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VR·AR 어지럼증 끝~ 고해상도 디스플레이 나온다

생기원, 유리기판에 OLED 증착 1867PPI 구현
100% 日에 의존했던 소재 없이도 가능
조관현 한국생산기술연구원 박사가 1867 PPI급의 OLED 소자를 광학현미경으로 확대해 모니터로 보여주고 있다. 이는 몰입도 높고 어지럼증 없는 VR·AR용 디스플레이 대량생산이 가능하다.<사진= 한국생산기술연구원> 조관현 한국생산기술연구원 박사가 1867 PPI급의 OLED 소자를 광학현미경으로 확대해 모니터로 보여주고 있다. 이는 몰입도 높고 어지럼증 없는 VR·AR용 디스플레이 대량생산이 가능하다.<사진= 한국생산기술연구원>

VR·AR(가상·증강현실)기기 활용이 점점 늘고 있다. 하지만 이들 디스플레이는 TV나 스마트폰보다 어둡고 선명도가 낮아 장시간 몰입하기 어려운게 사실이다.

생생한 화질 구현을 위해서는 인간의 시력으로 단위 화소를 구분할 없을만큼 화소 집적도, 즉 PPI(Pixels Per Inch)를 높여야 한다. 디스플레이가 눈에 가까워질수록 그에 비례해 향상되어야 한다.

일반적으로 초고선명(4K UHD) TV는 100~200 PPI, 스마트폰이 500PPI를 요구한다면 눈에 밀착되는 VR·AR 기기는 최소 1800PPI를 충족해야 한다. 이를 실현할 VR·AR용 화소 소재로는 유기발광다이오드(이하 OLED)를 꼽는다. 스스로 빛을 내는 특성으로 화소 크기를 줄여도 광효율에 영향이 적고 색상 표현도 뛰어나기 때문이다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 조관현 마이크로나노공정그룹 박사 연구팀이 유기물질을 순서대로 증착하는 RGM 방식으로 제조하는 공정기술을 개발, 1867PPI 해상도를 구현하는데 성공했다고 18일 밝혔다.

RGM 방식은 적·녹·청 유기물질을 증착하는 방식이다. 이는 백색 OLED에 컬러필터를 적용하는 WOLED방식보다 화소 집적도를 높이는 공정개발이 어렵다. 하지만 밝기와 전력효율이 우수하다는 장점이 있다.

VR·AR용 고해상도 디스플레이 기판소재는 유리와 실리콘 웨이퍼. 유리기판은 실리콘 웨이퍼 기판에 비해 고해상도 구현에 불리하나 생산단가가 낮아 대형 디스플레이 제작에 유리하다.

연구팀은 RGM 방식과 유리 기판 방식의 장점을 살려 VR·AR용에 적합한 고해상도 OLED 디스플레이 제조공정을 독자기술로 개발해냈다. 이번 성과의 핵심은 OLED 용액을 13.6마이크로미터(㎛) 간격으로 담을 수 있도록 여러 개의 마이크로 채널로 구성한 특수용기와 채널 속에만 용액이 달라붙게 만드는 선택적 표면처리, 빛을 흡수해 열로 전환해주는 '광열변환층'에 있다.

연구팀에 의하면 이는 우선 특수용기 위에 유리 기판을 놓은 후 그 아래에서 순간적으로 강한 빛을 내는 '제논 플래시 램프'를 작동시킨다. 그러면 특수용기 속 광열변환층이 300℃ 이상의 열로 OLED 용액을 빠르게 기화시켜 정해진 간격대로 기판에 증착시키는 원리다.

기술의 장점은 대형화가 가능한 유리 기판에 VR·AR용 고해상도 OLED 디스플레이를 저렴하게 제작할 수 있다는 것이다. 이를 통해 대량생산이 용이하고 VR·AR의 최대 걸림돌인 어지럼증도 해소할 수 있다. 무엇보다 RGM 방식 증착공정의 필수 소재인 파인메탈마스크(FMM)을 사용하지 않아도 된다. FMM은 일본에서 100% 독점생산하는 소재로 연구팀의 기술을 적용할 경우 수입대체효과도 클 것으로 예상된다.

조관현 박사는 "기존에 수행했던 광열변환 연구 경험과 노하우를 살려 유리 기판에 RGM 방식의 OLED를 최적 조건으로 증착시킬 수 있었다"면서 "향후 수 마이크로미터 크기의 소자를 만들 수 있는 미세전자기계시스템 공정을 활용해 2000~3000PPI까지 해상도를 높일 계획"이라고 말했다.
 
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