몰입도 높이고 눈의 피로 줄이는 고해상도 VR용 디스플레이 제작 기술개발

국내 연구진이 가상현실(VR), 증강현실(AR)용 기기에 쓰이는 디스플레이를 만들 때 일본 기술 의존도를 ‘0’으로 낮출 수 있는 방법을 개발했다.

한국생산기술연구원 마이크로나노공정그룹 연구진은 VR·AR용 유기발광다이오드(OLED)의 화소를 유리 기판 위에서 손쉽게 만들 수 있는 공정기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 기술로 만들어진 VR·AR용 OLED는 1867 PPI(인치당 픽셀수)의 해상도를 보여 세계 최고 수준이라는 평가를 받고 있다.

일반적으로 VR·AR에 쓰이는 디스플레이는 TV나 스마트폰보다 어둡고 선명도가 낮아 장시간 사용시 몰입도가 떨어지고 눈의 피로가 심해진다. 생생한 화질을 만들어 내기 위해서는 육안으로는 단위 화소를 구분할 수 없을 만큼 PPI를 높여야 한다. 일반적으로 현재 최고 화질의 TV라고 하는 4K UHD TV는 100~200 PPI, 스마트폰은 500 PPI를 요구하는데 VR·AR 기기는 최소 1800 PPI를 달성해야 한다. 이 때문에 스스로 빛을 내는 특성을 가져 화소 크기를 줄여도 색상 표현이 뛰어난 OLED가 VR·AR용 소재로 주목받고 있다.

OLED 화소는 기판 위에 유기물질을 일정간격으로 증착시켜 만드는데 RGB 방식과 WOLED 방식으로 구분된다. 적색, 녹색, 청색 유기물질을 순서대로 증착시키는 RGB 방식은 백색 OLED에 컬러필터를 입히는 WOLED 방식보다 만들기가 어렵지만 밝기와 전력효율이 높다는 장점이 있다. 또 VR·AR용 고해상도 디스플레이를 만들 때는 유리 기판이나 실리콘 기판을 사용하는데 유리기판은 생산단가가 낮아 대형 디스플레이 제작에 유리하다.

이에 연구팀은 RGB 방식과 유리기판 방식의 장점을 살려 VR·AR용 고해상도 OLED 디스플레이 제조공정을 개발했다. 연구팀은 OLED 용액을 미세한 간격으로 담을 수 있는 특수용기와 채널 속에만 용액이 달라붙도록 한 선택적 표면처리 기법, 빛을 흡수해 열로 전환시켜주는 광열변환층 기술을 만들었다. 특수 용기 위에 유리기판을 놓은 다음 그 아래에서 순간적으로 강한 빛을 내는 제논 플래시 램프를 작동시켜 특수용기속 광열변환층이 300도 이상 열로 OLED 용액을 빠르게 기화시켜 정해진 간격대로 기판에 증착시키는 것이다.

이번 기술로 VR·AR용 OLED를 만들 경우 쉽게 대형화를 할 수 있으며 RGB 방식의 증착공정시에 필요한 파인메탈마스크를 사용하지 않아도 된다는 것이다. 파인메탈마스크는 일본에서 100% 독점 생산하는 것인데 이번 기술을 활용하면 VR·AR용 OLED 생산시 일본 기술에서 독립할 수 있게 된다.

조관현 생산기술연구원 박사는 “미세전자기계기스템(MEMS) 공정을 활용해 VR·AR용 OLED 해상도를 더욱 높일 계획”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr