마이크로 LED
1. 개요
마이크로 LED 디스플레이는 기존 Mini LED의 1/10 수준의 크기인 초소형 LED를 이용한 디스플레이를 말한다. 어렵게 생각할 것 없이 매우 작은 LED를 다닥다닥 박은 기판을 디스플레이로 활용하는 것이다.[1]
통용되는 정의로는 소자크기가 가로세로 각각 100㎛ 이하인 디스플레이를 말한다. 다만 스마트폰 디스플레이 등 작은 기기에 사용되려면 소자 크기를 5~10㎛ 수준까지는 줄여야 한다.[2] 기존의 LED 디스플레이라는 것은 순전히 마케팅 용어로서 실제로는 백라이트를 LED를 쓸 뿐 본질적으로 LCD 디스플레이였지만, 마이크로 LED 디스플레이는 액정 없이 LED 자체가 발광하기 때문에 명암비, 응답속도, 색 재현률, 시야각, 밝기, 최대 해상도, 수명 등 거의 모든 부분에서 기존 LED 백라이트 액정 디스플레이보다 우수한 성능을 가지고 있다. 대신 현재 기술로는 LED를 PCB 위에 올릴 때 시간이 오래 걸린다. 삼성의 대형 TV의 경우 한 대를 조립하는데 한 달이 걸린다고 한다. 조립 시간이 오래 걸린다는 것은 곧 가격 상승으로 이어지며 대량 생산에도 악영향을 끼친다.
현재는 직접 디스플레이 구조재에 이런 미세한 소자를 고정시키는 것이 어렵기 때문에 소자 자체가 수십 개의 LED 발광부를 가진 형태로 제작하고 그것을 여러 개를 하나의 중간기판에 접착하고 드라이버 IC와 결합해 자동화가 가능한 테이프에 접착할 수 있는 작은 부품 크기로 집적해 제작하고 그 걸 소재 기판에 조립하고 그 기판을 모아서 대형 디스플레이를 만드는 식으로 4-5단계의 집적화 규모를 적용하는 방식으로 개발되고 있다. 자동화가 가능해지면 빠르게 원가를 낮출 수 있게 될 것이다.
LED도 다이오드이기 때문에 나노급의 공정을 사용하는 CMOS로 만들면 어떨까?라고 생각해볼 수도 있지만, 이것도 난점이 많다. CPU나 GPU와는 달리 규소가 아닌 사파이어를 토대로 사용해야 하기 때문. 사파이어는 모스 굳기계가 9나 되는 광물이라, 규소와는 달리 나노 단위의 가공이 어마어마하게 힘들다.[3] 바로 이 사파이어의 경도 문제가 마이크로 LED를 상용화하기 어렵게 만드는 원인이다.[4]
2. 상세
연구실 시작품 수준을 처음으로 벗어난 것은 소니가 2012년 CES에서 출전한 'Crystal LED Display'이지만 이 때는 소자 크기가 630㎛ 정도였다.[5] 따라서 소니도 '마이크로' LED라는 명칭을 내세우지 않았다. 그 후, 2016년에 세계 최초로 마이크로 수준까지 소형화된 '클레디스' 디스플레이를 발표했다. 이때부터 소니는 본격적으로 마이크로 LED라는 명칭을 사용한다.[6] 또 클레디스의 발표에 따라 소니는 세계 최초로 마이크로 LED 디스플레이의 상품화에 성공한 상태이다.
다만 클레디스는 기술 완성도가 부족한 상황에서 상용화를 위해 픽셀 피치를 넓혀 블랙의 영역을 극대화한 것이라 PPI가 15~20 수준에 불과하다.# 따라서 자사의 TV 라인업인 브라비아 등에는 채용되지 못하고 디지털 사이니지나 미디어 월과 같은 B2B로만 사용되는 중이다. 현재 소니의 Crystal LED Display를 채용하고 있는 기업은 혼다, NTT 도코모, 스바루 등. 주로 일본쪽에 수요가 집중되고 있지만 애플스토어 가로수길과 신쥬쿠에서 사용하는 사이니지에 소니 클레디스가 채용된것이 확인되고 있다.
“애플이 준비하고 있는” 마이크로LED란 무엇인가?
애플은 후일 애플 워치에서 사용할 디스플레이를 OLED에서 마이크로 LED로 바꾸고자 계획했다지만 번번이 개발이 지연되어 도로묵이 되고 있는 상황이다.
