 필터가 없어도 스스로 빛을 내어 매우 선명하고 밝은 화질을 보인다. 따라서 기존의 LCD, OLED, LED에 비해 명암비, 응답속도, 색재현율, 시야각, 밝기, 최대해상도, 수명 등에서 훨씬 뛰어나 미래 디스플레이로 손꼽히고 있다.

특히, 2021년 매출액 기준 글로벌 TV 시장점유율 48 %를 차지 하고 있는 삼성전자와 LG전자는 매년 개최되는 CES(Consumer Technology Association), IFA(Internationale Funkausstellung) 등을 통해 대형 마이크로 LED 디스플레이 제품을 선보이고 있다.

시장의 구조로는 마이크로 LED 디스플레이 관련 소재 및 장비 업 계와 LED 생산 업계, 파운드리 업계, 디스플레이 제조 업계, 그리고 마이크로 LED 디스플레이가 최종적으로 적용되는 TV와 같은 최종 제품을 생산하는 업계로 구분된다.

마이크로 LED 제품군으로는 크게 디스플레이용과 조명용으로 분 류하고 디스플레이용으로는 크기에 따라 소형(스마트폰, 스마트워 치), 중형(랩탁, 모니터), 대형(TV, 디지털 사이니지)으로 분류된다.

2021년 기준 마이크로 LED 디스플레이 TV의 경우 대당 1억 원

이상으로 예상되며, 시장조사업체인 옴디아에 의하면 2022년 마이 크로 LED TV 판매량은 4,000여대로 예측하고 있으나 지속적으로 증가할 것으로 예상하고 있다.

마이크로 LED 디스플레이는 제품군으로는 대형 마이크로 LED 디스플레이에서 스마트워치, 스마트폰, 노트북 등 중소형 디스플레 이로 연구개발이 활발해 바이오 헬스케어, 차량용 HUD 등 다양한 형태의 시장 확장성이 넓은 것으로 예측되고 있다.

2) 마이크로 LED 디스플레이 기술의 변화

일반적으로 마이크로 LED 디스플레이 소자는 반도체 기판 위에 마이크로 LED를 제작한 후 플렉시블 디스플레이 기판에 LED 칩 을 전사하고 다수의 모듈 기판을 타일링 기술로 제조되고 있으며, OLED 디스플레이에 비해 번인(Burn-in)²⁾ 현상이 매우 느리게 진행 되고 발광 효율과 휘도가 높아 명암비가 매우 우수하다. 따라서 기존 의 LCD, OLED 디스플레이와 비교해 성능 측면에서 우수성이 탁월 해 제작단가를 낮추고 기술성숙도가 향상된다면 글로벌 디스플레이 시장의 구조를 변화시킬 수 있는 잠재력이 높은 제품이다.

마이크로 LED의 확장분야

전기·자율차

일반/특수 조명 드론/로봇 바이오 헬스케어

웨어러블/디스플레이 3D display

고속,무선 통신

차량용 램프등

조명 로봇분야 피부 진단 및 치료 맥박 센서

>Gbps communication Micro-LED

마이크로 LED Pico projector 극장용 영사기

3) 시장 동향 및 전망

마이크로 LED 디스플레이 전체시장은 2018년 346백만 달러에서 2026년 18,653백만 달러로 연평균성장률이 64.6 %이며, 제품 크기

에 따라 소형기기는 2020년부터 시장이 형성되기 시작한 반면에 중형 기기와 대형기기는 2018년 대비 2026년 연평균성장률이 각각 98.6

%, 32.5 %를 나타내고 있다. 이렇게 시장규모를 고려할 경우 중형기 기가 마이크로 LED 디스플레이 시장을 주도할 것으로 예상된다.

