[발언] Micro LED 디스플레이, 이것만은 알자!

[이군배]

부제 : Micro LED 디스플레이 대중화 가능성은?

1)Micro LED 디스플레이 대중화는 언제쯤 가능할까?
대형(75"~)은 2~3년, 중소형은 4~5년 후면 지금의 OLED 가격 수준으로 Micro LED 디스플레이가 대중화 될 것으로 보인다.
 
2)Micro LED 디스플레이 대중화 가능성에 대한 근거는 무엇인가?
중소형의 경우, 대중화 가능성이 4~5년 후이기 때문에 변수가 있어 대중화 가능성을 언급하기가 어려움은 있지만, TV용은 2~3년 후이고, 현재 상용화가 되고 있기 때문에, 대중화(지금의 OLED TV 가격수준) 가능성은 충분히 짐작해 볼 수 있다.
 
아래 도표에서처럼 현재 판매되고 있는 삼성전자의 Micro LED TV의 원가가, 대중화 가능성을 충분히 보여주고 있다. 물론 아래 제조원가는 운영자가 여러 자료들을 수합해서 예상해본 가격이기 때문에 정확하다고 단언하기는 어렵다.
 
하지만, 삼성전자는 지난 7월 4일, Micro LED TV 협력사들과 함께 향후 2~3년 후에 Micro LED TV의 생산원가를 현재의 10분의 1수준으로 낮추기 위한 워크숍을 개최함으로서, Micro LED TV의 원가 혁신 프로젝터를 가동한다고 밝혔다.

특히 Micro LED를 주도하고 있는 PlayNitride 회장 찰스 리는, 최근 한 세미나에서 Micro LED 기술이 무어의 법칙과 비슷한 속도로 비용이 급격히 낮아질 것이며, 2030년이면 OLED보다 비용이 낮아질 것으로 예상된다고 밝혔다.

▶삼성전자 Micro LED TV 제조 원가(추정)

화면 크기		76" (76.19")	89" (88.9")	101" (101.6")	114" (114.3")
LTPS (모듈)	크기	12.7"
		$70~80(12.7" LTPS 단가)
	LTPS조합 가격①	6x6=36개	7x7=49개	8x8=64개	9x9=81개
		$2,500 ~$3,000	$3,500 ~$4,000	$4,500 ~$5,000	$5,500 ~$6,000
R/G/B 3색 Micro LED 소자	모듈 화소	552x312화소
		$50내외(R/G/B 3색 Micro LED 소자 단가)
	모듈 조합 총 화소 (총 소자)	6x6=36개	7x7=49개	8x8=64개	9x9=81개
		3,312x1,872 (x3)= 18,600,192	3,864x2,184 (x3)= 25,316,928	4,416x2,496 (x3)= 33,067,008	4,968x2,808 (x3)= 41,850,432
	총 소자 가격②	$1800	$2450	$3200	$4050
이식 &  생산 가격③		~$3000	~$4000	~$5000	~$6000
제조원가 합계 (①+②+③)		~$7800	~$10,450	~$13,200	~$16,050
		~1,067만원	~1,430만원	~1,806만원	~2,200만원
		※최대치(실 원가는 더 낮아질 수 있음)
현 시판 가격		1억 2천만원	1억 3천만원	1억 5천만원	1억 8천만원
2~3년후 예상 가격 (10K TV 기준)		2,000만원	3,000만원	4,000만원	5,000만원
※LG전자 8K OLED TV 77" ~2천만원, 88" 4천만원~

위 도표처럼 삼성전자가 2~3년 후에 Micro LED TV의 생산원가를 현재의 10분의 1수준으로(OLED TV 수준) 낮춘다고 해도, 문제는 남는다. 2~3년 후라면 4K가 아닌 8K(16:9) TV내지는 10K(21:9) TV가 대세가 될 것으로 보이기 때문에, 아무리 화질이 좋은 Micro LED TV라 해도 8K TV내지는 10K TV로 대중화를 한다면, OLED TV 가격 수준으로 낮추는 것이 쉽지 않을 수도 있다.
 
그렇지만, 서두에서도 언급을 하였듯이, Micro LED TV의 원가 혁신은, 삼성전자의 노력도 있겠지만, 그와는 별개로 진행 될 가능성이 더 크다. 즉, 대만이나 중국이 먼저 가격을 치고 나올 가능성이 높다. 특히 대만과 중국은 이미 대형(75"~ TV용)에서 사용할 수 있는 패널(모듈)을 양산하고 있기 때문이다.

