[반도체 시사] 마이크로 LED 스마트워치 목표가격, OLED의 2배 이상!?

디스플레이의 발전은 우리 주변에서 보이지 않는 영향을 미치며 발전해 왔습니다.
국내 LCD 시장이 중국 놈들 때문에 힘들어지면서 OLED 시장이 주목받았죠. 이후 OLED 시장을 이을 마이크로 LED가 시장을 주도할 것이라 예상했는데, 모습을 드러낼 날이 얼마 남지 않은 것 같습니다.

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마이크로 LED 칩 가격 상한은 10달러 수준.. 상용화 걸림돌..

스마트워치에 마이크로 LED를 적용시키려면 마이크로 LED 디스플레이의 목표 가격이 OLED의 2배까지 좁혀져야 할 것이라는 전망이 나왔습니다. 머아크로 LED는 광의 효율 및 밝기 등에서 우위를 보이지만 특성 면에서는 OLED를 압도하진 못하고 있습니다. 따라서 세트 업체에서는 마이크로 LED 스마트워치를 출시하려면, 마이크로 LED 디스플레이 가격이 OLED의 2배 수준까지는 낮추어야 할 것으로 예상 됐습니다.

LCD, OELD, 마이크로 LED 차이 (출처 : 트랜드포스)

마이크로 LED는 차세대 미래 TV로 여겨질 정도로 디스플레이 성능이 뛰어난 제품입니다. 현재 정점에 다른 OLED와 구동방식이 조금 다릅니다. 모두가 아시다 시피, LED TV는 기존의 Backlight 광원이 있는 LCD TV와 달리 광원을 LED로 사용함으로써 저가 제품을 주로 사용하는 방식입니다. 즉, LED TV는 Backlight 대신 LED를 사용하는 LCD TV라 할 수 있습니다. 

LED는 기본적으로 광원입니다. 따라서 수많은 광원을 작게 만들어 패키징 한 다음에 TV 패널 아래에 넣은 것이 바로 OLED TV입니다. 특히 대형 TV에서 주로 사용하는 AMOLED는 Active Matrix Organic Light Emitting Diode로 능동형 메트릭스 유기발광 다이오드를 의미합니다. AMOLED는 LED 중에서도 전기를 주면 스스로 발광하는 유기물을 사용하여, Color Filter를 사용하는 LCD와 달리, R,G,B 고유의 색상을 방출하는 각각의 LED 소자를 사용합니다. 따라서 Backlight 광원이 필요 없기에, 우리는 TV를 매우 얇게 만들 수 있습니다. 하지만 OLED의 단점은 유기발광 소재의 수명이고, 특히 파란색 빛을 내는 소자가 다른 소자에 비해 수명이 짧아, 오래 사용하게 되면 컬러의 왜곡이 발생하게 됩니다. 화면에 자국이 남는 번인현상이 파란색 빛을 발광하는 소자의 수명이 다하면서 생기는 대표적인 이슈죠.

"마이크로 LED와 OLED의 차이는 무엇인가?"

마이크로 LED와 OLED의 가장 큰 차이는 바로 유기물의 사용 여부입니다. 마이크로 LED는 실리콘 LED 또는 염화칼륨과 같은 무기 소재를 사용합니다. 이 경우 발광효율이나 휘도가 상당히 높고 전력 당 성능 역시 매우 뛰어납니다. 패키징을 함으로써 기판과 결합하는 AMOLED와 달리 기판에 박아 유리만 씌우면 되므로 편광판 혹은 컬러필터가 필요 없어 OLED보다도 훨씬 더 얇게 만들 수 있습니다. 그리고 수명이 짧은 유기물의 OLED 대비 무기소재를 사용하는 마이크로 LED의 수명이 훨씬 길어 오래 사용할 수 있습니다. 

"그러면, 마이크로 LED로 바꾸면 되겠네!?"

마이크로 LED의 이슈는 바로 공정의 복잡성입니다. 기판에 미세한 LED 소자를 하나씩 박아서 기판 하나 하나에 레고처럼 이어 붙여야 작은 디스플레이가 만들어지는데, 이것을 또 소재 기판에 조립하고 소재기판을 또 모아서 대형 디스플레이를 조립하는 구조입니다. 즉, 4~5단계의 집적화 단계를 거쳐야만 우리가 알고 있는 TV가 만들어집니다. 따라서 삼성전자가 마이크로 LED TV를 하나 만드는데 한 달이라는 시간이 걸릴 정도로 공정이 복잡하고 오래 걸립니다. 

이 단점은 마이크로 LED의 장점이기도 합니다. 작은 크기의 기판을 만들고 조립하여 대형 디스플레이를 만드는 형태이므로 현존하는 디스플레이보다 더 크게 만들 수 있습니다. 즉, 디스플레이의 모듈화가 가능해진다는 장점을 가지고 있습니다. 따라서, 원하는 크기의 디스플레이를 맞춤으로 제작할 수 있습니다. 

