차세대 디스플레이는 무엇일까?

차세대 디스플레이는 무엇일까?

차세대 디스플레이라는 것은 현재 대략 80%의 점유율을 가지는 OLED 디스플레이를 뛰어넘는 다음 단계의 디스플레이를 가리킨다. OLED 디스플레이 이후에는 어떤 디스플레이가 나올까? 현재 계속 개발 중인 차세대 디스플레이에는 마이크로 LED와 QD 디스플레이가 있다.

LCD를 대체할 것으로 생각했던 OLED가 대형 디스플레이 시장에서는 비싼 제조원가와 설비투자비용으로 기대보다 저조한 평가를 받았다. 그렇기 때문에 우리나라에서는 LG디스플레이만 대형 TV에 OLED 디스플레이를 사용했고, 삼성디스플레이는 QD-LCD를 사용해왔다. 최근부터 OLED의 가장 큰 문제점인 번인현상을 개선한 마이크로 LED를 개발, 출시하고 있으며 이것은 OLED 이상의 품질과 수명을 실현한다.

 

먼저, 번인현상이 개선된 미니LED 제품이 2019년부터 출시되고 있으며 미니 LED 소자를 이용한 TV가 본격적으로 양산되며 마이크로 LED TV의 대중화와 가격 안정에 대한 기대감이 확산되고 있다. 마이크로 LED는 미니 LED보다 대략 10% 작은 가로 세로 100 마이크로미터 이하 크기의 초소형 LED를 뜻한다. 이러한 마이크로 LED의 특징으로는 소자의 크기가 작고, 자발광하는 특징이 있으며, 백라이트 유닛과 컬러필터를 사용하지 않기에 LCD와 OLED에 비해 응답 시간이 상대적으로 빠르며 성능 또한 뛰어난 것으로 확인되었다. 전력 소모량 역시 LCD와 OLED에 비하면 상대적으로 낮다. 유기물이 아닌 무기물의 소재를 사용하기에 기존의 OLED에서 나타난 번인 현상이 없기도 하다.

 

이러한 마이크로LED는 어디에 사용될까?

사진 : 삼성디스플레이 뉴스룸

마이크로 픽셀의 LED 배열로 구성된 마이크로 LED는 크기가 작고 적은 에너지를 필요로 하는 스마트폰, 스마트워치 등에 사용될 것이다. 하지만 마이크로 LED의 상용화에는 여전히 많은 노력이 필요하다. 마이크로 LED 패널을 대중화하려면 전사 공정의 시간과 비용을 줄여서 수율을 개선해야 한다. 1 마이크로의 정확도로 시간당 약 1000개씩 전사할 경우 3년이라는 시간이 소요되기에 마이크로 LED TV의 가격이 다른 TV들에 비해 상대적으로 비싸다.

작년, 한국전자통신 연구원이 발표한 전사접합 공정 통합 기술이 마이크로 LED 패널 수율 개선의 열쇠가 될 것으로 전망된다.

 

다음은 QD디스플레이에 대해서 알아보자.

사진 : 삼성디스플레이 뉴스룸

QD라는 것은 나노미터 단위의 결정질 반도체(양자점)로 전류를 받으면 스스로 발광하는 특성이 있어서 차세대 발광소자로 주목받고 있다. QD는 마이크로미터 수준의 실리콘(Si)과 질화갈륨(GaN) 반도체보다 크기가 작아서 전자의 움직임에 제한이 있는데 그 제한의 정도에 따라서 적색, 녹색, 청색 등 발광 색상 영역이 다르게 나타난다. QD의 크기에 따라 발광 색을 결정할 수 있는 것이다. 이러한 QD의 장점은 성능과 공정성이 검증된 디스플레이라는 것이다. 현재 좁은 선폭의 소자 중에 QD 외 대량생산이 가능한 것은 없다고 한다. 하지만, 아직까지는 QD에서 청색의 효율성과 안정성을 높이는 데 기술적 한계가 있어서 자발광 QD를 사용하는 QLED를 양산하기는 아직 어려운 상황이다. 이 대신에 삼성디스플레이는 청색 OLED를 발광원으로 사용하며 적녹색 QD 컬러필터로 색을 내는 QD-OLED 디스플레이 패널을 양산하여 삼성전자 TV를 양산하였다. QD-OLED는 기존의 OLED랑 비교하면 전면 발광 방식을 사용하여 개구율이 높아서 휘도와 수명, 전력 효율성, 색재현율을 높이는 데 효과를 나타냈다.

 

반면, 디스플레이 업계에서 현재 사람이 없어서 차세대 프로젝트가 지연되거나 중단될 수 있다고 한다. 교육부의 통계에 따르면 전국 대학에서 배출한 디스플레이 전공 석, 박사 졸업자는 2018년에 비해 2020년 20% 감소했다. 그리고, 중국은 한국과 달리 차세대 디스플레이 육성에 대한 적극적인 정책을 쏟아내고 있는 반면 우리나라의 2022년 신규 국책과제를 보면 반도체와 배터리에 대한 국책과제만 있으며 디스플레이에 대한 과제는 없다고 발표했다.