마이크로LED 대량전사 특허 28건 분석

옮긴다는 것은 붙였다 떼는 일입니다. 무엇으로 접착을 껐다 켜는가에 따라 대량전사는 다섯 갈래로 갈립니다. 그런데 옮기는 기술만 갖고 있던 회사는 한 곳도 자기 특허를 지키지 못했습니다. 담보가 풀린 직후 애플로, 채권자 정리 절차로, 본딩 장비 회사로 넘어갔습니다.

지난 편에서 나노 LED를 다루면서 한 가지를 의도적으로 미뤄 두었습니다. 소자가 커지면 잉크에 띄워 전기장으로 눕히는 방식이 통하지 않고, 하나씩 집어 옮겨야 합니다. 그 순간 개수는 면적의 문제가 아니라 시간의 문제가 됩니다. 이번 편이 그 자리입니다.

그런데 특허를 모으다 예상하지 못한 것이 먼저 나왔습니다. 이 기술을 처음 만든 회사들이 하나도 그 특허를 갖고 있지 않았습니다.

1. 개요

1.1 분석 배경 및 목적

마이크로LED 디스플레이의 관문이 대량전사(mass transfer)라는 것은 업계에서 상식에 가깝습니다. 4K 패널 하나에 화소가 약 830만 개이고 색마다 칩이 하나씩이면 2,490만 개를 옮겨야 합니다. eLux의 명세서가 그 사정을 배경기술에 그대로 적어 두었습니다.

“수백만 개의 소자로 이루어진 디스플레이에서는 이런 공정이 완료되기까지 몇 시간이 걸릴 수 있어 비효율적이다.” (US10418527B2 배경기술)

이 편은 그 관문을 누가 어떻게 넘으려 했는지를 등록 특허와 미국 특허청 양도기록으로 추적합니다. 지난 편에서 나노 LED 두 계보가 2018년 9월 7일 하루에 삼성으로 넘어간 것을 양도기록으로 확인했는데, 같은 자료를 이번에는 다른 질문에 씁니다. 기술을 만든 회사들은 지금 어디에 있는가.

1.2 분석 범위

전수조사가 아닙니다. 각 회사의 계보를 대표하는 랜드마크 중심 표본입니다. 표본 밖에도 특허는 많습니다.

1.3 데이터 소스 및 검색식

전부 구글특허 원문에서 직접 확인했습니다. 뉴스와 시장조사 보고서는 근거로 쓰지 않았습니다.

1.4 분류 기준

이 편은 회사를 두 갈래로 나눕니다. 기준은 소자 특허를 갖고 있는가입니다.

• 전사만 가진 회사: 옮기는 기술(전사 헤드·스탬프·레이저·유체 조립)과 그 검사만 있고, 발광소자 자체의 구조·에피 특허가 없는 곳
• 소자를 함께 가진 회사: 옮기는 기술과 함께 LED 구조·에피·전극 특허를 갖고 있는 곳

비율로 재지 않고 있다/없다로만 판정했습니다. 제목 분류의 정규식을 조금만 바꿔도 같은 회사의 비율이 4%와 19% 사이에서 움직였기 때문입니다. 비율은 분류기가 만들어 낸 숫자이고, 그 위에 결론을 세우면 분류기가 결론을 정하게 됩니다.

2. 전사는 붙였다 떼는 일이다

옮긴다는 것은 결국 붙였다 떼는 것입니다. 원래 자리에서 떼어 손에 붙이고, 갈 자리에 놓으면서 손에서 떼야 합니다. 그러려면 접착력을 껐다 켤 수 있어야 합니다. 늘 붙어 있으면 놓지 못하고, 늘 떨어져 있으면 집지 못합니다.

대량전사의 방식이 갈리는 지점이 정확히 여기입니다. 무엇으로 접착을 껐다 켜는가.

2.1 각 방식에는 저마다 다른 벽이 있다

같은 문제를 다섯 가지로 푼 것이 아니라, 다섯 가지가 각각 다른 벽에 부딪혔습니다. 그리고 그 벽은 대체로 속도에서 나타납니다.

탄성 스탬프는 속도로 접착을 조절하기 때문에 속도를 마음대로 올릴 수 없습니다. 이 방식의 원리가 Semprius 명세서에 그대로 적혀 있습니다.

빨리 떼면 붙어 오고 천천히 떼면 놓입니다. 접착력을 켜고 끄는 손잡이가 곧 속도이니, 처리량을 올리려고 속도를 높이면 놓아야 할 때 놓지 못합니다. Semprius가 **전단 오프셋(shear offset)**을 청구한 이유가 여기 있습니다.

수직으로 떼는 대신 옆으로 밀어 접착력 차이를 만들면, 속도라는 손잡이에서 벗어날 수 있다는 발상입니다.

