- LG와 삼성은 CES 2024에서 투명 디스플레이를 시연했음. 이러한 큰 투명 TV는 많은 관람객의 관심을 끌었음
- 하지만 투명 TV가 거실에 나타날 가능성은 낮음.
- LG는 OLED 디스플레이에 집중하고, Samsung은 microLED 스크린을 개발 중이지만, 두 기술 모두 아직 실용화 준비가 되지 않았음. 각 기술의 어려움을 이해하려면 더 깊이 들어가야 함
LG의 투명 OLED 디스플레이 기술
- LG는 투명 OLED 디스플레이에 베팅하고 있음
- OLED는 유기 발광 다이오드를 의미하며, 전기로 에너지를 받으면 빛을 내는 탄소 기반 화합물임
- 서로 다른 화합물이 다른 색을 내며, 이를 조합해 풀 컬러 이미지를 만들 수 있음
- OLED 재료를 박막 형태로 기판에 증착시켜 디스플레이를 만듦
- RGB 재료를 패턴으로 배열해 풀 컬러 픽셀의 고밀도 어레이를 만드는 것이 가장 일반적인 방식임
- 4K 해상도 디스플레이는 384만 개의 픽셀로 구성되며, 거의 2500만 개의 RGB 서브픽셀로 이뤄짐
- 각 서브픽셀로 보내는 전류의 타이밍과 양이 발광량을 결정함
- 전선 대신 투명한 전도성 트레이스를 사용해야 빛을 막지 않음
- 수천 개의 트레이스가 행과 열로 배열돼 각 서브픽셀에 필요한 전기적 연결을 제공함
- 트랜지스터 스위치도 동일한 기판에 제작됨
- OLED가 투명해 보이려면 이 모든 재료를 주의 깊게 선택해야 함
- 전도성 트레이스로는 인듐 주석 산화물을 얇은 막으로 사용하며, 일반적인 두께는 135nm이지만 약 80%의 빛이 통과할 수 있음
- 트랜지스터 재료는 본질적으로 불투명하므로 최대한 작게 만들어 빛을 덜 차단하도록 해야 함
- 대부분의 LCD에 사용되는 비정질 실리콘은 저렴하지만 전자 이동도가 낮아 트랜지스터 크기를 줄이는 데 한계가 있음
- 레이저로 비정질 실리콘을 어닐링해 결정화된 폴리실리콘을 만들면 전자 이동도가 개선돼 트랜지스터 크기를 줄일 수 있지만, 작은 유리 기판에서만 가능함
- 투명 OLED 디스플레이 설계자들은 IGZO로 눈을 돌림. IGZO는 전자 이동도가 높아 비정질 실리콘보다 작은 트랜지스터를 만들 수 있어 빛을 덜 차단함
- OLED는 산소나 수증기에 노출되면 발광 물질이 파괴되므로 표면과 가장자리를 덮는 캡슐화 층이 필요함
- 이 층 때문에 패널을 가장자리로 붙일 때 눈에 띄는 틈이 생겨 작은 디스플레이를 모아 큰 디스플레이를 만들 수 없음
- 큰 OLED 디스플레이가 필요하면 하나의 큰 패널을 제작해야 함
- LG 시제품은 45% 정도의 투과율을 가진 것으로 보임. 화면 뒤의 사람과 물체가 직접 볼 때보다 눈에 띄게 어둡게 보임
삼성의 마이크로 LED 기술
- 삼성은 투명 디스플레이에 무기 LED를 사용하고 있음
- LED는 전기를 빛으로 변환하는 효율이 매우 높으며, 가정용 전구, 자동차 전조등과 후미등, 전자 기기의 전원 표시등 등에 널리 사용됨
- LED 디스플레이에서 각 픽셀은 RGB LED 하나씩으로 구성됨
- 이는 고속도로 광고판이나 스포츠 경기장 전광판 등 먼 거리에서 볼 이미지에 적합함
- 그러나 TV 디스플레이는 적당한 거리에서 봐야 하므로 훨씬 더 작은 LED가 필요함
- 2년 전만 해도 마이크로 LED 디스플레이는 30x50μm 칩을 사용했지만, 지금은 12x27μm 미만으로 크기가 절반 이상 줄었음
- 이렇게 작은 LED 칩은 빛을 거의 차단하지 않아 디스플레이가 더 투명해짐
- 대만의 디스플레이 제조업체 AUO는 최근 60% 이상의 투과율을 가진 마이크로 LED 디스플레이를 시연함