삼성전자 마이크로LED TV ‘과장 명칭’ 논란
8월 출시 '삼성 마이크로LED TV', 진짜 아니다?...또 불거진 '네이밍' 논란
2018년 초 삼성전자와 LG전자에서는 대형 OLED, QLED에 이어서 마이크로 LED로 개발한 TV를 내놓겠다며 시제품을 완성했다는 소식을 전했다. 삼성과 LG는 2018년 CES에서 146인치대의 모듈형 마이크로 LED 디스플레이를 공개했는데, 소자 크기가 가로세로 각각 122㎛, 240㎛로 마이크로 LED의 규격(100㎛ 이하)에는 부합하지 않아 QLED 때와 마찬가지로 과장된 명칭을 사용했다는 비판을 받았다. 초기에는 이처럼 소자 규격만 초과한 제품을 '미니 LED'라 부르기도 했다.
그나마 긍정적으로 본다면, 삼성의 QLED(QD-LCD)는 LCD에 퀀텀닷 필름만 붙인 채 QLED라고 어거지로 이름붙인 것이었지만, 이 제품은 기술 자체는 같고 완성도만 부족한 것이라 한계가 명백한 QD-LCD에 비해 차후의 기술 발전을 기대할 여지가 충분하다. QD-LCD를 QLED라고 부른 행동이 순금덩이를 가져온다고 해 놓고 '''도금한 쇳덩이'''를 가져온 것이나 마찬가지라면, 이번은 순금덩이 대신 24K 금덩이를 가져온 것이다. 당연히 전자가 훨씬 괘씸하다.
삼성전자, 마이크로 LED TV 전격 공개
이러나 저러나 결국 세계 최초로 소비자용 마이크로 LED 제품을 상용화한 쪽은 삼성전자가 되었다. 2020년 12월 10일 110인치 가정용 마이크로 LED TV를 선보이며 2021년 1분기 출시 예정임을 밝혔다. 다만 가격은 전혀 가정용이지가 않은데 무려 '''1억 7천만원'''이다.
소니 쪽도 2021년 일반 소비자용 제품이 나올 예정.
2.1. 미니 LED와의 차이점
미니 LED 는 용어는 비슷하지만 전혀 다른 기술이다. 미니LED 항목 참조.
3. OLED와의 비교
유기발광다이오드(OLED)를 대체할 차세대 디스플레이로 꼽히는데, 가장 큰 장점만 언급하자면 OLED와 달리 유기소재를 사용하지 않아 '''번인이 매우 느리게 발생한다'''는 점이다. 유기발광다이오드(OLED)가 아닌 실리콘 기반 LED를 사용하므로 발광효율이나 휘도 등도 높다. 그러면서 OLED와 마찬가지로 쓰지 않는 소자를 아예 끌 수 있어 전성비와 명암비도 좋은데 변성되는것도 적어 수명 또한 길기 때문에 여러모로 주목을 받고 있는 중. 하지만 Red Green Blue를 구성하는 소자를 옮기는 공정이 매우 어려운 상황이다. 때문에 최근 미국에서 발매된 패널은 36인치가 약 2400만원이다. 36인치 패널을 18~20개 가량 붙여서 146인치 디스플레이를 만드는 것이며 가격은 4억 8000만원 수준에 이른다. (2019년)
4. 퀀텀닷(양자점)과의 비교
마이크로 LED와 Quantum dot의 차이는 모두 자발광 방식이며 유무기차이일 것이다. LED는 특성상 한가지 색상을 나타내는 소자를 만들어서 이동하는 방식을 사용할 수 밖에 없고 Quantum dot은 잉크젯방식을 통해 제조될 것으로 예상된다. Quantum dot 방식은 디스플레이 크기가 결과적으로 마더글래스에 의존할 수밖에 없으며 이는 약점이 될 수 있다. 또한 갈 길이 아주 멀다. 하지만 LED 방식은 오랜기간 축적된 기술로 인하여 제조는 가능하나 화소 이동이 문제이며 이는 곧 가격문제가 될 것이다.
당장의 상황에서는 Quantum dot는 구현 자체가 매우 힘든 상태, mLED는 구현은 충분히 되나 가격과 제작 편의성이 걸림돌인 상태이다.
[1] 전광판과 똑같다. 차이점이라면 LED의 크기밖에 없다.[2] 100㎛면 0.1mm인데, PPI로 따졌을 때 254 PPI밖에 되지 않으므로 기존의 LCD나 OLED 패널에 비해 훨씬 떨어지기 때문이다.[3] 사실 규소로도 LED를 만들 수는 있지만 효율이 시궁창이라 도태된 지 오래이다.[4] 사파이어 기판은 파란색 LED를 만드는 것에서 장애물이 되기도 했다. 그래서 파란색 LED를 양산하는 방법을 개발한 나카무라 슈지는 아예 '''노벨물리학상'''까지 탔다.[5] 시제기라는 것도 있었지만 당대의 기술 수준으로는 기계로 생산하기에 문제가 있어 소자를 '''전량 수작업으로 제작'''했다고 한다.[6] 클레디스의 소자 크기는 30㎛ 수준이다.