마이크로 LED가 투명 디스플레이 버스트 애비뉴를 밝힙니다

디스플레이와 투명성의 결합은 필연적으로 전례 없는 더욱 다양한 응용 시나리오를 창출할 것입니다. 하지만 어떤 디스플레이 기술이 가장 적합할까요? 투명 디스플레이LCD와 OLED의 지속적인 시도는...마이크로 LED드디어 "정답"을 찾았습니다!

마이크로 LED 디스플레이 기술이 투명 디스플레이 분야에서 승리를 거두었습니다.

2024년 WAIC에서 레노버는 17인치 완전 투명 마이크로 LED 스크린을 탑재한 세계 최초의 투명 디스플레이 노트북을 선보였습니다. AU는 Touch Taiwan 2024에서 세계 최대 크기인 30인치 무안경 3D 마이크로 LED 듀얼 레이어 디스플레이를 공개했습니다. 앞서 AU는 ISE 2024에서 다양한 활용 시나리오에 적합한 60인치 투명 마이크로 LED 디스플레이를 선보인 바 있습니다. CES 2024에서는 삼성이 최초의 투명 마이크로 LED 스크린을 공개했습니다. CITE 2024에서는 톈마 마이크로일렉트로닉스가 최대 167 PPI, 최대 55% 투과율, 1500니트 이상의 전체 화면 밝기를 자랑하는 8.07인치 고밀도 투명 마이크로 LED 디스플레이를 선보였습니다.

완전한 통계는 아니지만, 2023년부터 현재까지 전 세계 15개 이상의 기업이 다양한 행보를 보였습니다. 마이크로 LED 투명 디스플레이마이크로 디스플레이는 차량, 비즈니스 디스플레이, IT 및 소비재, 3D 등 다양한 분야에 걸쳐 제품을 공급하며, 투명 일체형 기기, 소형 투명 디스플레이, 1*N개의 대형 스크린을 연결하여 사용하는 엔지니어링 디스플레이 유닛 제품까지 아우릅니다. 마이크로의 혁신과 창의성은 시장을 선도하고 있다고 할 수 있습니다. LED 투명 시장이 만개 단계에 접어들고 있습니다.

그렇다면 다양한 디스플레이 기술 중에서 마이크로 LED가 왜 더 많은 "투명 디스플레이 혁신 동력"을 끌어들일 수 있을까요? 그 이유는 LCD와 OLED 디스플레이 기술 모두 투명성에 적합하지 않은 각각의 단점을 가지고 있기 때문입니다.

우선, LCD 기술의 디스플레이 장치는 밝기를 제공하기 위해 백라이트가 필요합니다. 투명 LCD 디스플레이는 백라이트를 측면에 배치하는 방식을 사용해야 합니다. 좁은 스트립 형태의 측면 백라이트는 크기가 작고 모양이 특수하며 성능이 매우 제한적입니다. 특히 대형 투명 디스플레이의 경우 밝기가 충분하지 않은 경우가 많아 화면 표시 효과가 크게 저하됩니다.

또한, LCD 백라이트 조명 시스템은 LCD 투명 화면의 픽셀이 아닌 투명한 부분에도 조명 효과를 미칩니다. 이로 인해 LCD 투명 화면의 픽셀과 디스플레이의 불투명 부분 사이의 명암 대비를 "매우 크게" 표현하기 어려워져 화질에 더욱 악영향을 미칩니다.

둘째, OLED 기술의 투명 스크린은 현재 최대 77인치 크기의 다양한 제품에 적용되고 있으며, 스플라이싱 애플리케이션을 지원하도록 설계할 수 있습니다. 그러나 당신은디스플레이 기술은 항상 밝기 성능이 부족했습니다. 예를 들어, IT 화면에 사용되는 이중 레이어 OLED 구조는 밝기 수준을 향상시키기 위한 것입니다. 또한 투명 디스플레이는 OLED 이미징 구조가 아닌 넓은 화면 영역을 투명 구조로 사용하기 때문에 밝기와 투명도 사이의 균형을 맞추는 데 어려움을 겪습니다. 밝기가 충분하지 않으면 밝은 환경에서 디스플레이 효과가 저하됩니다.

