가상현실 구현하는 고해상도 OLED, 대면적 유리 기판에 올려 만든다

2019.11.18 16:48
조관현 박사가 유리 기판 위에 구현한 고해상도 OLED를 선보이고 있다. 한국생산기술연구원 제공.
조관현 박사가 유리 기판 위에 구현한 고해상도 OLED를 선보이고 있다. 한국생산기술연구원 제공.

가상현실(VR)이나 증강현실(AR) 기술을 구현하는 기기의 디스플레이는 TV나 스마트폰보다 어둡고 선명도가 낮다. 생생한 화질을 구현하려면 화소의 집적도(PPI, Pixels Per Inch)를 높여야 한다. 일반적으로 4K 화질의 UHD TV는 100~200PPI, 스마트폰은 500PPI가 요구된다. 눈에 밀착 착용하는 VR·AR 기기의 경우 최소 1800PPI가 충족돼야 한다. 

 

VR·AR용 디스플레이 소재로는 유기발광다이오드(OLED)가 꼽힌다. 스스로 빛을 내는 특성으로 화소 크기를 줄여도 색상 표현이 뛰어나기 때문이다. 

 

한국생산기술연구원은 조관현 마이크로나노공정그룹 박사 연구팀이 VR·AR용 OLED 화소를 유리 기판 위에서 제조할 수 있는 공정기술을 개발해 세계 최고 수준인 1867PPI 해상도를 구현하는 데 성공했다고 18일 밝혔다. 

 

OLED 화소는 기판 위에 유기물질을 일정 간격으로 증착시켜 제조하며 크게 RGB방식과 WOLED 방식으로 나뉜다. 적녹청 유기물질을 순서대로 증착하는 RGB 방식은 백색 OLED에 컬러필터를 적용하는 WOLED 방식보다 화소 집적도를 높이는 공정 개발이 어렵지만 밝기와 전력 효율 측면에서 우수하다는 장점이 있다. 

 

또 VR·AR용 고해상도 디스플레이 기판 소재는 유리와 실리콘 웨이퍼로 나뉘는데 유리 기판은 고해상도 구현에 불리하지만 생산 단가가 낮아 대형 디스플레이 제작에 유리하다. 

 

조관현 박사 연구팀은 RGB 방식과 유리 기판 방식의 장점을 결합해 VR·AR에 적합한 고해상도 OLED 디스플레이 제조공정을 개발했다. 핵심은 OLED 용액을 13.6마이크로그램(100만분의 1그램) 간격으로 담을 수 있도록 여러 개의 마이크로 채널로 구성한 특수용기와 채널 속에만 용액이 달라붙게 만든 선택적 표면처리 기술, 빛을 흡수해 열로 전환하는 광열변환층이다. 

 

연구팀이 개발한 기술의 가장 큰 장점은 대면적 유리 기판에 VR·AR용 고해상도 OLED 디스플레이를 저렴하게 제작할 수 있다는 점이다. 화면 시야각도 넓혀 몰입감을 높이는 동시에 어지럼증도 해소할 수 있다. 

 

조관현 박사는 “기존에 수행했던 광열변환 연구 경험과 노하우를 살려 유리 기판에 RGB 방식의 OLED를 최적 조건으로 증착시킬 수 있었다”며 “향후 미세전자기계 시스템 공정을 활용해 2000~3000PPI까지 해상도를 높일 계획”이라고 말했다. 

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