한국생산기술연구원(이하 생기원)이 VR·AR 디스플레이의 신기원을 열었다. 바로 OLED 화소를 유리 기판 위에서 RGB 방식으로 제조하는 공정기술을 개발, 세계 최고 수준인 1,867 PPI 해상도를 구현해낸 것이다.
기본적으로 VR·AR 디스플레이는 이용자 몰입도를 높이기 위해 1,800 PPI 수준의 고해상도 디스플레이가 적합하다. 일반적인 TV나 스마트폰보다 어둡고 선명도가 낮은데다, 눈과 직접적인 거리까지 가깝기 때문이다. 현재 HTC바이브 프로나 오큘러스 리프트 S, 소니 PSVR 등이 600~800 PPI 해상도를 갖춘 만큼, 1,800 PPI 해상도로 업그레이드될 경우 선명도와 색 구현이 한 단계 발전한 가상현실 경험이 가능해진다는 의미다. 이에 따라 연구진들은 작은 화소 크기에도 색상 표현이 뛰어나고 스스로 빛을 낼 수 있는 OLED를 VR·AR에 적극 도입해왔다.
이 과정에서 생기원의 마이크로나노공정그룹 조관현 박사 연구팀은 VR·AR에 적합한 고해상도 OLED 디스플레이 제조공정에 RGB 방식과 유리 기판 방식을 결합한 독자기술을 개발했다. 조 박사 연구팀의 원천기술 핵심은 OLED 용액을 13.6㎛(마이크론) 간격으로 담을 수 있도록 여러 개 마이크로 채널로 구성한 특수용기, 채널 속에만 용액이 달라붙은 선택적 표면처리 기법, 빛을 흡수해 열로 전환하는 광열변환층이다.
특히 해당 기술을 활용하면 저렴한 단가로 가성비 높은 VR·AR용 고해상도 디스플레이를 대량생산이 가능해진다. RGB 방식은 적·녹·청 유기물질을 순서대로 증착해 밝기와 전력효율이 우수하며, 유리 기판 역시 실리콘 웨이퍼에 비해 생산단가가 낮기 때문이다. 더불어 기기 이용자 입장에서도 화면 시야각이 넓어지는 만큼, 몰입도는 향상되고 어지럼증은 해소될 수 있다. 이외에도 일본에서 100% 독점 생산하는 ‘파인메탈마스크’ 대신 광열변환층을 활용하기에, 원재료 수급 측면에서도 불안정성을 해소했다는 평가를 받고 있다.
조관현 박사는 “기존 광열변환 연구 경험을 바탕으로, 유리 기판에 RGB 방식의 OLED를 최적 조건으로 증착할 수 있었다”며, “향후 수 ㎛ 크기의 소자를 제작 가능한 미세전자기계시스템(MEMS) 공정을 통해, 2,000~3,000 PPI까지 해상도를 높일 계획”이라고 말했다.