3)Micro LED 디스플레이 대중화 난제는 무엇인가?
①R/G/B 3색의 Micro LED 소자가, 색상별로 특성이 달라 증착이 어려워, R/G/B 3색의 Micro LED 소자(칩)를 일일이 수평으로 백플레인(기판/모듈)에 '전사-접합' 함으로서 양산이 쉽지 않다.
→1단계 개선(2025년~) : R/G/B 3색의 Micro LED 소자를 하나의 소자(칩)에 수직(적층)으로 쌓아 올려 '전사-접합' 함으로서 공정을 1/3로 줄일 수 있다.
→2단계 개선(2027년~) : '전사-접합' 공정을 자동화 내지는 증착 방식으로 생산한다.

②Micro LED 소자 크기를 15μm 이내로 줄이기가 쉽지 않다.
→R/G/B 3색의 Micro LED 소자(1화소/적층)를 4μm까지 줄이는 시제품이 등장하여, 2~3년 내로 해드셋이나 스마트 워치, 나아가 스마트폰용이나 IT용에도 적용이 될 수 있을 것으로 보인다.

③R/G/B 3색의 Micro LED 소자(1화소)를 0.500mm(500μm) 이내 간격으로 '전사-접합' 하기가 쉽지 않다. 즉, 화소 간 간격을 500μm 이래로 '전사-접합' 하기가 쉽지 않다. 75" 8K Micro LED TV를 만들려면, 화소 간 간격을 0.200mm(200μm) 내외로 줄여야만 한다.
→국내 중소업체인 서울바이오시스는, 1화소 크기를 200μm(R/G/B 3색 적층)로 구현하여 올 연말부터 양산에 들어간다. 지금과 같은 발전 속도라면, 2~3년 내로 100인치 내외의 8K-10K Micro LED TV가, OLED TV 가격 수준으로 등장할 수 있을 것으로 보인다.
 
4)Micro LED 디스플레이가 비싼 이유는 무엇인가?
LCD나 OLED는 단색 발광소자만 사용하기 때문에, 증착해서 만들 수 있어 대량으로 양산이 가능하다. 반면 Micro LED 디스플레이는, R/G/B 3색의 Micro LED 소자가 직접 발광하기 때문에, R/G/B 3색의 Micro LED 소자가 색상별로 특성이 달라 증착이 어려워, R/G/B 3색의 Micro LED 소자(칩)를 일일이 수평으로 '전사-접합' 함으로서 양산이 쉽지 않다보니 가격이 비싼 것이다.
 
5)Micro LED 디스플레이는 어느 나라가 주도를 하고 있는가?
Micro LED 디스플레이는, 대만과 중국이 주도하고 있다. 현재 대형 사이즈로 상용화 되고 있는 Micro LED 디스플레이의 핵심 부품과 기술들은 모두 대만이나 중국산이다. 삼성전자의 Micro LED TV에 들어가는 핵심 부품과 기술들도 대다수 대만산이다.
 
6)왜 비싼 Micro LED 디스플레이를 대중화 하려고 하는 것일까?
지금까지 선보인 LCD나 OLED는 다소 인공적인 색상으로 영상이 구현이 되어 자연스럽지 못하였다. 반면 Micro LED 디스플레이는 자연스런 색상으로 영상을 구현함으로서, Micro LED 디스플레이를 배경으로 영화나 드라마를 촬영할 수 있는 수준까지 가능하여, 수많은 회사들이 Micro LED 디스플레이를 대중화 하려고 하는 것이다. 즉, Micro LED 디스플레이는 단점이라곤 비싼 가격밖에 없기에, 비싼 가격을 낮추는 방안으로 Micro LED 디스플레이를 대중화 하려고 하는 것이다.

7)Micro LED 디스플레이가 LCD나 OLED 비해 갖는 또 다른 장점이 있다면?
LCD나 OLED는 정해진 사이즈와 해상도에 맞게 증착을 하기 떄문에 대량으로 양산을 할 수 있다. 반면 R/G/B 3색의 Micro LED 소자를 전사-접합을 통해 생산하는 Micro LED 디스플레이는, 공정상 저렴하게 생산 할 수가 없다.

그렇지만 LCD나 OLED도 단점은 있다. 아직 1~2인치 같은 작은 사이즈에 고해상도(4K~)로 만들기가 어렵고, 100"이상의 사이즈를 만드는 것도 한계가 있다.  물론 LCD는 10.5세대 LCD라인이 있어서 120인치까지도 상용화가 되고 있지만, 그 이상은 사실상 힘들다.