정전 헤드는 속도 대신 전압을 손잡이로 씁니다. 전기를 걸면 집고 끊으면 놓으니 속도와 무관합니다. 대신 다른 값을 치릅니다. 헤드 자체를 반도체 공정으로 만들어야 합니다. LuxVue의 US9620478B2 청구항 1이 전사 방법이 아니라 전사 헤드를 만드는 방법인 것이 그 증거입니다. 기판에 메사 구조를 올리고 패시베이션층을 덮는, 소자를 만드는 것과 다르지 않은 공정입니다.

그리고 전압에는 대가가 따릅니다. 포인트엔지니어링의 명세서가 LuxVue를 직접 지목해 그 문제를 적었습니다.

포인트엔지니어링의 답이 진공 흡착입니다. 금속을 양극산화해 만든 다공막에 위아래로 관통하는 수직 기공을 내고, 그 위에 진공 챔버를 두어 빨아들입니다. 전압을 쓰지 않으니 대전도 손상도 없습니다.

레이저는 손잡이를 아예 한 번만 씁니다. Uniqarta의 청구항 1은 이형층을 여러 겹으로 만들되 한 층은 영구 접착제, 다른 한 층은 열이나 자외선에 민감한 재료로 두는 것입니다. 빛을 쬐면 그 층이 분해되면서 소자가 떨어집니다. 껐다 켜는 것이 아니라 한 번 끄면 되돌릴 수 없습니다.

유체 자가조립은 집는다는 발상 자체를 버립니다. 소자를 액체에 띄워 흘려보내면 형상이 맞는 홈에 스스로 앉습니다. 병렬성이 압도적이지만, 여기에도 속도의 벽이 있습니다. eLux 명세서가 그 딜레마를 적어 두었습니다.

너무 빠르면 홈을 지나쳐 버리고, 너무 느리면 전체를 채우는 데 오래 걸립니다. 집지 않는 방식에서도 결국 속도가 관문입니다.

2.2 열 회사가 어느 갈래에 서 있나

소자 특허가 없는 다섯 곳이 전부 남의 손에 있고, 있는 다섯 곳이 전부 자기 명의입니다.

2.3 넘어간 다섯 곳의 시간축

양도기록에 남은 날짜입니다. 전부 원문에서 확인했습니다.

두 곳에서 은행과 벤처 대출기관으로의 양도가 확인됩니다. 특허를 담보로 잡혔다는 뜻입니다. Semprius 건에는 2011-08-30 미국 에너지부로의 양도도 끼어 있습니다. 정부 자금이 들어갔다는 표시입니다.

“채권자 이익을 위한 양도(Assignment for the Benefit of Creditors)“는 파산 절차의 대체 수단입니다. 회사가 자산을 신탁에 넘겨 채권자에게 배분하고 정리하는 방식입니다.

미국 특허청 양도기록에 남은 날짜를 그대로 옮긴 것입니다. 마름모가 특허를 담보로 잡힌 시점이고, 사각형이 권리자가 바뀐 시점입니다. 다섯 줄이 전부 사각형으로 끝납니다.

2.4 각자 내세운 숫자

세 회사가 명세서에 처리 규모를 적었습니다. 나란히 놓기 전에 성격이 다르다는 점을 먼저 봐야 합니다.

이 셋은 같은 자로 잰 숫자가 아닙니다. 하나는 실험 조건, 하나는 이론 상한, 하나는 외삽값입니다. 나란히 놓으면 “정전식이 스탬프보다 400배 빠르다”처럼 읽히지만 그런 근거는 어디에도 없습니다.

3. 정성 분석: 특허 28건

접착을 껐다 켜는 방법 순으로 배열합니다. 각 방식을 만든 회사가 지금 어디에 있는지도 같은 자리에서 봅니다.

3.1 탄성 스탬프: 떼는 속도가 손잡이다

Semprius의 특허는 채권자 정리 절차를 거쳐 아래 법인으로 넘어갔고, 그 법인은 지금 다른 것을 하고 있습니다.

3.2 정전 헤드: 전압이 손잡이다. 대신 헤드를 반도체처럼 만들어야 한다

3.3 레이저: 손잡이를 한 번만 쓴다

3.4 진공 흡착: 전압을 쓰지 않는 쪽

3.5 유체 자가조립: 집는다는 발상을 버린다

3.6 옮기는 기술과 소자를 함께 가진 쪽

3.7 전사 다음에 오는 것: 검사와 배치

옮기고 나면 불량을 찾아 고쳐야 합니다. 그 자리를 노린 회사들입니다.

4. 비교분석

4.1 만든 쪽은 하나도 남지 않았다

옮기는 기술만 갖고 있던 회사가 다섯입니다. 2절에서 본 다섯 갈래와 같은 다섯이 아닙니다. 진공 흡착과 유체 자가조립을 만든 곳은 뒤에 볼 남은 쪽에 있고, 대신 검사(Tesoro)와 조명 응용(Rohinni)이 여기 들어옵니다.

