한국생산기술연구원이 가상현실(VR), 증강현실(AR)용 유기발광다이오드(OLED) 화소를 유리 기판 위에 RGB 방식으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이를 통해 세계 최고 수준인 1867PPI·인치당 픽셀수)의 해상도를 구현했다.
통상 VR, AR 기기 디스플레이는 TV, 스마트폰보다 어둡고 선명도가 낮아 이용자 상당수가 장시간 몰입에 어려움을 겪는다. 이를 개선하기 위해서는 인간의 시력으로 단위 화소를 구분할 수 없을 만큼 화소의 집적도, 즉 PPI(Pixels Per Inch·인치당 픽셀수)를 높여야 한다.
일반적으로 4K UHD TV가 100~200PPI, 스마트폰이 500PPI를 요구한다면 눈에 밀착되는 VR·, AR 기기의 경우 최소 1800 PPI를 충족해야 한다. 이를 실현할 VR, AR 디스플레이 최적의 소재는 현재까지 OLED다. 스스로 빛을 내는 특성으로 인해 화소 크기를 줄여도 광 효율에 영향이 적고 색상 표현도 뛰어나기 때문이다.
생기원이 이번에 개발한 신기술은 VR, AR용 OLED 화소를 유리 기판 위에서 RGB 방식으로 제조할 수 있는 공정기술이다. 조관현 마이크로나노공정그룹 박사 연구팀은 RGB 방식과 유리 기판 방식의 장점을 살려 VR, AR용에 적합한 고해상도 OLED 디스플레이 제조공정을 독자기술로 개발해냈다.
이번 원천 기술의 핵심은 OLED 용액을 13.6㎛ 간격으로 담을 수 있도록 여러 개의 마이크로 채널로 구성한 특수용기와 채널 속에만 용액이 달라붙게 만든 선택적 표면처리 기법, 빛을 흡수해 열로 전환해주는 ‘광열변환층’이다.
특수용기 위에 유리 기판을 놓은 다음 그 아래에서 순간적으로 강한 빛을 내는 ‘제논 플래시 램프(Xenon flash lamp)’를 작동하면 특수용기 속 광열변환층이 300℃ 이상의 열로 OLED 용액을 빠르게 기화시켜 정해진 간격대로 기판에 증착시키는 원리다.
생기원은 이 기술의 가장 큰 장점으로 대형화가 가능한 유리 기판에 VR, AR용 고해상도 OLED 디스플레이를 저렴하게 제작할 수 있다는 것이다. 이로 인해 대량 생산이 용이해지는 한편 기기 이용자 입장에서는 화면 시야각이 넓어져 몰입감이 높아지고 VR·AR 대중화에 최대 걸림돌이었던 어지럼증도 해소된다.
조관현 박사는 "기존 수행했던 광열변환 연구 경험과 노하우를 살려 유리 기판에 RGB 방식의 OLED를 최적 조건으로 증착시킬 수 있었다"며 "향후 수 ㎛ 크기의 소자를 만들 수 있는 미세전자기계시스템(MEMS) 공정을 활용해 2000~3000 PPI까지 해상도를 높일 계획"이라고 말했다.