반면 Micro LED 디스플레이는 1~2인치 같은 작은 사이즈부터 700~800인치까지도 생산이 가능하다. 가령 삼성전자가 출시하고 있는 76"/89"/101"/114" Micro LED TV는, 비록 사이즈는 다양하지만, 이들 제품은 모두 똑 같은 12.7"에 552x312 화소 수를 갖는 모듈(LTPS)을 사용한다는 점이다. 해서 12.7" 모듈을 가로 6개, 세로 6개로 구성(총 36개)하면, 76" Micro LED TV가 되고, 12.7" 모듈을 가로 7개, 세로 7개로 구성(총 49개)하면 89" Micro LED TV가 된다.

이런 식으로 12.7" 모듈을 가로 8개, 세로 8개로 구성(총 64개)하면 101", 12.7" 모듈을 가로 9개, 세로 9개로 구성(총 81개)하면 114" Micro LED TV가 된다. 또한 12.7" 모듈을 가로 10개, 세로 7개로 구성하면(총 70개) 119" 5.5K Micro LED TV(21:9)를 만들 수 있어, 화면비까지도 다르게 구성할 수가 있다.

해서 생산 시설은 오히려 LCD나 OLED보다 작으면서, 다양한 화면 크기와 해상도, 화면비를 사용자가 원하는대로 만들 수 있고, 100인치 이상도 현장에서 모듈 조합하면 되기 때문에, 운반(이동) 설치도 자유롭다.

해서 앞으로 Micro LED 패널(모듈) 제조사들은, 30인치 이내는 LCD나 OLED처럼 완제품 패널(모듈)로 만들면 되고, 30인치 이상은 6~30인치 크기의 패널(모듈)을 출시하면, 완제품 제조사들은 다양한 Micro LED 패널(모듈)을 조합해서, TV나 디스플레이를 생산하면 된다.
 
8)삼성D-LGD는 왜 Micro LED 디스플레이를 가려하지 않는가?
삼성D와 LGD는 LCD에 대한 미래를 제대로 예측하지 못해, 투자(10.5세대)와 신기술(Mini LED) 개발에서 뒤처지면서, LCD경쟁력에서 밀리면서(중국의 LCD 굴기) LCD를 종료할 수밖에 없었고, LCD를 종료하면서 당장 실적을 내야하는 입장에서, 삼성D와 LGD는 OLED에 집중할 수밖에 없게 되었다.
 
해서 삼성D와 LGD에겐 OLED는 선택이 아닌 현실이 되었다. 고로 삼성D와 LGD는 모든 투자와 기술개발을 OLED(애플 중심)에 집중하면서, 시간도 걸리고 비싼 Micro LED는 가고 싶어도 갈 수가 없는(중복 투자를 할 수 없는) 상황이 된 것이다.

하지만, 삼성D와 LGD도 애초부터 Micro LED 디스플레이를 가려하지 않은것은 아니다. 2023년 1월 애플이 워치용 디스플레이로 Micro LED를 직접 양산한다고 발표하자, 삼성D와 LGD도 곧바로 년내에 워치용 Micro LED를 선보인다고 하였지만, 2024년 3월에 애플이 사실상 Micro LED 디스를레이를 포기하자, 삼성D와 LGD는 애플도 비싸서 안 하는데, 왜 우리가 해야 하냐며 사실상 Micro LED에 대한 포기를 선언하였다.

2024년 6월 21일
삼성D·LGD, "애플도 안 하는데…사실상 마이크로 LED 포기 선언
 
하지만 OLED가, OLED 자체의 한계성(번인현상/빠른 밝기저하)과 중국의 중소형 OLED굴기, Micro LED 디스플레이의 성장으로 삼성D와 LGD의 OLED는, 2~3년 후엔 위기를 맞이할 수밖에 없는 상황이 되어가고 있다.

만일 삼성D·LGD가, OLED도 LCD처럼 위기를 맞는다면, Micro LED 디스플레이에 대해 투자는 물론 기술이 전무하여,  삼성D·LGD의 미래거 우려스럽기만 상황이다. 결국 삼성D와 LGD는 LCD에 대한 미래를 제대로 예측하지 못해 어려움을 겪었던 악몽이 OLED에서 재현이 될 가능성이 높아졌고, 미래인 Micro LED 디스플레이는 아예 희망조차 없다.