LCD와 OLED 투명 디스플레이의 가장 큰 난관은 "밝기 향상"이라고 할 수 있습니다. 이러한 점에서 마이크로 LED는 자연스러운 이점을 가지고 있습니다. 투명 스크린에 적용되는 마이크로 LED는 1000니트 이상의 밝기를 손쉽게 구현할 수 있습니다. 이는 LED 기술의 높은 발광 효율과 지속적인 개선 덕분입니다. 업계 전문가들은 "기존 디스플레이 기술 중 마이크로 LED는 높은 침투율 조건에서 고휘도를 가장 쉽게 달성할 수 있는 기술"이라고 평가했습니다.

마이크로 LED 투명 디스플레이, 가볍고 투명함

마이크로 LED 디스플레이의 투명성 원리에 기반한 장점에 대해 업계에서는 LED 자체의 높은 광효율과 높은 밝기 외에도 마이크로 LED 결정의 작은 크기가 주요 장점이라고 보고 있습니다.

즉, LCD 및 OLED 투명 스크린의 픽셀 구조는 "충분한 밝기"를 유지하기 위해 특정 면적을 충족해야 합니다. 현재 주류 OLED 투명 스크린은 픽셀 및 기타 불투명 구조가 전체 패널 면적의 절반을 차지하고 있어 투과율을 크게 향상시키기 어려운 핵심 요인입니다.

반면, 마이크로 LED 결정은 거의 완벽한 점 발광체입니다. 50마이크론 미만의 크기로 디스플레이 면적 비율을 95% 미만으로 줄일 수 있어, 픽셀 배선 및 투명 구조를 위한 충분한 공간을 확보할 수 있습니다. 동시에 고휘도 LED가 점광으로 집중되어 픽셀과 투명 부분 사이의 명암 대비를 높이고, 투명 이미지의 색 재현력과 입체감을 향상시킵니다.

심지어 더 작은 픽셀 입자를 활용하면 마이크로 LED 디스플레이AU는 이중 레이어 마이크로 LED 픽셀 레이아웃을 적용한 맨눈 3D 디스플레이 제품을 개발했습니다. 업계에서는 향후 더욱 작은 마이크로 LED 픽셀을 사용하여 다층 투명 마이크로 LED 픽셀 스크린을 구현함으로써 더욱 향상된 맨눈 3D 및 입체 홀로그램 디스플레이 제품을 개발할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

밝기와 투과율 사이의 모순을 해결하는 것 외에도, 마이크로 LED의 작은 크기와 매우 높은 발광 효율은 해결책 마련에 기여할 수 있습니다. 마이크로 LED는 투명 디스플레이의 투명도 및 명암비 향상에도 여러 장점을 가지고 있습니다. 액정이나 OLED와 비교했을 때, 마이크로 LED는 더 높은 밝기를 제공할 뿐만 아니라, 더 넓은 밝기 조절 범위에서도 색 재현율과 정확도를 유지하기 쉽습니다. 이는 투명 스크린 설계에서 주변 조명에 따라 마이크로 LED의 밝기를 조절할 수 있는 더 넓은 가능성을 제공합니다.

물론, 마이크로 LED는 발광 기술이므로 그 자체로는 화면이 될 수 없으며 기판이 필요합니다. 이러한 점에서 마이크로 LED는 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 마이크로 LED는 LCD 및 OLED에 사용되는 기존의 AM TFT 유리 기판 기술을 활용할 수 있습니다. 둘째, 마이크로 LED 디스플레이 애플리케이션에 특화하여 개발된 PM 유리 기판 제품도 사용할 수 있습니다. 후자는 대형 디스플레이에서 마이크로 LED 디스플레이 제품의 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.

하지만 마이크로 LED는 투명 스크린에 있어 이론적으로 가장 우수한 "기술적 특성"을 갖고 있음에도 불구하고, 업계에서는 마이크로 LED 투명 스크린이 보편화된 제품이 되려면 기술적 성숙도, 신뢰성 및 비용 측면에서 개선이 필요하다고 여전히 지적하고 있습니다.

