마이크로 LED 기술이 당면한 이슈들

사실, 마이크로 LED 기술이 당면한 이슈들을 서술하는 것이 썩 내키지는 않습니다.  기존에 진행되어오던 디스플레이 기술과는 확연히 다르기 때문이죠.  유리 기판 위에 대면적 일괄 공정을 추진하기 보다는 반도체 소자들을 만들어 디스플레이 기판으로 전이, 전사하는 공정으로 지금껏 공부하고 연구하여 온 디스플레이 틀보다는 밖에서 오고 있는 기술입니다.  또 하나의 이유로는 당면하였다고 표현하기에는 이른 감이 있지요.  사실 산적한 문제들을 이제야 하나 둘 풀어가기 시작하는 현실입니다.  그래서, 더 깊이 공부하고 분석하고 싶은 동기, 즐거움이 크지는 않죠. 여하튼 S사에서 (초)대형 TV가 출시되고는 있으니, 냉담만 할 수도 없고… 지금껏 알고 있는 지식, 아니 상식으로만 짧게 정리하여 보고, 후일, 동기나 즐거움이 생기면 더 깊고 넓게 보완하기로 하죠.

 

칩의 크기가 수백 마이크론 이상, 전형적인 LED 칩들은 광 반도체 영역을 더욱 확장하여 조명, LCD의 광원, 혹은 광화문 건물들 옥상 위의 LED 디스플레이 등을 통하여 디스플레이 영역으로 들어왔습니다.  그리고 미니(mini) LED라는 표현이 만들어지죠.  주로 100마이크론 내외의 크기를 갖는데, 이 시점부터 비디오 월을 기점으로 디스플레이 패널 적용이 시작됩니다.  그리고 100마이크론, 아니 50마이크론 이내의 수준에 이르면서 이제는 TV와 스마트 폰 시장까지를 타겟으로 하며, 특히 TV 시장으로의 진입은 시작되었습니다.  이에 더하여 사이니지, HMD(Head Mounted Display), 그리고 웨어러블 기기까지 들여다 보고 있죠.  마이크로 LED 기술의 장점과 특징, 동향과 방향 등은 핫 이슈인 만큼 워낙 많이들 이야기가 나오니 여기서는 주관적인 이슈 제기만 하여봅니다.

 

먼저, 소자의 성능을 생각해보죠.  디스플레이에 쓰이는 만큼, 사용되는 칩의 크기가 부화소로써 10마이크론 혹은 그 이하로 내려가면서 색상은 물론, 작은 칩이 감당하여야만 하는 밝기, 효율에 대한 요구가 커지며, 사용자의 까다로운 눈길을 마주할 것입니다.  이제는 기기의 배후에서 전면에 나서야 할 상황이니까요.  다음으로 어셈블리 이슈입니다.  반도체 칩에서 디스플레이 화소가 되기 위한 이동, 즉, 칩들의 전사(transfer) 과정은 생산성과 직결됩니다.  가능 여부의 문제가 아니라, 수율 90% 이상, 끊어짐이 없는 전기적인 연결성, 짧은 제조 시간과 대량 생산 등이 라인 환경에서 만족되어야 합니다.  그리고 구동과 화질 이슈가 있죠.  높은 휘도는 높은 전류를 요구하고, 이와 함께 큰 화면은 균일성을 더욱 까다롭게 요구합니다.  극히 좁은 영역, 심지어 한 개 화소의 불완전성도 눈에 뜁니다.  전사 후 모듈이 된 후에 리페어링은 만만치 않을 것이고

 

전사와 관련된 생산성 이야기를 조금 더 나가보죠.  일단, 에피텍시와 칩 공정에서 야기되는 수율 저하는 반도체 쪽이니, 그 쪽에 부담을 두기로 하고.  사실 마이크로 LED 디스플레이가 본격적으로 출시되어도 디스플레이 패널 메이커가 할 일은 별로 없어 보입니다.  결국은 반도체 메이커와 세트 메이커간의 일이니만큼.  여하튼 디스플레이 기판으로의 전사와 배선 연결은 만만치 않아 보입니다.  한 웨이퍼에서 RGB를 모두 만들 수는 없을 터이니, R, G, B 각각의 칩들 번갈아 전사하여야 하는 문제도 그렇고.  가장 활용도가 높을 10마이크론 내외의 칩들 생각해본다면, 이는 곰팡이 포자, 가라앉는 먼지, 날아다니는 재와 비슷한 크기입니다.  이러한 칩들을 수천만개, 언젠가는 1억개 이상까지 마이크론 영토에 완벽하게 안착시켜야 하는 과정이 남아있죠.  그러나 해결이 될 것입니다.  답이 없으면 문제도 아니므로

 

끝으로 시장 상황을 볼까요?  비디오 월, 사이니지, 그리고 TV야 나름 경쟁력이 인정될지라도 소형 모바일 분야에서의 경쟁력은 여전히 의문시됩니다.  LCD에 더하여 OLED마저 마이크로 디스플레이에 눈길을 둘 경우, 성능은 물론, 기판의 다양성, 그리고 가격면에서 얼마만큼의 여지가 남아있을지, 장담하기는 만만치 않습니다.  플라스틱 기판이 아닌 고무나 천 위에 만들어지는 디스플레이가 굳이 필요할까요?  이상 긍정도 부정도 아닌, 낙관도 비관도 아닌 이슈 제기였습니다.

# 참고로 하고 있는 여러 자료들의 제공에 감사를 표하며, 계속 업그레이드 됩니다.

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# 더! 알아보기

a. 기존의 LED와 마이크로 LED의 차이는 무얼까

b. 마이크로 LED는 어떤 특징들이 있으며, 그 특징을 가지고 어떤 분야에 응용될 수 있을까