OLED 플렉시블폰, '마이크로LED'도 휜다

[아이뉴스24 김문기기자] 올레드(OLED)와 마찬가지로 LED도 플렉시블하게 구현할 수 있다. 마이크로 LED는 화질뿐만 아니라 전력효율도 높다. 5G와 맞물려 새로운 모바일 폼팩터를 구현하는데 일조할 전망이다.

최근까지 출시된 플렉시블 모바일 디바이스는 유연한 성격의 디스플레이인 올레드(OLED)를 이용하고 있다. 대표적인 모델로 삼성전자 '갤럭시 라운드'나 '갤럭시 엣지' 시리즈, LG전자 'G플렉스' 등이 꼽힌다.

올레드는 유기발광다이오드로 빛을 내는 유기화합물을 기반으로 한 발광 소자의 일종이다. 빠른 응답속도와 넓은 시야각, 깊은 명암비도 강점이다. LCD와는 다르게 백라이트가 필요 없어 휘거나 접을 수 있다. 두께도 더 얇게 제작할 수 있다.

시장조사업체 IHS마킷에 따르면 올해 전 세계 플렉시블 디스플레이 출하량은 1억3천900만대를 돌파할 전망이다. 지난해 대비 약 2배가량 증가한 수치다. 오는 2023년에는 5억6천만대의 출하량을 기록할 것으로 예상된다.

유연함과 동시에 전력효율까지 높일 수 있는 차세대 디스플레이로 올레드와 함께 마이크로 LED도 부상하고 있다. 마이크로 LED는 올레드 대비 전력소모를 5배 수준으로 개선할 수 있다.

지속적인 전력수급이 어려운 모바일 디바이스에는 무엇보다 저전력이 중요하다. 올레드를 사용하고 있는 웨어러블 스마트워치의 경우 길게는 이틀밖에 가지 않는다는 점을 고려할 때 마이크로 LED는 이를 대체할 수 있는 주요 수단이다. 또한 대형화가 어려운 올레드와는 달리 이론상 대형화가 가능하기에 TV와 사이니지, 대형 광고판 등에도 효과적으로 활용 가능하다.

마이크로 LED는 5에서 10마이크로미터(㎛)크기의 초소형 발광다이오드를 일컫는다. 자체발광이 가능한 LED를 마이크로단위로 잘게 쪼개 마차 하나의 화소처럼 활용하는 방식이다. 백라이트가 필요 없다. 각각의 LED가 적녹청색을 표현하기에 컬러필터도 제거할 수 있다.

수많은 LED가 결합된 형태이기에 휘거나 접을 수 있다. 유기물을 사용하는 올레드와 달리 무기물이어서 내구성도 높다.

글로벌 업체들은 일찍부터 마이크로 LED에 주목하고 있다. 애플은 지난 2014년 마이크로 LED 특허를 보유한 럭스뷰 테크놀로지를 인수했다. 대만에 LED 디스플레이 비밀연구소를 개설하고 연구개발에 매진하고 있다. 차기 애플워치에 올레드 대신 마이크로 LED가 쓰일 수 있다는 소식도 이를 기반으로 한다.

시제품도 공개됐다. 소니는 지난 2012년 미국 라스베이거스에서 열린 가전박람회(CES)에서 마이크로 LED로 구현한 '크리스탈 LED TV'를 선보였다. 무려 600만개의 마이크로 LED를 조합해 풀HD 해상도를 구현했다.

이어 소니는 지난해 인포콤 2016에서 마이크로 LED를 이용한 '클레디스(CLEDIS)'를 공개했다. 적녹청의 마이크로 LED를 이용해 각 화소를 독립적으로 구동시켰다. 올해 상용화될 예정이지만 비싼 가격으로 인해 상업용 디스플레이로 선출시 될 것으로 보인다.

중국의 경우 BACO가 55인치 TV 시제품을 공개했다. 풀HD 해상도를 구현하기 위해 320x180의 패널을 6x6 패널로 이어 붙여 제작한 제품이다. 마이크로 LED 크기를 더 줄일 수 있다면 해상도를 풀HD에서 더 높일 수 있다.

이 밖에도 마이크로 LED는 의료용 광원으로 사용하거나 인체에 부착, 또는 삽입하는 등 바이오 의료 분야에서도 사용될 수 있다. 빛의 파장을 이용하는 통신방식인 '라이파이' 구현도 가능하다.

차세대 디스플레이로 각광받지만 해결해야할 기술적 난제들도 존재한다.

우선 LED 크기를 얼마까지 잘게 쪼갤 수 있는 가다. 업계에서는 현재 60마이크로미터 크기까지 줄일 수 있는 것으로 알려졌다. 모바일 디바이스에 적용하려면 이보다 더 작게 구현해야 한다.

마이크로 단위의 작은 LED칩을 플렉시블이나 리지드 기판에 이송시키는 전사 공정도 중요하다. 정전기 원리를 통해 각각의 칩을 들러붙게 하거나 한꺼번에 찍어 기판으로 이송시키는 방법이 논의되고 있다. 전자는 럭스뷰가, 후자는 미국 일리노이주립대에서 개발한 기술이다. 다만 정전기로 인한 LED의 손실이나 점성 여부의 단점이 지적된다.

무엇보다 가격이 높다. 수많은 LED칩이 사용되기에 원가가 비싸고, 공정에 따른 비용도 만만치 않다. 실제로 소니가 공개한 1세대 마이크로 LED TV가 상용화되기 어려웠던 이유 중 하나가 가성비였던 것으로 분석된다.

업계에서는 제조 원가를 낮출 수 있는 대안이 수립되고, 기술적인 한계가 극복된다면 오는 2018년부터 본격적인 마이크로 LED 상용화가 가능할 것으로 내다보고 있다. 웨어러블 디바이스나 가상현실(VR)기기, 또는 대형 전광판 등에 선 적용될 전망이다.