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[해설] 삼성·LG·애플까지 호시탐탐…'마이크로 LED'가 뭐길래

입력 : 2018.04.12 06:00:00


노동균 기자

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'보는 것이 믿는 것'이라는 말 그대로입니다. 현대인은 일상생활에서 시각을 통해 많은 정보를 얻습니다. 과거 브라운관이라고 불린 배불뚝이 TV는 육중한 크기 때문에 거실에서 벗어나지 못했지만, 평판 디스플레이(FPD) 기술 발전으로 이제는 언제 어디서나 전자기기를 통해 텍스트, 이미지, 영상을 소비할 수 있게 됐습니다. 바야흐로 모든 사물이 디스플레이 역할을 하는 '사물 디스플레이(DoT, Display of Things)' 시대가 왔다고 해도 과언이 아닙니다.

▲사물 디스플레이 이미지. / LG디스플레이 제공

디스플레이를 구분하는 방식은 크기, 표시 방식 등에 따라 여러 가지가 있습니다. 이 중 최근 주목할 만한 구분 방식은 소자의 자체 발광 여부에 따른 '발광형'과 '비발광형'입니다.

한국이 주도하는 유기발광다이오드(OLED)는 대표적인 발광형 디스플레이입니다. 여전히 많은 전자기기에 쓰이지만, OLED에 조금씩 주도권을 내주고 있는 액정표시장치(LCD)는 비발광형 디스플레이입니다. 비발광형 디스플레이는 뒤에서 빛을 쏴주는 별도의 장치가 필요하지만, 발광형 디스플레이는 스스로 빛을 내는 만큼 구조가 단순해 제품화에 여러 이점이 있습니다.

OLED 대세론이 떠오르는 와중에 또 하나의 미래 디스플레이 기술이 등장해 눈길을 끕니다. 주인공은 바로 '마이크로 LED'입니다.

마이크로 LED가 소위 말하는 '갑툭튀(갑자기 툭 튀어나온)' 기술은 아닙니다. 디스플레이 업계는 이미 5~6년 전부터 마이크로 LED의 잠재력에 주목하고, 연구개발에 매진해 왔습니다. 마이크로 LED는 몇 년 전까지만 해도 상용화까지는 많은 시간이 필요한 기술로 여겨졌지만, 최근 몇몇 기업에서 눈에 띄는 성과를 내놓으면서 대중에 빠르게 알려지기 시작했습니다.

먼저 각종 조명이나 광원으로 우리 주변에서 흔히 쓰이는 LED(발광다이오드)부터 잠깐 알아봅시다. 제어가 쉬우면서도 전력 소모가 낮고, 수명이 길어 각종 기기의 동작 상태를 알려주는 표시등, 대부분의 LCD 디스플레이의 백라이트로 널리 사용됩니다.

다이오드는 양 전극 단자에 전압을 걸면 전류가 한 방향으로만 흐르는 소자를 말합니다. 전류가 흐르는 방향으로 전압을 주면 전류가 주입되고, 이때 전자의 이동으로 발생하는 에너지 일부가 빛으로 나타나는 원리입니다. 이 때문에 LED를 '빛을 내는 반도체'라고 부르기도 합니다.

최근 뜨거운 감자로 떠오른 마이크로 LED는 이름 그대로 마이크로미터(100만분의 1미터, ㎛) 크기의 초소형 LED를 뜻합니다. 이 초소형 LED를 회로 기판에 적색·녹색·청색(RGB)으로 각각 배치한 후 디스플레이 패널에 일제히 부착하면 LED가 마치 하나의 화소처럼 동작하는 발광형 디스플레이가 되는 것입니다.

LED 크기가 작아질수록 같은 면적에 더 많은 화소를 표현할 수 있는 만큼 초고해상도를 구현할 수 있습니다. 여기에 빠른 응답속도, 높은 색재현율과 명암비, 긴 수명까지 디스플레이가 갖춰야 할 미덕을 모두 갖췄다는 평가를 받습니다.

물론 LED 크기를 획기적으로 줄이는 기술 수준까지 간 것은 아닙니다. 현재 마이크로 LED를 표방하는 제품이 과도기적이라는 평가를 받는 이유입니다. 대표적인 예가 삼성전자가 연초 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 IT 전시회 'CES 2018'에서 처음 공개한 146인치 크기의 초대형 TV '더 월'입니다.

이 제품은 소형 LED를 빼곡하게 채운 모듈을 여러 개 붙이는 방식으로 초대형 디스플레이를 구현했습니다. 다만, 삼성전자 더 월에 사용된 LED의 크기는 가로 122㎛, 세로 240㎛로 학계에서 마이크로 LED를 정의하는 기준인 100㎛ 이하를 충족하지 못하고 있습니다.

▲한종희 삼성전자 영상디스플레이사업부장이 CES 2018에서 모듈러 TV ‘더 월'을 소개하고 있다. / 삼성전자 제공

또한, 마이크로 LED는 수백만개 이상의 초소형 LED를 기판에 정밀하게 배치해야 하기 때문에 공정이 만만찮다는 점도 기술적으로 해결해야 할 숙제입니다.

디스플레이 업계에 따르면, 55인치 기준 4K 해상도(4096×2160) 디스플레이를 마이크로 LED로 채우려면 무려 2500만개에 달하는 칩이 필요하다고 합니다. 자칫 한 기판에 생성하는 LED 칩끼리 색상 균일도가 조금이라도 맞지 않으면 버려지는 LED 칩이 발생하기 때문에 이에 따른 비용 증가 문제도 있습니다. 경제성을 고려해 LED 칩을 더 저렴하게 대량으로 만들 수 있는 기술도 마이크로 LED 디스플레이 상용화의 숙제가 될 전망입니다.

최근 애플도 자체적으로 마이크로 LED 설계 기술을 확보하려는 움직임을 보여 관련 업계의 관심을 끌었습니다. 애플은 일찍이 2014년 마이크로 LED 관련 스타트업 '럭스뷰'를 인수하는 등 차세대 디스플레이 기술에 많은 관심을 보였습니다. 애플은 지난해 삼성전자가 투자한 대만의 마이크로 LED 업체 플레이나이트라이드와도 협력 관계를 맺은 것으로 알려졌습니다. 애플이 마이크로 LED 기술을 확보하면 우선적으로 차기 애플워치에 적용할 것이란 관측에 힘이 실립니다.

그동안 애플워치용 디스플레이 패널은 LG디스플레이가 공급했습니다. 애플이 차기 애플워치에 마이크로 LED를 채택한다면 LG디스플레이 입장에서는 주요 고객사를 잃게 되는 셈입니다.

LG디스플레이도 이미 이러한 시장 흐름을 예의주시하면서 자체적으로 마이크로 LED 기술을 개발하는 중입니다. 다만, 시장성을 고려해 아직 양산 시점을 구체적으로 밝히지는 않았습니다. 디스플레이 업계의 관심을 집중적으로 받는 마이크로 LED가 과연 DoT 시대를 맞은 디스플레이 업계 지형도를 얼마나 바꿔놓을지 귀추가 주목됩니다.

▲노동균 기자


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