그림 2 디스플레이 크기별 마이크로 LED 디스플레이 시장 규모 및 전망 (단위 : 백만 달러)

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026

2,695 2,603

1,959 1,315

860 347 404

313 283

15,228 14,007

10,837 7,667

4,358 1,048

183 86

63 264 435 568 701 731

출처 : MARKETS AND MARKETS , KISTI 재조정

93 3

소형 중형 대형

표 1 주요 디스플레이 특성 비교

출처 : 미래에셋대우 리서치센터, 2017., 삼성디스플레이 뉴스룸

구분 마이크로 LED OLED LCD

발광 메커니즘 자발광 자발광 백라이트(LED)

색 재현율 높음 높음 보통

휘도(cd/m²) ~105(full color)

~107(blue/greencolor) 1,500(full color) ~ 103(yellow) 3,000(full color) ~ 104(green)

명암비 매우 높음 > 10,000:1 매우 높음 > 10,000:1 200:1

응답속도 nanosecond (ns) microsecond (μm) milisecond (ms)

구동 온도 -100 ~ 120℃ -50 ~ 70℃ 0 ~ 60℃, 히터필요

내충격성 보통 높음 보통

수명 장수명 취약 보통

제작 비용 높음 보통 낮음

기술 및 시장 성숙도 낮음 보통 높음

구조

대형 마이크로 LED 디스플레이 |

ASTI MARKET INSIGHT 2022- 050

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구분 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 LCD

TV 0 0 66 99 401 703 1,253 1,804 1,836 155.8

디지털 사이니지 283 313 281 305 458.5 612 705 799 859 14.9

계 283 313 348 404 859.5 1,315 1,959 2,603 2,695 32.5

표 2 세계 대형 마이크로 LED 디스플레이 시장 규모 및 전망 (단위 : 백만 달러)

구분 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 CAGR(%)

TV 0 0 38.1 61.2 190.1 318.5 530.0 731.4 729.9 128.0

디지털 사이니지 15.1 17.0 58.3 80.2 109.0 142.8 153.3 166.4 175.6 35.9 계 15.1 17.0 96.3 141.4 299.1 461.3 683.3 897.8 905.6 66.9

표 3 국내 대형 마이크로 LED 디스플레이 시장 규모 및 전망 (단위 : 백만 달러)

대형 마이크로 LED 디스플레이 세계 시장규모는 2018년 283백만 달러에서 2026년 2,695백만달러로 연평균성장률이 32.5 %로 예상 되며, 디지털 사이니지 시장은 연평균성장률이 14.9 %인 반면 TV 시

장은 2020년 66백만 달러에서 2026년 1,836백만 달러로 연평균성장 률이 155.8 %로 성장할 것으로 예상된다.

국내 대형 마이크로 LED 디스플레이 시장규모는 2018년 15.1백만 달러에서 2026년 905.6백만 달러로 연평균성장률이 66.9 %로 예상 되며, 디지털 사이니지 시장은 연평균성장률이 35.9%인 반면 TV 시장

은 2020년 38.1백만 달러에서 2026년 729.9백만 달러로 연평균성장 률이 128.0 %로 급성장할 것으로 예상된다.

지역별 대형 마이크로 LED 디스플레이 시장을 살펴보면, 아시아태 평양(APAC)이 2018년 101백만 달러에서 2026년 1,619백만 달러로 연평균성장률이 41.5 %, 북미의 경우 2018년 88백만 달러에서 2026

년 664백만 달러로 연평균성장률이 28.7 %로 나타났다. 한국은 2018 년에서 2026년 기간 동안 연평균성장률이 66.8 %로 예상되어 세계시 장 성장율 대비 2배 정도로 시장 우위를 차지할 것으로 예상된다.

구분 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 CAGR(%)

세계

APAC 101 112 167 194 455 717 1,143 1,570 1,619 41.5

북미 88 99 90 109 231 353 496 639 664 28.7

유럽 76.5 84 74 84 145 206 270 335 351 43.2

기타 17.5 19 16 17 28 39 49 59 60 16.7

계 283 313 347 404 859 1,315 1,959 2,603 2,694 32.5

한국 시장규모 15.1 17.0 96.3 141.4 299.1 461.3 683.3 897.8 905.6 66.9

시장점유율(%) 5.3 5.4 27.8 35.0 34.8 35.1 34.9 34.5 33.6 -

표 4 지역별 대형 마이크로 LED 디스플레이 시장 규모 및 전망 (단위 : 백만 달러)

그림 3 대형 TV 및 마이크로 LED 제품

마이크로 LED TV(NFT 탑재) QNED LED 사이니지(NFT 탑재) OLED

삼성전자 LG전자

구분 2018 2019 2020 2021

삼성전자(판매량) 29.0(260) 30.9(532) 31.9(779) 29.5(943)

