[S리포트] OLED보다 좋다?… '무기발광 디스플레이' 주목받는 이유

[분기점 맞이한 K-디스플레이] ② 고휘도·장수명·고신뢰성 등 차세대 디스플레이로 각광

[편집자주] 한국 디스플레이 산업이 분기점을 맞이했다. 2020년까지 세계 1위를 점유하던 LCD(액정표시장치)를 중국에 내준 데 이어 OLED(유기발광다이오드) 분야에서도 거센 추격에 쫓기고 있다. 업계는 다양한 분야로 OLED 적용을 확대해 활로를 찾고 있다. OLED를 넘어설 초고성능 디스플레이 연구에도 공을 들인다. K-디스플레이의 현주소를 살펴봤다.

삼성전자 모델이 삼성스토어 현대 판교점에서 국내 최대 크기의 114형 마이크로 LED를 소개하고 있다. / 사진=삼성전자

무기발광 디스플레이(iLED)가 차세대 디스플레이 시장을 선도할 제품으로 주목받고 있다. LCD(액정표시장치) 시장을 삼킨 중국이 OLED(올레드·유기발광다이오드) 분야에서도 매서운 성장세를 보이는 가운데 한국은 한 발 앞선 무기발광 디스플레이 투자를 통해 초격차를 유지, 글로벌 디스플레이 시장을 선도하겠다는 방침이다.

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LCD·OLED 한계 넘는다… 무기발광 디스플레이 장점은

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무기발광 디스플레이는 기존 LCD, OLED의 한계를 극복하기 위해 마이크로 LED(발광다이오드), 나노 LED, QD(퀀텀닷) LED 등 무기 소재 기반의 자발광 디스플레이를 말한다. LCD는 적층 구조로 인한 기계적 유연성에 한계가 있고 OLED는 유기 소재 사용으로 산소나 수분에 취약하다는 단점이 있다.

반면 무기발광 디스플레이는 레드그린블루(RGB) 초소형 LED로 구성된 프론트 플레인과 TFT 백플레인이 결합된 단순한 구조로 고신뢰성, 고휘도, 장수명 구현이 가능하다. 플렉서블 및 스트레쳐블 디스플레이에서도 활용도가 높다. 무기발광 디스플레이가 TV와 AR(증강현실)·VR(가상현실)·MR(혼합현실)·스마트 워치 등에 우선 적용될 것으로 보이며 향후 공공 디스플레이와 자동차용 디스플레이 시장에서 높은 성장률을 기록할 전망이다.

옴디아는 전 세계 무기발광 디스플레이 시장은 올해 1억달러에서 2030년 90억달러, 2035년 320억달러, 2040년 580억달러, 2045년 800억달러 등 폭발적으로 성장할 것으로 본다.

한국에서는 삼성전자와 LG전자가 무기발광 디스플레이 중 마이크로LED TV를 생산하며 시장 선점에 나서고 있다. 마이크로 LED는 마이크로미터(㎛, 100만분의 1미터) 단위의 초소형 LED를 이용해 백라이트나 컬러필터 같은 구조를 없애고 LED 자체가 스스로 빛과 색을 내는 진정한 자발광 TV다. 무기물 소재를 사용해 수명이 10만 시간에 이르기 때문에 화질 열화나 번인 걱정 없이 오래 사용할 수 있다.

삼성전자는 2019년 세계 최초로 마이크로LED를 상업용으로 상용화했고 가정용으로도 89인치·110인치에 이어 올해 114인치 제품을 새롭게 선보였다. 향후 76·101인치 등으로 마이크로 LED 라인업을 확대해 소비자의 선택 폭을 넓히겠다는 방침이다.

삼성전자는 투명 마이크로 LED도 개발 중이다. 올해 초 열린 세계 최대 IT·가전 전시회 'CES 2024'에서 공개돼 관람객들의 이목을 끌었다. 삼성전자는 투명 마이크로 LED의 양산화를 앞당겨 스크린의 새로운 이정표를 제시한다는 목표다. 스마트워치 등 소형 디스플레이에도 마이크로 LED를 확대 적용하는 방안도 검토 중이다.