- 마이크로 LED는 산소와 수분의 영향을 받지 않아 캡슐화가 필요 없음
- 이를 통해 작은 패널을 조립해 끊김 없는 더 큰 디스플레이를 만들 수 있음
- 작은 패널의 실리콘 코팅은 IGZO보다 성능이 좋은 폴리실리콘으로 어닐링할 수 있어 트랜지스터를 더 작게 만들고 빛을 덜 차단할 수 있음
- 하지만 마이크로 LED 방식에도 문제점이 있음. 아직 초기 단계라 제조 비용이 많이 들고 전체 디스플레이에서 균일한 밝기와 색상을 얻기 위해 힘든 과정이 필요함
- 개별 OLED는 잘 정의된 색을 방출하지만 LED는 그렇지 않음. LED 칩의 물리적 특성이 약간만 달라져도 방출하는 빛의 파장이 눈에 띄게 달라짐
- 제조업체는 수천 개의 칩을 테스트한 후 유사한 파장으로 그룹화하고 원하는 범위에 맞지 않는 것은 폐기하는 방식으로 이 문제를 해결해 왔음
- 이는 LED 스크린 가격이 비싼 이유 중 하나임. 제작에 사용되는 많은 LED가 폐기되어야 하기 때문
- 그러나 마이크로 LED에는 이런 방식이 통하지 않음. 작은 칩을 테스트하기 어렵고 너무 비싸서 많이 폐기하면 비용이 천문학적으로 높아짐
- 대신 제조업체는 조립 후 마이크로 LED 디스플레이의 균일성을 테스트한 다음, 각 서브픽셀에 인가되는 전류를 조정해 디스플레이 전체의 색상과 밝기를 균일하게 보정함
- 이 보정 과정에는 패널에 이미지를 스캔한 후 제어 회로를 재프로그래밍하는 작업이 포함되며, 때로는 수천 번의 반복이 필요할 수 있음
- 패널 조립 문제도 있음. 4K 디스플레이를 구성하는 2500만 개의 마이크로 LED 칩은 각각 정확히 위치해야 하고 올바른 전기 접점에 연결돼야 함
- LED 칩은 사파이어 웨이퍼에 제작되는데, 각 웨이퍼에는 한 가지 색상의 칩만 포함됨
- 이 칩들은 웨이퍼에서 캐리어로 옮겨져 패널 백플레인에 적용되기 전까지 일시적으로 고정됨
- 대만의 마이크로 LED 회사 PlayNitride는 2μm 미만으로 칩을 배치한 큰 타일을 만드는 공정을 개발했으며, 99.9% 이상의 수율을 가진 작은 칩 위치 설정 공정을 보유하고 있음
- 그러나 99.9%의 수율에서도 4K 디스플레이에 약 25,000개의 불량 서브픽셀이 예상됨
- 전기적 접촉이 이뤄지지 않도록 잘못 위치하거나, 패턴에 잘못된 색상 칩이 배치되거나, 서브픽셀 칩 자체가 불량일 수 있음
- 이러한 결함을 수정하는 것이 가능하기도 하지만, 이는 이미 높은 비용을 더 증가시킬 뿐임
투명 디스플레이의 실제 활용
- 삼성과 LG뿐 아니라 다른 회사들도 최근 투명 패널을 선보였음
- AUO의 60인치 타일형 투명 디스플레이는 5월 산호세에서 열린 SID 디스플레이 위크에서 마이크로 LED 기반 기술 부문 인기상을 수상함
- 중국 BOE는 CES 2024에서 49인치 투명 OLED 디스플레이를 시연함
- 이 투명 디스플레이들은 모두 엄청나게 비쌀 것이라는 공통점이 있음
- LG의 투명 OLED 디스플레이만 상용 제품으로 발표됐지만, 가격이나 출시일은 아직 밝혀지지 않았음
- 그러나 불투명 버전도 충분히 비싼 걸 감안하면 가격을 짐작하기 어렵지 않음. LG의 최고급 77인치 OLED TV 가격은 $4,500임
- 끊김 없는 타일링 덕분에 투명 마이크로 LED 디스플레이는 OLED보다 더 클 수 있지만, 생산 비용도 훨씬 더 높음
- 이는 가격에 반영됨. 예를 들어 삼성의 114인치 불투명 마이크로 LED TV는 $150,000에 판매되며, 투명 모델은 더 비쌀 것으로 예상됨
