[발언] 국내 Micro LED 상용화 수준은?

[이군배]

☞서울바이오시스 : Micro LED 소자 분야→세계 최고 수준
☞삼성전자 : Micro LED 소자 '전사-이식-완제품'에서 최고의 기술력
☞ETRI : 1/20로 가격 낮출 수 있는 Micro LED 신공법 개발
☞LG전자 : 2021년 Micro LED 디스플레이 기술 '대통령상 수상' 영예
               (어떤 기술로 대통령상을 수상하였는지는 알 수 없음)

지난 10월 13일, 경기도 고양시 킨텍스에서 열린 '2021 국제 광융합 엑스포'에서, LG전자 마이크로 LED 디스플레이가 영예의 기술 대통령상을 수상하여 많은 분들을 의아하게 하였다. 이유는 그동안 LG전자가 Micro LED 디스플레이에서 보여준 것은 거의 없었기 때문이다.

관련기사 참조
LG전자, 마이크로 LED 디스플레이 기술 '대통령상 수상'

LG전자가 그동안 Micro LED 디스플레이에서 보여준 것은, 2020년 7월에 163인치 4K Micro LED TV(MAGNIT Micro LED signage TV)를 출시한다고 밝힌 것이 전부였다. 하지만, 1년이 지난 지금까지 LG의 Micro LED TV에 대한 가격은 고사하고, 실제 판매가 되어 배송이 되었다는 소식은 들어 보지 못하였다.

다만, 지난 9월에 해외 언론을 통해 접한 것은, LG가 325인치 8K LED디스플레이(DVLED 익스트림 홈 시네마)를 출시한다는 소식이 있었다. 허나, LG전자가 해외에서 발표한 325인치 8K LED디스플레이는, Micro LED가 아닌, 이미 수년 전부터 일반 중소업체들도 상용화해서 사용하고 있는 Fine-pitch LED를 사용한 LED디스플레이 였다는 점에서, 이것을 기술적 가치로 평가한 것이라면 말이 되지 않는다. 이 제품의 가격은 21억원에 소비전력만 해도, 16.6KW나 되어, 극장용으로조차 사용하기도 부담스런 LED디스플레이다.

일반 사용자가 모르는 무언가가 있어서 LG전자 Micro LED 디스플레이가 기술 대통령상의 영예를 차지하였겠지만, 솔직한 속내는 나눠 먹기식 수상이 아니었나 하는 의구심밖에 들지 않는다. 지금 Micro LED 디스플레이는 당장 산적한 문제를 해소하는 것이 급선무다. 해서 국내 Micro LED에 대한 과제와 국내 기술 수준을 짚어 보았다.

Micro LED 디스플레이의 단점이라면, 초고가 외에 달리 흠잡을 때가 없는, 현존 최고의 디스플레이라 할 수 있을 것이다. 해서 Micro LED 디스플레이에 대한 가격만 낮출수 있다면, 디스플레이 시장은 일대 변혁이 불가피할 것으로 보인다. Micro LED에 대한 가격을 낮추려면, 공정을 개선해야 할 것이다. 그리고 기술적 난제인 Micro LED 1소자 크기를 60㎛(0.06mm) 이내로 줄이는 문제가 선행되어야 할 것이다.

▶Micro LED 과제와 현 수준
1.초고가 문제
→공정 개선으로 가격인하 가능성이 높아지고 있음→2025년 전후로 대중화 가능 예상
2.1화소(R/G/B) 크기를 200㎛(0.2mm)이내로 줄이는 문제(75" 8K TV기준)
→서울바이오시스 200㎛까지 상용화(2020년)
3,Micro LED 소자(R/G/B) 국산화
→서울바이오시스 국산화(2020년) / 삼성-LG는 중국-대만 등 해외에서 Micro LED 소자(R/G/B) 수입
4.Micro LED 모듈 대량 생산 기술 축적
→ETRI, Micro LED 신공법 개발(현 Micro LED TV 가격을 1/20수준으로 다운/2021년)
→삼성전자 인쇄회로기판(PCB) 또는 LTPS TFT 기판 기술 상용화(2021년)
5.범용적 Micro LED 모듈형 키트 & 16:9↔21:9 변환 키트 개발
→100인치 이상 TV를 가정용으로 운반(이동) 설치에 용이하게 할 수 있는 범용적 Micro LED 모듈형 키트 개발과 16:9(방송)↔21:9(영화) 화면비를 변환해서 시청할 수 있는 변환 키트 개발(100"~ Micro LED TV 장점 승화)→아직 구체적 방안이 제시되지 않은 상황