삼성전자는 마이크로 LED의 미래에 확신을 갖는다. 지난해 9월 독일 베를린에서 열린 유럽최대 가전박람회 'IFA 2023' 당시 정강일 삼성전자 영상디스플레이사업부 차세대기획그룹 상무는 "마이크로LED가 향후 미래 전략 디스플레이로 자리 잡아야 한다고 생각한다"고 밝힌 바 있다.

LG전자가 지난 6월12~14일(현지시간) 미 라스베이거스에서 열린 상업용 디스플레이 전시회 '인포콤 2024'에서 차세대 마이크로 LED를 소개했다. / 사진=LG전자

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삼성·LG, '마이크로 LED' 사업 강화… 정부도 지원

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LG전자도 마이크로 LED를 눈여겨 보고 있다. 2022년 136형 마이크로 LED TV를 출시한 데 이어 지난해 9월 북미지역에서 118형 'LG 매그니트' 마이크로 LED 신제품(모델명: LSAL006)을 출시했다.

LG전자는 최근엔 미국 라스베이거스에서 열린 상업용 디스플레이 전시회 '인포콤 2024'에서 차세대 마이크로 LED를 선보였다. 차세대 LG 마이크로 LED의 LED 칩 크기는 가로 약 16μm, 세로 약 27μm에 불과하다. 인공지능(AI)으로 약 2500만개(136형 제품 기준)에 이르는 LED 칩 각각의 품질을 정밀하게 감정하고 선별 생산해 더욱 수준 높은 화질을 보여줄 수 있다는 게 회사 측 설명이다. 이 제품은 연내 출시될 예정이다.

다만 현재 단계에서 마이크로 LED는 소형화 한계와 가격, 배송·설치 등에서 어려움이 있다. 마이크로LED는 초소형 발광다이오드(LED)를 기판 위에 배치해야 한다. TV 크기가 줄수록 더 적은 면적에 LED를 촘촘하게 배치해야 하기 때문에 크기를 줄이는 데 한계가 있다.

가격도 웬만한 고급 외제차에 맞먹다. 예를 들어 삼성전자의 114형 제품은 1억8000만원, 89형은 1억3000만원이다. 백선필 LG전자 HE상품기획담당 상무는 지난해 IFA 2023에서 "TV는 1000만원 아래로 들어오지 않으면 잘 되지 않는데 마이크로LED가 자리 잡으려면 적어도 5년 이상 소요될 것"이라고 언급한 바 있다. 업계는 마이크로 LED의 한계를 극복하기 위한 기술혁신에 집중, 시장 조기확대에 집중할 방침이다.

정부도 무기발광 디스플레이의 중요성에 주목하고 신산업육성을 위한 지원을 펼친다. 무기발광 디스플레이 패널 제조기술을 국가전략기술로 지정하고 연구개발(R&D) 및 시설투자 세액공제 혜택을 부여하고 있으며 인력양성, 규제완화 등 안정적 산업 생태계 구축을 적극적으로 지원 중이다.

최근에는 무기발광 디스플레이 기술개발과 생태계 구축 사업이 총 사업비 4840억원 규모로 예비타당성조사를 통과했다. 산업통상자원부는 이번 사업을 통해 화소와 패널, 모듈 등 모든 주기에 걸쳐 무기발광 디스플레이의 핵심 기술 선점을 지원한다는 방침이다.

산업부 관계자는 "이번 사업은 국내 디스플레이 산업이 OLED에 이어 무기발광 디스플레이에서도 세계 1위를 차지하기 위한 초석이 될 것"이라면서 "R&D 외에도 투자세액공제 확대, 전문인력 양성 등 산업 육성에 필요한 정책적 지원을 강화해 나가겠다"고 밝혔다.

이한듬 기자 mumford@mt.co.kr