LG전자(판매량) 16.4(156) 16.3(165) 16.5(141) 18.5(404)

소니 10.1 9.4 9.1 9.5

TCL 5.7 6.4 7.4 8.0

Hisense 6.0 5.6 7.1 6.8

표 5 세계 주요 TV 시장점유율(판매량) (점유율 : %, 판매량 : 만대)

출처 : 옴디아

2021년 기준 세계 TV 시장점유율 48 %를 차지하고 있는 삼성전자, LG전자로서 2020년부터 마이크로 LED 디스플레이를 적용한 대형 TV를 출시하였다. 따라서 향후 대형 마이크로 LED 디스플레이 잠재시 장 또한 삼성전자, LG전자가 주도할 것으로 예상되는 가운데 마이크로 LED 기술을 보유하고 있는 미국 애플(Apple), 일본 소니(SONY), 중 국 TCL, 대만 AUO 등이 경쟁사로 추정된다.

세계 TV 시장점유율 1위 기업인 삼성전자는 2021년말 기준 16년 연속 글로벌 TV 1위를 유지하면서 시장점유률 29.5 %을 차지하고 있 으며, 주력제품인 QLED TV의 판매량이 2018년 260만대에서 2021 년 943만대로 대형 디스플레이 시장을 주도하고 있으며, 80형 이상의 초대형 TV 시장에서 시장점유율 44.9 %로 대형 마이크로 LED 디스 플레이 시장을 선도할 기업으로 예상된다.

다음은 2021년말 기준 글로벌 TV 시장점유율 18.5 %를 차지하고 있는 세계 시장점유율 2위 기업인 LG전자가 2020년에 독자 개발한 미 니 LED TV와 자발광 계열인 LG 올레드 TV에 이어 QNED TV를 출시

하였으며, 2021년에는 올레드 TV를 404만대 판매하였다. 또한 2020 년 상업용 마이크로 LED 사이니지 'LG 매그니트(MAGNIT)'를 출시하 였으며, 이어서 2021 국제 광융합 엑스포에서 마이크로 LED 디스플 레이 분야 혁신 기술로 대통령상을 수상하면서 기술력을 인정받았다.

2022년에는 차세대 TV로 각광받는 '마이크로 LED' 개발에 박차를 가하면서 100 인치 이상의 초대형 TV로 공략할 것으로 예상된다.

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표 6 해외주요 마이크로 LED 경쟁업체 동향

해외 주요 마이크로 LED 디스플레이 기술을 보유하고 있는 기업 으로는 현재 TV를 생산하고 있는 일본 소니, 중국 TCL, 중국 하이센 스(Hisense)와 마이크로 LED 제품을 출시한 미국 애플, 일본 JDI,

중국 BOE, 대만 AUO, 캐나다 뷰리얼(VueReal) 등의 기업이 대표 적이다.

구분 주요내용 생산제품

애플 (미국)

2014년 마이크로 LED 기술 보유기업인 럭스뷰를 인수하여 기술력을 확보하고, 대만 타오위안에 생산시설 구축 등 투자를 지속하고 있으며, 스마트워치, 스마트 글래스 등의 중소형 디바이스에 MICRO-LED 디스플레이가 탑재된 제품을 출시하거니 연구개발이 활발하다.

마이크로 LED

애플

(미국) 2019년 1.6인치 마이크로 LED 모듈을 개발하여 애플워치와 같은 소형 기기에 적용하기 위한 목표로 연구개발을 추진하고 있다.

마이크로 LED 모듈

소니

(일본) 2020년 마이크로 LED를 이용한 극장용 크리스탈 LED TV로 출시하였고 초대형 16K 마이크로

LED(가로 19.2m, 세로 5.4m)를 일반 소비자용으로도 확장할 계획이다. Crystal LED

TCL (중국)

디스플레이 LCD, OLED를 생산하는 TCL그룹(CSoT)과 LED 기업인 리야드(LEYARD)가 공동 협력 하여 마이크로 LED 디스플레이 개발을 시작하여 CES 2021에서 'OD 제로 미니 LED 기술(수만 개의 미니 LED칩으로 구성된 초슬림 디스플레이)을 탑재한 3세대 미니 LED TV를 공개하였다.