- 이런 가격을 보면 투명 디스플레이의 실제 활용 분야가 무엇일지 의문이 듦
- 가격이 너무 비싸서 거실 TV로 등장하긴 어려울 것임. 게다가 가격만의 문제는 아님
- 영화를 볼 때 배경에 책장이 비치는 걸 원하는 사람은 없을 것임
- 이 때문에 LG가 CES 2024에서 시연한 투명 OLED TV에는 필요할 때 디스플레이 뒤쪽을 가리는 검은색 천으로 된 "콘트라스트 레이어"가 포함됐음
- 투명 디스플레이는 데스크탑에서 활용될 수 있음. 투과해서 보이는 게 아니라 뒤에 카메라를 두고 화면을 직접 보면서 이미지를 캡처할 수 있기 때문
- 줌 통화 중에 시선을 유지하는 데 도움이 될 수 있음
- Veeo라는 회사는 CES 2024에서 이런 제품의 시제품을 시연했으며, 올해 말 30인치 모델을 $3,000에, 55인치 모델을 $8,500에 출시할 계획임
- Veeo의 제품은 LG의 투명 OLED 기술을 사용함
- 투명 스크린은 이미 간판과 공공 정보 디스플레이로 활용되고 있음
- LG는 서울 신규 고속 지하철인 GTX의 창문에 55인치 투명 OLED 패널을 설치했음
- 승객들은 이 디스플레이에서 지도와 정보를 볼 수 있으며, 필요할 때는 바깥 풍경을 볼 수 있도록 투명하게 만들 수 있음
- LG 투명 패널은 두산 밥캣의 E35e 굴삭기 시제품에도 사용됐음
- 이 터치스크린 디스플레이는 작업자의 앞유리나 옆유리 역할을 하며, 중요한 기계 데이터를 보여주거나 차량에 장착된 카메라의 실시간 영상을 표시할 수 있음
- 이런 투명 디스플레이는 일부 항공기 앞유리의 헤드업 디스플레이와 유사한 기능을 할 수 있음
- 따라서 대형 투명 디스플레이는 인상적이지만, 초기에는 기계 작업자용 디스플레이, 공공 엔터테인먼트, 소매 간판, 자동차 앞유리 등으로 더 많이 볼 가능성이 높음
- 초기 채택자들이 대량 생산 공정 개발 비용을 감당하면서 가격이 내려갈 수 있음
- 그러나 설령 비용이 합리적인 수준에 도달하더라도 일반 소비자가 정말로 집에 투명 TV를 원하는지는 두고 봐야 할 것임
GN⁺의 의견
- 투명 디스플레이 기술은 분명 흥미롭고 미래지향적인 기술임. 하지만 아직 실용성 측면에서는 의문이 있음
- 디스플레이 시장은 이미 OLED와 마이크로 LED 기술 경쟁으로 치열한 상황인데, 여기에 투명성이라는 새로운 요소가 추가된 것임. 어떤 기술이 시장을 선도할지 예측하기 어려움
- 투명 디스플레이의 가장 큰 난제는 높은 가격임. 이는 생산 비용 문제와 직결되는데, 당분간은 대중화되기 어려울 것으로 보임
- 또 다른 이슈는 투명 디스플레이의 실제 활용 분야임. 기술 시연용으로는 인상적이지만 실생활에서 꼭 필요한 기능인지는 의문임
- 기술의 진화 방향을 볼 때 투명 디스플레이가 미래 트렌드가 될 가능성은 있지만, 상용화까지는 많은 시간이 걸릴 것으로 예상됨
- 투명 디스플레이 기술이 일반 가정보다는 산업 현장이나 상업 공간 등 특수 목적으로 먼저 도입될 가능성이 높아 보임
- 자동차나 비행기 등 운송 수단에서의 활용도 주목할 만한데, AR/VR 기술과 접목되면 더 큰 시너지를 낼 수 있을 것임
- TV 시장에서는 투명성보다는 화질, 해상도, 크기 등 다른 요소들이 여전히 더 중요할 것으로 보임. 투명 TV가 대중화되기는 힘들 전망임
- 다만 투명 디스플레이가 차세대 디스플레이로 주목받으면서 OLED, 마이크로 LED 등 디스플레이 기술 발전을 더욱 가속화할 것으로 기대됨
- 특히 AR 글라스 등 웨어러블 기기나 사물인터넷(IoT) 기기 등에서 투명 디스플레이의 잠재력이 빛을 발할 수 있을 것임