아직까지는 마이크로 LED의 대형 TV 시장은 도전과제가 많이 남아있는 것으로 보입니다. 따라서 장기적으로 봤을 때는 애플워치같은 소형 디스플레이로 대응을 시작합니다. 100um 이하의 소재를 제작할 수 있을 경우 애플워치의 경우 화면 크기에 4K 디스플레이를 넣을 수 있습니다. (아직은 이론 뿐.)

띠리사 마이크로 LED는 AMOLED의 장점을 모두 지니면서, 번인, 해상도, 크기에서도 모두 AMOLED 이상의 강점을 가지고 있습니다. 속도 면에서도 OLED 보다 우위에 있으므로 미래 디스플레이라고 각광 받고 있는 것입니다. 

"마이크로 LED 상용화는 언제...?"

18일 마이크로 LED 협회는 1.78인치 애플워치의 유기발광다이오드 가격을 20달러로 추산하고, 같은 해상도의 마이크로 LED 디스플레이 목표 가격이 40달러를 웃돌 것이라고 추정했습니다. 현재 애플워치를 비롯해 여러 업체가 OLED 스마트워치를 양산 중에 있지만, 마이크로 LED는 아직 없습니다.

지난주 불룸버그에서 애플이 이르면 2024년 애플워치 울트라 모델부터 마이크로 LED를 적용할 수 있다고 보도한 뒤 업계에서는 마이크로 LED 스마트워치에 큰 관심을 가지고 있습니다. 국내 업계에는 이미 지난해 애플이 수년 내 애플워치 최상위 모델에 마이크로 LED를 적용할 것이라는 관측을 확신한 바 있습니다.

마이크로 LED는 공정의 복잡성으로 아직 양산이 어렵고, 가격 경쟁력, 경제성 등을 고려했을 때, 초대형(사이니지)과 초소형(증강현실) 등을 제외하면, 나머지 소형(스마트워치, 스마트폰), 중형 (태블릿, 노트북, 모니터), 대형 (TV) 제품에서는 기술확장성이 높지 않다는 전망이 지배적입니다. 

마이크로 LED가 OLED보다 효율, 휘도 면에서 강점이 있지만, 마이크로 LED가 디스플레이 품질면에서 눈에 띄는 개선점을 줄 가능성은 낮다고 보고됐습니다. 이는 세트 업체가 돈을 더 주고라도 마이크로 LED를 채용하겠다는 프리미엄이 크지 않다는 것을 의미합니다. 

마이크로 LED 협회는 6인치 웨이퍼 1장에 10X5 마이크로미터 크기 마이크로 LED 칩을 6600만개 생산할 수 있을 것으로 예상함. (출처 : 마이크로 LED 협회)

마이크로 LED 협회는 디스플레이 목표가격 달성 외에도, 백플레인 (TFT) 기술과, 마이크로 LED 칩 전사(Transfer)와 Repair 등에서 아직은 해결할 과제가 많다고 말했습니다. 한편, 애플은 수년 전부터 마이크로 LED 기술을 개발해왔고, 애플워치 최상위 라인업에 마이크로 LED를 적용하겠다는 계획을 세운 상태입니다. 애플이 여러 제품 가운데 애플워치에 먼저 마이크로 LED를 적용하려는 이유는 애플워치 화면 해상도에 대한 소비자 기대가 높지 않기 때문입니다. 일반 소비자가 스마트폰에서는 PDF 파일도 확대해서 보이지만, 2인치도 안 되는 스마트워치 화면으로 PDF 파일을 보지 못 한다고 실망하는 경우는 많지 않습니다. 이 때문에 마이크로 LED 칩 크기를 적당한 수준에서 절충한다면 애플워치에는 적용할 수 있습니다. 

지난해 처음 출시된 울트라 모델은 실외 액티비티 활동에 적합하도록 설계된 제품입니다. 베터리 수명과 화면 밝기 등에서 강점이 두드러져야 하며, 화면 해상도에 대한 기대가 높지 않고, 100만원을 웃도는 애플워치 울트라 모델은 애플이 마이크로 LED 디스플레이로 프리미엄을 찾을 수 있는 제품입니다. 현재 판매 중인 OLED 애플 워치 가격은 30만-60만원 수준입니다. 

시장조사업체인 DSCC 의 전망처럼 LG디스플레이가 애플워치용 마이크로 LED에 우선 대응할 가능성이 크다고 했고, 삼성 디스플레이는 현재 스마트워치용 마이크로 LED를 단순히 검토만 하고 있는 상태로, 진행중인 스마트워치 마이크로 LED 개발 프로젝트는 아직 없는 것으로 알려졌습니다.

 

▼▼▼출처 : 디일렉 ▼▼▼

"스마트워치 마이크로 LED 목표가격, OLED의 2배 웃돌 것" - 전자부품 전문 미디어 디일렉