김민우 삼성디스플레이 그룹장, '마이크로 LED 워크숍' 발표
“LED 칩 크기, 10㎛보다 작아져야···특성 끌어올리는 게 숙제”
[시사저널e=이호길 기자] 마이크로 발광다이오드(LED) 기술이 대중화 문턱을 넘으려면 칩 사이즈가 10㎛(마이크로미터·100만분의 1ｍ) 이하로 작아져야 할 전망이다. 차세대 디스플레이로 거론되는 마이크로 LED 기술은 100㎛ 미만 칩을 활용하는데, 높은 생산 비용이 대중화 걸림돌로 지적된다. 이를 낮추기 위해선 LED 칩 사이즈를 더 작게 만들어 한 장의 웨이퍼에서 생산되는 칩 개수를 늘려야 한단 것이다.
또 LED 칩을 기판에 촘촘하게 심는 전사 공정에서도 기존 스탬프 방식보다 효율성이 높은 레이저 기술 도입 필요성이 제기됐다. 아울러 유리 기판이 아니라 실리콘 웨이퍼 위에 LED를 올리는 마이크로 디스플레이 기술은 증강현실(AR) 기기에서 폭넓게 활용될 수 있다는 관측도 나왔다.
김민우 삼성디스플레이 그룹장은 14일 서울 종로 글로벌센터빌딩에서 열린 ‘제4회 마이크로 LED 디스플레이 워크숍’에서 차세대 마이크로 LED 디스플레이 핵심 기술을 주제로 발표했다. 이날 워크숍은 한국정보디스플레이학회와 마이크로 LED 디스플레이 연구회 주관으로 열렸다.
김 그룹장은 “개인적인 의견으로는 칩 크기가 10㎛보다 작아져야 한다고 생각한다. 유기발광다이오드(OLED) 소자보다 면적당 들어가는 비용이 높다는 걸 고려하면 칩이 작아져야 비용이 낮아진다”며 “다만 칩 사이즈가 작아질수록 특성이 변할 수 있는데, 이걸 어떻게 끌어올릴 수 있느냐가 숙제가 될 것”이라고 말했다. LED 칩 사이즈를 10㎛ 이하로 줄여야 웨이퍼에서 생산되는 칩 개수를 늘려 단가를 낮출 수 있단 설명이다.
전사 공정에서도 기술 발전이 이뤄져야 한다고 강조했다. 4K 해상도를 구현하는 마이크로 LED TV를 생산하려면 800만개가 넘는 LED 칩을 기판에 옮겨 심어야 하는데, 이 공정의 비용 절감이 어렵단 점이 기술 한계로 꼽혀왔다. 실제로 삼성전자가 지난해 출시한 110인치 마이크로 LED TV 출고가는 1억7000만원이고, LG전자가 북미 시장에 선보일 예정인 136인치 ‘LG 매그니트’는 가격이 수억원에 달하는 것으로 알려졌다.
김 그룹장이 제시한 방안은 레이저 공정이다. 기존 공정은 스탬프 접착력을 이용해 LED 칩을 디스플레이 기판에 옮겨 찍는 방식인데, 시간이 오래 걸리고 대면적화가 어렵다는 게 단점이다. 반면 레이저 공정은 초당 전사 속도가 빨라 대면적 확장이 용이하다.
김 그룹장은 “스탬프 방식이 가장 간단하지만, 궁극적인 기술의 완성도를 보면 레이저를 활용하는 방식이 개발돼야 한다”며 새로운 공정에 적합한 소재 개발은 고민이 필요한 지점이라고 덧붙였다.
마이크로 LED 기술은 디스플레이 신시장으로 부상 중인 메타버스 기기에서도 활용될 것으로 보인다. 고휘도 구현과 소형화가 가능하단 장점을 살리면 AR, 가상현실(VR), 확장현실(MR) 등 다양한 메타버스 기기 중에서 현실 세계 위에 가상정보를 입히는 AR 기기에서 적합하단 분석이다.
김 그룹장은 “AR, VR, MR은 특성이 모두 다르다. VR 구현 환경은 현실과 단절되는 시스템이어서 고화질, 모든 화면을 볼 수 있는 화각이 중요하다. 패널 사이즈도 커져야 한다”며 “AR은 반대다. 현실과 중첩되기 때문에 휘도가 높아야 하고, 안경처럼 끼고 다녀야 해서 가벼워야 한다”고 말했다.
이 때문에 VR 기기는 웨이퍼 위에 OLED를 올리는 기술이 더 적합하다고 봤다. 마이크로 LED는 OLED보다 낮은 소비전력으로 높은 밝기를 구현할 수 있고, 구조가 단순해 소형화에 유리하단 설명이다.