▶국내 업체들의 Micro LED 과제 해소 노력
2020년 1월, CES 2020
*서울바이오시스 Micro LED R/G/B(3색) 소자→원칩으로 상용화
  공정-비용을 3분의 1로 단축-절약
*서울바이오시스 R/G/B(3색) 원칩 크기 600×600㎛→200×200㎛까지 소형화

2021년 4월
*삼성전자 110" 4K Micro LED TV, 1억 7천만원에 출시
*Micro LED R/G/B(3색) 소자 원칩(One Chip) 적용→전사(Transfer) 기술로 양산
※삼성전자는 향후, 'RGB 원칩 전사' 방식을 RGB(1화소) 2칩 또는 RGB를 가로 3화소x세로 2화소 유닛으로 묶는 멀티 다이·Multi die) 기술을 적용해서 공정-비용을 대폭 단축-절약한다는 계획이다. 삼성이 RGB 3x2 유닛(원칩)을 전사 기술로 양산시, 공정-비용을 절반이하로 줄여, 1억 7천만원 하는 110" 4K Micro LED TV를 1억원 이내로 낮출 수 있을 것으로 보인다.

2021년 8월
*서울바이오시스 'G/B' Micro LED 소자 크기를 1μm까지 양산
단, 크기를 줄이는데 있어 최대 난제인 'R' Micro LED 소자 크기는 70㎛까지 줄였고, 연내에 30㎛까지 줄이고, 2022년에는 10㎛까지 줄여 양산을 하는게 목표→'R' Micro LED 소자 크기를 10㎛까지 줄일 경우(RGB 3색 30㎛), 11" 8K Micro LED 태블릿PC나 22"이상의 16K 모니터를 비롯하여, 44"이상의 32K Micro LED TV, 88"이상의 64K Micro LED TV까지도 생산이 가능하다.

하지만, Micro LED가 소형 스마트워치나 MHD까지 사용이 되려면, 'R' Micro LED 소자 크기를 3㎛이내로 줄여야만 되기 때문에, 쉽지 않은 과제지만, 적어도 2023년을 전후로 이 문제도 해소가 될 것으로 보인다.

2021년 11월
*삼성전자 2022년 89"-101"-114" 4K Micro LED TV 라인업 발표
※삼성전자가 RGB 3x2 유닛(원칩)을 전사 기술로 양산시, 공정-비용을 절반이하로 줄여, 114" 4K Micro LED TV를 8천만원 내외까지 줄일 수 있을 것으로 보인다. 하지만 삼성전자의 Micro LED 1소자 크기가 100μm나 되어, R/G/B 3색의 1화소 크기가 300μm이상 되어, Micro LED 1소자 크기를 줄여야만 89"를 양산할 수 있다.

또 다른 문제는, 줄어든 Micro LED 소자 크기에 맞게 인쇄회로기판(PCB)을 설계해서, 그에 맞는 모듈(TV사이즈) 크기에 R/G/B 3색의 Micro LED를 이식하는 공정을 거쳐야만 하나의 Micro LED TV가 탄생하게 된다. 여기서 요구되는 난제는 100인치 이상은 인쇄회로기판(PCB)을 이용해서, 작업을 할 수 있지만, 100인치 이내는 4K라 해도 LTPS TFT 기판을 이용해야 한다. 아울러 200인치 이내의 8K라면 LTPS TFT 기판을 이용해야 한다.