4K Mini LED

하이센스

(중국) 2019년 145인치, 일반 LED보다 에너지 효율 30%로 향상시키는 4K 해상도 마이크로 LED인

Adonis MD(모듈러 디스플레이)를 전시하였다. Adonis

MD

BOE (중국)

2019년 BOE와 미국 로히니는 마이크로 LED를 이용한 LCD용 백라이트 모듈와 자발광 디스플레이 를 개발을 목표로 마이크로 LED 전문 합작회사인 픽시(Pixey)를 설립하여 2021년도에 Glass 기반 Mini LED(AM구동, 1,000nits 밝기, 100만대 1의 명함비, 저전력, 색재현율 115%)은 출시하였다.

MINI LED

콘카

(중국) 2019년 마이크로 LED TV 제품인 스마트 월(Smart Wall)을 출시하면서 118인치 4K TV, 117인치

6K TV, 236인치 8K TV 등을 선보였다. Smart

Wall

폭스콘 (대만)

2017년 마이크로 LED 기술보유 벤처 기업인 이럭스(eLux)를 인수하여 AR스마트 안경을 2022년 까지 개발하는 것을 목표로 연구개발이 추진 중에 있으며, 향후 스마트 팩토리, 스마트 의료 분야 에도 확대 할 계획이다.

마이크로 LED

AUO (대만)

2018년부터 연구개발을 추진하면서 세계 최고의 해상도 및 색상 구현이 가능한 TFT(박막트랜지 스터) 구동 마이크로 LED와 자동차용 대시보드 또는 CID(Center Information Display)에 적용 하는 마이크로 LED 제품을 출시하였다.

차량용 마이크로

LED

뷰리얼

(캐나다) 2017년에 6,000ppi 4K 마이크로 LED 디스플레이 개발에 이어 2019년 30,00ppi 마이크로 LED를

개발하였다. 차량용

디스플레이

4) 분석자 인사이트

대형 마이크로 LED 디스플레이 시장을 주도할 것으로 예상되는 마이크로 LED TV의 가격은 기술개발을 통해 2022년 기준 89 인 치인 경우 8만 달러(약 0.96억 원), 114 인치는 10만 달러(약 1.2억 원)로 2021년 기준 대비 30 % 정도 판매가격이 낮추어 질 것으로 예상되며 예상 판매량은 4,000 대 내외로 전망되고 있다.

특히 대형 마이크로 LED 디스플레이의 핵심소자인 마이크로 LED는 픽셀 밀도에 따라 다양한 응용제품이 있을 수 있으며, 보통 200 ppi 이하에서는 TV, 데스크톱용 디스플레이에 적용되고 400 ppi 이상에서는 스마트폰, 스마트 와치, 스마트글라스, AR/VR 기기 와 같은 소형기기에 적용이 가능하다.

그리고 마이크로 LED 디스플레이 소자를 이용하면 기존 LCD,

OLED 디스플레이의 대형화 한계를 넘어 200 인치 이상의 초대형 디스플레이를 구현이 가능하다. 현재 상용화되고 있는 성능이 우수 한 OLED 디스플레이에 비해 마이크로 LED 디스플레이는 열과 습 기에 안정화가 가능한 무기물을 광원으로 사용하기 때문에 OLED의 고질병인 번인 문제을 해결하고 뛰어난 색재현성, 낮은 소비전력, 빠 른 응답 속도, 내구성이 뛰어나 폭넓은 온도 범위에서 동작이 가능한 차세대 디스플레이로 발전 가능성이 높은 것으로 평가된다.

2017년부터 형성된 마이크로 LED 디스플레이 시장은 TV와 같 은 시장을 대체해 나갈 것으로 예상되며 모니터와 같은 중형 디스플 레이 시장에서 급성장(2018년 63백만 달러 → 2026년 15,228백만 달러)할 것으로 예상된다. 소형 디스플레이 시장은 2020년부터 시장 이 형성되면서 점진적으로 성장할 것으로 예상된다.

