[발언] ‘삼성전자 Vs 애플’, Micro LED 디스플레이 차이점은?

[이군배]

☞애플은 왜 Micro LED 디스플레이 개발(양산)을 오스람과 결별 하였을까?
☞Micro LED 디스플레이(용도), 대형(삼성전자)보다는 소형(애플)이 유리하지만, 실상은 소형이 기술적 나이도 높아
 
최근 애플이 워치용으로 개발 중인 ‘Micro LED’ 프로젝트를 중단하여, LGD가 Micro LED TF 인력을 재배치했다는 보도가 있었다. 물론 이 기사는 사실이 아니었지만, 사실 여부를 떠나, LGD가 마이크로LED TF 인력을 정말로 재배치했다면, LGD가 왜 적자를 내고, 어려움을 겪고 있는지를 충분히 알 수 있을 것 같다.

현재 일반 사용자를 상대로 상용화한 Micro LED 디스플레이는, 삼성전자가 2023년 5월에 1억 7천만원에 출시한 110" 4K Micro LED TV와 2023년 7월에 1억 3천만원에 출시한 89" 4K Micro LED TV가 유일하다. 물론 LG전자를 비롯하여, 여러 회사들이 100인치 이상 초대형 Micro LED 디스플레이를 출시는 하였지만, 모두 B2B(상업)용이다.
 
헌데, 여기서 짚어 볼 것은, 왜 애플은 소형 Micro LED 디스플레이를 상용화하려고, 10년 전부터 개발을 해왔을까? 라는 것이다. 그리고 왜 삼성전자는 대형 Micro LED 디스플레이를 상용화하려고, 7년전부터 Micro LED 프로젝트를 진행하고 있을까? 라는 것이다. 사실 Micro LED 디스플레이는 크게 만드는 것보다 작게 만드는 것이 더 어렵다.
 
가령 2" 4K Micro LED 디스플레이와 89" 4K Micro LED 디스플레이를 만든다고 가정할 경우, 2" 4K Micro LED 디스플레이 1화소 크기는 0.0115mm(11.5μm)지만, 89" 4K Micro LED 디스플레이 경우는 1화소 크기가 0.5131mm(513.1μm)로 45배나 크다. 문제는 작게 배열할수록 화소 간 잔류 발생이 커서, 노이즈가 발생한다는 것이다.
 
이런 연유로 최근엔 Micro LED 디스플레이이도 LTPS(저온 다결정실리콘, Low-Temperature Polycrystalline Silicon) 백플레인 기판(모듈)을 사용하여 잔류문제 등에 대응하고 있다. 헌데, 2" 4K Micro LED 디스플레이의 경우, 1화소 11.5μm크기 안에 R/G/B 3색의 Micro LED 소자(칩)를 넣으려면, 소자 당(1칩) 크기는 3μm여야 한다.
 
반면, 89" 4K Micro LED TV의 경우, 1화소 513.1μm크기 안에 R/G/B 3색의 Micro LED 소자(칩)를 넣으려면, 소자 당(1칩) 크기는 170μm만 되어도 충분하지만, 삼성전자는 소자 당 크기를 50μm정도 크기를 사용하여, R/G/B 3색의 Micro LED 소자는 150μm밖에 안되어, 1화소 간격 513.1μm안에 R/G/B 3색의 Micro LED 소자(칩)을 이식한다.
 
그런 점에서 애플이 진행하는 Micro LED 디스플레이 개발이 더 난이도가 높지만, 그렇다고 삼성전자의 89" 4K Micro LED TV가 애플의 2"내외 Micro LED 디스플레이 개발보다 쉬운 것만은 아니다. 즉, 삼성전자가 일반 사용자를 상대로 상용화한 89" 4K Micro LED TV는, 일반 TV처럼 완제품 세트로 출시가 되고 있는데, 이는 12.7" LTPS 기판(모듈)을 가로 7개 세로 7개로 해서 총 49개의 모듈을 조합해서 TV를 완성하는 형태다.
 
삼성이 LCD TV나 OLED TV처럼 통 패널을 사용하지 못하고, 12.7" 모듈을 조합해서 89" 4K Micro LED TV를 만들 수밖에 없는 이유는, LTPS 기판(모듈) 크기를 무한 키울 수 없기 때문에, 이러한 12.7" 기판(모듈)을 조합해서 완제품 TV를 만드는 것도 그리 간단하지 않다는 것이다. 모듈과 모듈을 조합할 때, 513.1μm 간격을 맞추어 조립하는 것이 말처럼 쉽지가 않기 때문이다.
 
해서 삼성전자는 현장에서 Micro LED 디스플레이를 조합하는데, 3~4일 걸리는 시간을 줄이기 위해, 12.7" 모듈을 공장에서 완제품 형태로 만드는 것이다. 결국 이러한 점을 감안하면, 2" 4K Micro LED 디스플레이는 완제품이기에 모듈을 조합하는 수고는 덜 수 있지만, 3μm크기의 R/G/B 3색 Micro LED 소자(칩)를 11.5μm 1화소 크기 안에 넣어야만 하는 난제가 있는 것이다.
 
