Smartkem, IDW 2025에서 차세대 Mini-LED 백라이트 기술 공개…독자적인 RDL 기술 적용한 ‘MicroLED-in-Package(MiP4)’ 구조 발표

영국의 첨단 소재 기업 스마트켐(Smartkem)이 지난 12월 3일부터 5일까지 일본 히로시마 국제회의장에서 개최된 ‘IDW ’25(International Display Workshops 2025)’에서 차세대 Mini-LED 백라이트 기술을 발표했다. 대만 국립양명교통대학교(NYCU) 및 코어트로닉(Coretronic)과 공동 개발한 이 기술의 명칭은 ‘MiP4(MicroLED-in-Package 4-in-series)’로, 고난도 반도체 및 디스플레이 공정의 융합기술을 통해 마이크로 LED 공정의 난제를 해결하고 가격 경쟁력을 극대화한 것이 특징이다.

현재 프리미엄 TV와 태블릿 시장을 주도하고 있는 Mini-LED 백라이트 기술은 뛰어난 명암비와 색 재현력을 제공하지만, 구조적인 한계에 직면해 있다. 기존의 ‘0820’ 모델(0.2mm x 0.5mm) 같은 mini LED 칩은 더 이상의 소형화가 어려워 원가 절감에 제약이 따른다. 또한, 백라이트 구동 회로는 통상 12V 전압을 표준으로 사용하는 반면, 개별 LED 칩은 약 3V에서 구동되기 때문에 별도의 전압 강하(Step-down) 컨버터가 필요하다. 이는 전력 손실을 유발하고 드라이버 보드 설계를 복잡하게 만드는 주요 원인이었다.

이번 히로시마 IDW ’25에서 스마트켐 연구진이 제시한 MiP4 기술은 이러한 문제를 ‘직렬 연결 패키징’이라는 새로운 접근법으로 해결했다. 연구진은 85µm(마이크로미터) 이하의 초소형 마이크로 LED 칩 4개를 유리 기판 위에 배치하고, 이를 전기적으로 직렬 연결하여 하나의 패키지(0.6mm x 0.6mm)로 만들었다.

이번 연구 결과에서 가장 주목할 점은 재료 효율성과 휘도 성능이다. 스마트켐은 400개 존(Zone)으로 구성된 백라이트 모듈 테스트에서 MiP4 기술이 기존의 COB(Chip-on-Board) 방식 대비 GaN(질화갈륨) 에피택셜 소재 사용량을 무려 84%나 절감했다고 밝혔다. 기존 COB 방식이 백라이트 유닛당 73.6mm²의 GaN 면적을 사용하는 반면, MiP4는 단 11.56mm² 만을 사용하여 재료비를 획기적으로 낮췄다.

MiP4의 제조 공정에는 고난도 반도체 및 디스플레이 공정 기술이 융합되었다. 연구팀은 사파이어 기판에서 성장시킨 GaN LED 구조체를 ‘케미컬 리프트 오프(Chemical Lift-off)’ 공정을 통해 분리한 뒤, 이를 유리 기판으로 전사하는 방식을 채택했다. 유리 기판 위에서는 고분자 절연막과 금속 배선으로 구성된 재배선층(RDL, redistribution layer)을 형성하여 4개의 마이크로 LED를 전기적으로 직렬 연결했다.

이러한 ‘칩 퍼스트(Chip-first)’ 및 RDL 기반 통합 공정은 칩 레벨에서 12V 호환성을 확보하게 할 뿐만 아니라, SMT(표면 실장 기술) 공정에 즉시 적용 가능한 패키지 형태를 제공하여 제조 신뢰성을 높였다.

재료 사용량은 줄었지만 성능은 오히려 강화되었다. MiP4 기반의 백라이트 모듈은 광학 필름을 적용한 상태에서 최대 34,047니트(nits)의 휘도를 기록하며, 25,619니트를 기록한 상용 COB 제품 대비 월등한 발광 효율을 입증했다.

스마트켐과 연구진은 이번 기술이 상용화될 경우, 노트북, 태블릿, 차량용 디스플레이 등 중소형 고화질 디스플레이 시장에서 OLED와 경쟁할 수 있는 강력한 무기가 될 것으로 전망하고 있다.

유비리서치 노창호 애널리스트(chnoh@ubiresearch.com)

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