마이크로 LED 투명 디스플레이의 마지막 제약을 해소하는 통합 공정

시장에 출시되는 모든 제품은 먼저 비용 경쟁력 테스트를 거쳐야 합니다. 현재 마이크로 LED 투명 디스플레이는 이 점에서 아직 만족스럽지 못합니다. 근본적인 이유는 대량 생산 공정이 아직 성숙하지 못하고 안정적이지 않기 때문입니다.

마이크로 LED 디스플레이는 마이크로 LED 결정 입자를 구동 기판에 집적 및 용접한 제품입니다. 2K 컬러 디스플레이 제품의 경우, 622만 개 이상의 결정 입자를 이송, 배치, 집적 및 고정해야 합니다. 동시에 제품 제조 비용을 효과적으로 관리하기 위해서는 높은 효율과 높은 수율을 달성해야 합니다. 이러한 공정은 결코 쉽지 않습니다. 현재 업계에서는 직접 집적 기술의 대규모 도입을 통해 진정한 양산 규모 확대를 위해서는 9분의 6에 해당하는 수율이 필요하다고 일반적으로 보고 있습니다.

투명 디스플레이의 경우, 마이크로 LED결정 집적화는 새로운 문제에 직면해 있습니다. RGB 픽셀의 빛 혼합을 개선하기 위해서는 서브픽셀들을 더욱 가깝게 배치해야 합니다. 즉, 균일한 배치가 아니라 픽셀의 발광 영역과 비발광 투명 영역을 구분해야 한다는 것입니다. 이러한 방식으로 설계할 경우 대량 생산의 어려움이 더욱 커질 것입니다.

그러나 현재 업계에서는 MIP 패키징 기술을 개발해 왔는데, 이는 먼저 개별 픽셀을 독립적으로 패키징한 후 대량으로 통합하는 방식입니다. 이러한 방식은 대량 생산에 필요한 수율을 1~2배 정도 낮추고, 불량품 검출 및 수리를 훨씬 용이하게 합니다. 업계에서는 투명 MIP 패키지 구조와 투명 스크린 통합 시스템을 특수 설계하고 PM 유리 구동 방식을 적용하면 기존 기술 조건에서도 제품 공정의 난이도와 비용을 크게 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

요컨대, 마이크로 LED 투명 스크린 기술은 대량 생산 과정에서의 지속적인 노력, 비용 절감, 그리고 무엇보다 독창적인 제품 디자인 아이디어와 응용 시장 발굴에 힘써야 합니다. 이를 통해 응용 혁신과 생산 혁신 간의 긍정적인 상호 작용을 이끌어낼 수 있습니다. 산업 성장 관점에서 볼 때, 초기 마이크로 LED 투명 스크린은 창문 투명 광고와 같이 비용에 민감한 분야를 전면적으로 공략할 필요 없이, 보다 고급스럽고 창의적인 응용 시장, 즉 비용 대비 효율이 높은 시장을 우선적으로 공략하는 것이 바람직합니다.

업계에서는 향후 3~5년이 마이크로 LED 디스플레이의 급속한 발전과 확산에 있어 매우 중요한 시기이며, 투명 마이크로 LED 디스플레이가 기술 프로토타입 단계에서 실용화 단계로 전환되는 데에도 중요한 시기라고 지적했습니다. 마이크로 LED 투명 디스플레이와 창의적인 제품들이 업계에서 계속해서 등장할 것으로 예상되며, 이러한 추세는 다시 한번 가속화될 것입니다. 단기적으로는 마이크로 LED마이크로 LED 투명 디스플레이는 OLED 투명 디스플레이와 경쟁 구도를 형성할 것이며, 장기적으로는 투명 디스플레이 시장을 통합할 가능성을 지니고 있다. 마이크로 LED 투명 디스플레이는 LED 직류 디스플레이 업계가 주목해야 할 중요한 차별화 제품 기회이다.