그림 4 마이크로 LED 디스플레이 제품화 트랜드

Smart Glass (Full color/AR) Smart Glass

(Single Color)

Smart Watch

Screen Display

TVs (<70") Mobile

Phone Tablet

Lap-Top

Monitor 10,000

3,200 1,600 800 400 200 100 10

(PPI)

2017 2021 2025 2030

중·소형

Smart Glass (VR)

Flexible Smart Watch

High-End Mobile Phone

TVs (70"~120")

대형

대형 마이크로 LED 디스플레이의 핵심기술인 마이크로 LED 제 조기술은 세계 최고의 반도체 및 디스플레이 시장을 점유하고 있는 삼성전자와 LG전자가 주도할 것으로 예상되나 마이크로 LED 제조 장비에 대한 해외기업들의 투자가 활발하고 글로벌 디스플레이 기업 인 애플, 소니, TLC 등 기업들도 연구개발이 활발하다.

마이크로 LED를 이용하는 활용분야로는 현재 연구개발이 활발한 노트북, 태블릿, 스마트워치 등의 중소형 디스플레이뿐만 아니라 차 량용, 헬스케어용 등 다양한 형태의 IT 융복합 기술을 접목한 기술개 발이 예상된다. 특히 세계 최고의 반도체 및 디스플레이 제조기술을

보유하고 있는 한국의 경우 디스플레이 완제품을 생산하는 수요처로 용이할 것으로 판단된다.

ASTI MARKET INSIGHT 2022- 050

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표 7 마이크로 LED 디스플레이 SWOT 분석

촉진요인

기회요인

저해요인

위협요인

• 글로벌 디스플레이 제조기업 국내업체로 수요처 확보 용이

• 생활, 문화, 예술 등 다양한 콘텐츠 정보제공서비스 수요 증가

• 테스트베드용 디스플레이 혁신공정 플랫폼 구축(’19-’25)으로 중소·중견 기업의 다양한 제품개발 활성화

• 융복합, 퍼블릭 디스플레이 활성화를 위한 지원정책 다양화

• 마이크로 LED 제조에 필요한 부품, 장비 시장 확대 가능성

• LCD, OLED 시장에서 마이크로 LED 시장으로 재편 가능성

• 디지털 사이니지, 조명 등 다양한 응용 분야 적용 가능

• 마이크로LED 모듈을 활용한 다양한 형태의 제품화 가능

• 글로벌 기업들의 투자 확대 및 지재권 확보

• 소량생산을 지원하는 국내 파운드리 서비스 미흡

• 제조비용을 줄일 수 있는 체계구축 및 기술력 부족

• 국내 제조 장비의 안정성 및 신뢰성 확보 어려움

• 마이크로 LED 소재, 장비 기술 국산화율 저조

• 글로벌 기업의 마이크로 LED 제조 기업 참여 활발

• 연구소 수준의 연구개발로 선도기업 기술우위 확보 어려움

• 중소·중견 기업이 마이크로LED 시장 선점 한계

[1] 마이크로 LED 디스플레이 최신기술동향 및 시장기회분석, 2017 정보분석보고서, KISTI [2] 마이크로 LED 기술 동향과 시장 전망 KOSEN Report 2019, 한국산업기술진흥협회 [3] 중소기업 기술로드맵(2022-2024) 소재·부품·장비 디스플레이, 중소벤처기업부 [4] 삼성디스플레이 뉴스룸(http://news.samsungdisplay.com)

[5] LG디스플레이 뉴스룸(http://news.lgdisplay.com) [6] 전자부품 전문 미디어 디일렉(http://www.thelec.kr) [7] 한국디스플레이산업협회(http://www.kdia.org) [8] 한국광기술원(http://www.kopti.re.kr) [9] MICRO-LED, 2021 한국IR협의회

[10] Micro-led market Gloval forecast to 2026, Markets and Markets [11] LEDNET(https://olednet.com/tag/micro-led)

[12] Allos Semiconductors(https://www.allos-semiconductors.com) [13] micro-led-global forecast to 2026, markets and markets [14] Sciencethetimes(https://www.sciencetimes.co.kr) [15] TrendForce (https://www.trendforce.com)

참고문헌

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분원 (우) 02456 서울특별시 동대문구 회기로 66 한국과학기술정보연구원 T. 02)3299-6114 F. 02)3299-6244