한국전자통신연구원(ETRI)이 가상현실, 증강현실, 혼합현실을 아우르는 XR(Extended Reality) 산업을 혁신할 수 있는 소형 OLED 마이크로디스플레이를 개발했다. OLED 마이크로 디스플레이는 OLED를 통해 백색광을 방출하고 이를 적색, 녹색 및 청색 필터를 통해 필터링하여 이미지를 생성한다. 소형 OLED 디스플레이의 문제점을 해결하고 VR 및 AR 기기에 적용할 수 있다. 해당 기술에는 저온공정 초고해상도 컬러필터 형성기술, 저온공정 박막봉지 기술, 고효율 백색 OLED 구조 등이 있다. ETRI는 이 기술이 관련 기기의 품질 향상에 기여하고 3차원 영상을 출력하는 평면 디스플레이에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
다음은 ETRI 실감디스플레이연구실 강찬모 책임연구원과의 일문 일답이다.
OLED 디스플레이란?
OLED는 유기 발광 다이오드를 의미한다. 전류를 흘려주면 빛을 내는 일종의 디스플레이 기술이다. 색상을 표시하기 위해 OLED는 빨강, 녹색 및 파랑 빛을 방출하는 픽셀을 사용한다. OLED 디스플레이는 OLED 재료를 통해 백색광을 방출하고 이 빛을 적색, 녹색 및 청색 필터를 통해 필터링하여 이미지를 생성한다. 기본적으로 OLED 디스플레이는 적색 필터로 적색광만 방출하고 나머지 녹색 및 청색광은 흡수한다.
OLED 마이크로디스플레이란?
OLED 마이크로 디스플레이는 OLED 디스플레이의 일종으로 매우 작고 VR 및 AR 헤드셋과 같은 XR 장치에 사용하도록 설계되었다. 이러한 디스플레이는 광학 시스템을 사용하는 장치에서 확대되며 해상도는 매우 높아 사실적인 이미지를 인쇄한다. 일반적으로 OLED 디스플레이 1인치에 100개의 픽셀이 배열된다면 마이크로 디스플레이에는 2,000~3,000개의 픽셀이 배열된다. 이것은 좁은 영역에 많은 전극이 배치된 구조를 만들어 픽셀 간격이 매우 작은 고밀도 디스플레이를 구현한다.
OLED 마이크로 디스플레이의 내부 구조가 다른 이유는 무엇인가?
OLED 디스플레이는 OLED에 유리 기판과 컬러 필터를 결합하여 제조된다. 컬러필터는 섭씨 230도 이상의 고온에서 제조해야 하지만 OLED는 열과 산소에 민감하기 때문에 섭씨 100도 이하에서 제조해야 한다. 따로 제작해 합치기 때문에 컬러필터와 OLED 사이에 공간이 생긴다. 하지만 이 공간은 마이크로디스플레이의 문제다. OLED에서 방출되는 빛이 공간을 통해 확산되고 의도한 필터가 아닌 다른 필터를 통과해 색 정확도가 떨어지기 때문이다.
이를 해결하기 위해 ETRI 실감디스플레이연구소는 컬러필터와 OLED 사이의 간격을 좁히는 기술을 개발했다. 저온 공정 초고해상도 컬러 필터 형성 기술, 저온 공정 박막 봉지 기술, 고효율 백색 OLED 구조를 만들었다. 이러한 기술은 OLED 재료에 직접 컬러 필터를 생성하여 빛이 퍼지는 공간을 좁힌다. 박막 봉지 기술로 OLED를 보호하고 고효율 백색 OLED 구조로 적은 전기로도 밝은 빛을 발산한다.
이 기술은 어디에 적용될 수 있나?
ETRI 실감디스플레이 연구실은 현재 이 OLED 마이크로디스플레이를 기반으로 입체(3D) 영상을 출력할 수 있는 VR 기기를 만들고 있다. 이러한 장치는 두 눈이 분리되어 발생하는 원근법의 차이를 이용하여 사람이 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 그러나 기존 3D 디스플레이는 초점 조절 기능이 없어 어지러움을 느끼는 사람도 있다. 연구실은 이 문제를 극복한 3D 디스플레이를 개발할 계획이다. 이 기술이 성공하면 AR 기기도 생산할 계획이다. AR 기술을 통해 사용자는 실제 배경을 바탕으로 3차원 이미지를 볼 수 있다.
이 기술의 기대 효과는 고품질 OLED 마이크로디스플레이 생산 플랫폼을 구축해 관련 산업 지원이 기대된다. 이 기술은 현재의 VR 및 AR 장치 디스플레이에도 적용하여 품질을 향상시킬 수 있다.
결론적으로, OLED 마이크로 디스플레이 기술은 디지털 사회에 상당한 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이 기술의 발전은 보다 현실적이고 고품질의 디스플레이를 만들어 XR 하드웨어의 발전에 기여하고 사용자에게 보다 몰입적인 경험을 제공할 수 있다.