이 다섯의 공통점은 국적도 방식도 아닙니다. 탄성 스탬프(Semprius), 정전기(LuxVue), 레이저(Uniqarta), 검사(Tesoro), 조명 응용(Rohinni)으로 방식이 전부 다르고, 창업 시기도 2007년부터 2017년까지 흩어져 있습니다.

공통점은 옮기는 기술만 갖고 있었다는 것입니다. 그리고 다섯 곳 전부 특허가 남의 이름으로 넘어갔습니다.

4.2 담보는 뉴스보다 먼저 남는다

Semprius와 LuxVue의 양도기록에는 은행과 대출기관 이름이 있습니다.

Semprius는 2014-10-30에 실리콘밸리은행과 Horizon Technology Finance에 담보 설정을 하고, 2017-04-07에 담보에서 풀린 뒤 나흘 만인 2017-04-11에 채권자 이익을 위한 양도로 넘어갔습니다. 회사 정리 절차입니다.

LuxVue는 2013-03-21 Comerica Bank, 2013-05-20 TriplePoint Capital으로 두 번 담보가 잡혔다가 2014-05-02에 풀립니다. 그리고 2016-04-25에 애플 명의가 됩니다.

이 날짜들은 보도자료가 아니라 특허청 기록입니다. 회사가 자금 사정을 발표하지 않아도 담보 설정은 양도로 등록되기 때문에 남습니다. 지난 편에서 Glo AB가 Fortress Credit에 담보를 잡혔다가 풀린 뒤 삼성으로 간 것을 확인한 것과 같은 경로입니다.

다만 Uniqarta, Tesoro, Rohinni 세 곳에서는 담보 설정이 확인되지 않았습니다. 담보 없이 넘어간 것인지, 미국 등록건이 적어 표본에 안 잡힌 것인지는 이 자료로 가릴 수 없습니다.

4.3 남은 쪽에는 옮기는 것 말고 다른 것이 있었다

자기 명의를 지킨 다섯 곳은 전부 소자 특허를 갖고 있습니다. PlayNitride와 Mikro Mesa는 대만의 LED 회사이고, VueReal은 수직형 소자와 에피 구조 특허를 함께 갖고 있으며, eLux는 나노구조 LED 특허가 있고, 포인트엔지니어링은 마이크로LED 구조 특허와 함께 본업인 아노다이징이 따로 있습니다.

여기서 한 걸음 더 나가고 싶어집니다. 살아남은 회사들의 공통점이 소자가 아니라 “옮기는 것 말고 서 있을 다른 다리”일 수 있습니다. 포인트엔지니어링의 다리는 소자가 아니라 아노다이징이니까요.

그러나 이 표본으로는 거기까지 말할 수 없습니다. 열 곳으로는 “소자 특허의 유무”와 “다른 사업의 유무”를 가를 수 없고, 둘은 이 표본에서 거의 같이 움직입니다. 같은 이유로 인과도 말하지 않습니다. 소자 특허가 있어서 살아남은 것인지, 살아남을 만한 회사라서 소자까지 갔던 것인지 특허는 답하지 않습니다. 자금을 넉넉히 조달한 회사가 소자와 전사를 함께 개발했을 수도 있고, 소자 매출이 전사 개발을 버티게 했을 수도 있습니다. 둘은 다른 이야기인데 특허에는 결과만 남습니다.

이 편이 말하는 것은 동반 관계입니다. 소자 특허가 없는 다섯 곳은 남지 않았고, 남은 다섯 곳은 전부 소자 특허가 있었다는 사실까지입니다.

4.4 “남았다”에도 층위가 있다

자기 명의를 지켰다는 것과 사업이 굴러간다는 것은 다른 말입니다. 최근 100건의 우선일 분포를 보면 세 갈래로 갈립니다.

eLux는 이름은 남았지만 새 출원이 없습니다. 이 편이 “남았다”고 부른 것은 어디까지나 특허가 자기 명의로 있다는 뜻입니다. 회사의 재무나 양산 여부는 특허로 알 수 없습니다.

4.5 승계한 쪽이 간 방향

X Display Company는 Semprius의 전사 특허를 이어받았지만, 최근 등록건은 화소 구동과 디스플레이 메모리 아키텍처입니다. 전사 기술을 그대로 이어 파는 대신 디스플레이 모듈 쪽으로 옮겨 갔습니다.

이것을 “전사만으로는 서지 않는다”의 또 다른 사례로 읽고 싶어지지만, 승계 법인의 사업 전략은 특허 제목만으로 판단할 수 없습니다. 사실만 적습니다.