결국 이제 남은 문제는 1억 7천만원하는 110" 4K Micro LED TV를, 110" 8K Micro LED TV로 해서 천만원 이내에 출시하는 것이다. 물론 시기의 문제겠지만, 현재로선 빠르면 1~2년, 늦어도 2~3년 안에는 가능하지 않을까 싶다.

최근 ETRI는, Micro LED에 대한 신공법을 개발하여, 지금보다 20배 이상 저렴하게 Micro LED TV를 만들 수 있다고 발표하였다. 즉, 1억 7천만원하는 110" Micro LED TV를, 850만원까지 생산할 수 있다고 한다.

해서 이 공법을 적용해서 모듈(조립)형 120" 8K Micro LED TV를 천만원 내외로만 대중화 할 수 있다면, Micro LED TV는 100"이상의 8K TV에선 충분한 경쟁력을 가져갈 수 있을 것이다. 결국 ETRI의 신공법이, 현장에서 실제 적용이 될 수 있는 것인지는 아직 검증이 되지 않았지만, 국내외서 벌어지는 Micro LED에 대한 신기술들을 보면, Micro LED TV의 대중화가 그리 멀지많은 않은 것으로 보인다.

▶Micro LED란?
*특징 : Micro LED 1소자 크기가 5~100㎛로, R/G/B가 개별로 자체 발광
          OLED가 유기물이라면 Micro LED는 무기물이라 번인 현상이 없음
*장점 : 작지만(5~100㎛) 강하다(최고 화질을 넘어 자연스런 화질)
*단점 : 초고가(단, 2025년 120" 8K Micro LED TV→1천만원 이내 목표)

▶Micro LED의 우수성
1.OLED보다 월뜽히 우수한 화질
2.플렉서블(Flexible)하다-구부리거나 휠 수 있는 유순한 디스플레이
3.크기 자유자재-모듈형의 경우 원하는 크기와 화면비로 제작이 가능하다
   화면 크기(Size Free)→모듈 사용
   화면비(Ratio Free)→모듈 사용
   해상도(Resolution Free)→모듈 사용
4.용도 다양성-HMD/스마트폰/100인치 내외의 디스플레이 모두 적용 가능
5.낮은 소비전력-OLED의 1/5수준
6.배젤 없는 디스플레이-베젤(Bezel Free)→모듈 사용
7.긴 수명과 버닝 현상 해소
8.1,000nit가 넘는 HDR구현nit
9.빠른 응답속도(ns)-OLED(µs)/LCD(ms)
10.시야각 퍼펙트
11.12bit~컬러 구현에 최적
12.가장 이상적이고 미래 지향적인 디스플레이

[전수현]

잘 읽었습니다. 저는 집이 작아 대형 인치는 어려울것 같고, 85인치 8K 마이크로 LED TV가 한 500만원 정도에 나오면 좋겠다는 생각이 드는데, 이게 언제쯤 가능할까요?

[이군배]

시차의 문제겠지만, 저는 충분히 가능하다고 봅니다. 지금부터 5년 전인 2016년에 65" 4K OLED TV가 1,000만원이 넘었지만, 지금은 백만원대로 떨어졌고, 77" 4K OLED TV는 4,100만원이나 하였지만, 지금은 4백만원대까지 떨어져 10배나 가격이 저렴해 졌습니다. 헌데 여기서 주목해야 할 것은, TV용 OLED패널은 LGD 혼자서만 양산을 하였지만, Micro LED TV는 거의 모든 패널 제조사들이 뛰어들고 있고, 심지어 애플마저도 뛰어들고 있어, 가격 하락폭은 더 커질 수 있다고 봅니다. 물론 지금 당장 85" 8K Micro LED TV가, 85" 8K LCD(Mini LED) TV 수준으로 떨어진다는 것은 거의 불가능해 보이겠지만, 저는 2025년을 전후로는 충분히 가능한 금액이 되지 않을까 여겨집니다.

[박종만]

좋은글 잘읽었습니다~