해서 애플은 이번 와치용 R/G/B 3색 Micro LED 소자(칩)를 수평(3μm R/G/B 3색→11.5μm/예시)이 아닌 수직으로 해서, 1화소 크기를 10μm크기로 하려다가, 오스람과 기술적 문제를 해소하지 못해, 결국 Micro LED 디스플레이 개발(주문)을 취소하게 된 것이다.
 
참고로 2023년 6월, 선다이오드사는 3색(R/G/B)의 Micro LED 소자를 4μm크기로 수직(적층) 상용화하는데 성공하여, 7.5μm 단색(White) OLED에 RGB컬러필터를 사용한(1.424" 3800x3000화소의 W-OLEDoS) 애플의 '비전 프로'와는 비교가 안 되는 기술력까지 선보였지만, 아직 Micro LED 디스플레이가 대중화 되기까지는 좀 더 시간이 걸릴 것으로 보인다.
 
결국 이번 애플의 Micro LED 디스플레이 파동은, Micro LED 디스플레이 대중화에 적지 않은 영향을 주었지만, 그렇다고 상용화가 자체가 중단이 된 것은 아니기에, 설사 애플이 Micro LED 디스플레이를 포기한다고 해도, 다른 업체들이 Micro LED 디스플레이를 대중화 하기 위한 노력을 계속해서 진행해 나갈 것으로 보인다.
 
애플도 오스람에서 다른 업체로 변경해서 Micro LED 디스플레이를 계속 진행할 것으로 보여, Micro LED 디스플레이는, 당장은 대형(TV)이 먼저 가고 있지만, 대중화는 15"이내의 소형이 먼저 갈 것으로 보인다. 해서 Micro LED 디스플레이 대중화는, 어쩌면 애플 보다는 제3의 업체가 먼저 치고 나갈 가능성도 있다고 본다.

▶현 Apple Vision Pro 사양과 차기 예상 사양(Micro LED적용/가상)

구분	현재 사양	차기 예상 사양(가상)
패널 유형	OLEDos(OLED on Silicon) →Micro OLED	LEDos(LED on Silicon) →Micro LED
화면(기판) 크기	1.424"→한쪽 기준 (2.84cm x 2.24cm)	1.6"→한쪽 기준 (3.19cm x 2.52cm)
화소 수	3800x3000	7600x6000
화소 간 간격 (1화소 크기)	7.5μm White OLED+ RGB컬러필터	4.2μm(4μm) R/G/B(적충) Micro LED 소자(칩) 자체발광
PPI	3,400	6,052
주사율	90/96Hz	240Hz~
HDR	최대 5,000nit (실 500nit이내)	10,000nit~
제작원리	1.424" 실리콘 웨이퍼 백플레인 위에 화소별로 White OLED를 증착하여, RGB컬러필터로 색구현→올레도스(OLEDoS) 또는 Micro OLED로 표기	1.6" 실리콘 웨이퍼 백플레인 위에 R/G/B(적충) 3색 Micro LED 소자(칩)를 이식(전사)하여 색구현→레도스(LEDoS) 또는 Micro LED로 표기
상용화	2024년	2027년~

▶삼성전자 4K Micro LED TV, 모듈 조합 구성

사이즈		50"	63"	76"	89"	101"	114"	126"	140"	152"
출시여부		공개만	공개만	예정	2023년	예정	예정	공개X	공개만	공개X
모듈	구성 수량	4x4=16	5x5=25	6x6=36	7x7=49	8x8=64	9x9=81	10x10 =100	11x11 =121	12x12 =144
	화소	960x 540	768x 432	640x 360	549x 309	480x 270	427x 240	427x 240	384x 216	320x 180
1화소 크기 /간격(mm)		0.2883	0.3632	0.4381	0.5131	0.5823	0.6572	0.7264	0.8071	0.8763
*모듈 크기 : 12.7" *R/G/B 3색 Micro LED 소자 크기 : 150μm
※삼성전자 Micro LED TV는, 사이즈는 달라도 R/G/B 3색 Micro LED 소자 크기는 동일하다. 즉, Micro LED 소자(칩)별 크기는 50μm다. 그러면 R/G/B 3색(1화소) 크기는 150μm가 된다. 해서 150μm를 사이즈별 1화소 크기에 맞게, R/G/B 3색 Micro LED 소자를 배열하면, 다양한 사이즈의 Micro LED TV를 만들 수 있다. ※삼성전자는, 2023년 1월 CES 2023에서 50"/63"/76"/89"/101"/114"/126"/140"를 공개하고, 2023년 7월에 89"를 시작으로, 2024년에 76"/101"/114"로 사이즈를 확대 출시할 예정이다.