5. 반증 및 한계

이 편의 결론은 다음 다섯 가지 한계 안에서만 성립합니다.

① 표본이 열 회사입니다. 미국 등록건 348건, 출원인 118곳을 훑어 골랐지만 전수조사가 아닙니다. 중국과 일본의 전사 전문 회사는 이번 표본에 넣지 못했습니다.

② 생존편향을 완전히 배제하지 못했습니다. “소자 없이 전사만 하면서 지금도 독립인 회사”를 찾으려 했고 찾지 못했습니다. 다섯 곳(Semprius, LuxVue, Uniqarta, Tesoro, Rohinni) 전부 넘어갔습니다. 그러나 찾지 못한 것이 없다는 뜻은 아닙니다. 찾은 범위는 위 ①에 적은 만큼입니다.

③ 대상을 한정했습니다. Applied Materials, Kulicke and Soffa, Orbotech 같은 장비 대기업은 소자를 만들지 않고도 멀쩡히 서 있습니다. 이 편이 다루는 것은 마이크로LED 전사 기술을 들고 창업한 회사이고, 원래 다른 사업으로 서 있던 장비사는 대상이 아닙니다. 이 한정을 빼면 결론이 성립하지 않습니다.

④ 세 숫자를 비교하지 않았습니다. 256개, 10만 개, 시간당 5,600만 개는 실험 조건과 계산 상한과 외삽값이라 같은 축에 올릴 수 없습니다. 어느 방식이 빠른지는 이 자료로 답할 수 없습니다.

⑤ 소멸의 이유는 확인하지 못했습니다. LuxVue의 순응형 헤드 두 건이 연차료 미납으로 소멸한 것은 사실이지만, 애플이 왜 그것을 놓았는지는 명세서에 없습니다.

그리고 처리량에 관해 한 가지를 덧붙입니다. 이번에 대량전사 등록특허 122건의 명세서에서 처리량 단위 수치를 찾아봤는데 하나도 없었습니다. 다만 특허는 성능 수치를 적는 문서가 아닙니다. 명세서에 성능을 적으면 심사와 소송에서 청구범위가 좁아지므로 적지 않는 것이 정상적인 실무입니다. 그래서 이 사실로는 “업계가 그 숫자를 모른다”고 말할 수 없고, “특허라는 자리에는 그 숫자가 없다”까지만 말할 수 있습니다.

6. 결론 및 시사점

대량전사가 마이크로LED의 관문이라는 말은 십오 년 전에도 있었고 지금도 있습니다. 그 관문을 열겠다고 나선 회사들의 특허를 따라가 보면, 기술을 만든 쪽은 한 곳도 그것을 갖고 있지 않습니다.

Semprius는 태양광에 걸었다가 채권자 정리 절차로 넘어갔고, LuxVue는 은행 두 곳에 담보를 잡혔다가 풀린 직후 애플로 갔습니다. Uniqarta는 본딩 장비 회사로, Tesoro는 다시 애플로, Rohinni는 자동차 부품 회사를 거쳐 다른 법인으로 갔습니다. 다섯 곳의 방식이 전부 달랐는데 결과는 같습니다.

지금 그 이름들을 자기 것으로 갖고 있는 회사들에는 공통점이 하나 있습니다. 옮기는 기술 말고 다른 것을 함께 갖고 있었다는 점입니다. 대만의 PlayNitride와 Mikro Mesa는 LED 소자를, 캐나다의 VueReal은 에피 구조와 검사 카트리지를, 한국의 포인트엔지니어링은 아노다이징이라는 본업을 갖고 있습니다.

이것을 인과로 읽지는 않습니다. 소자가 있어서 버틴 것인지 버틸 만한 회사라 소자까지 간 것인지 특허는 답하지 않습니다. 다만 소자 특허가 없는 곳은 이 표본에서 하나도 남지 않았습니다.

그리고 “남았다”는 말도 조심해서 써야 합니다. eLux는 이름이 남았을 뿐 2016년 이후 새 출원이 거의 없고, VueReal은 출원이 줄고 있습니다. 특허가 자기 명의라는 것과 사업이 굴러간다는 것은 다른 말입니다. 그 차이는 특허가 아니라 공시로 봐야 하고, 이 편의 범위 밖입니다.

접착을 껐다 켜는 방법은 다섯 가지였습니다. 떼는 속도로, 전압으로, 빛으로, 진공으로, 그리고 아예 집지 않는 것으로. 다섯 갈래로 갈렸던 기술이 권리자 이름에서는 한 줄로 모입니다. 방법이 달랐던 것이 결과를 다르게 만들지는 않았습니다.

7. 부록: 특허 스펙 표

상태는 각 특허 상세페이지의 법적 상태 표시를 그대로 옮긴 것입니다. “소멸”은 연차료 미납(Expired - Fee Related)입니다.