국내 연구진, 초고해상도 VR·AR OLED 개발

밝기·효율 우수한 RGB 공정 활용..대일 의존도 100% FMM 없이 대면적 가능

국내 연구진이 세계 최고 해상도의 VR·AR OLED 디스플레이 개발에 성공했다. 이 기술은 대일 의존도가 100%에 달하는 FMM 없이 대면적 생산이 가능하고, 생산단가를 줄일 수 있어 VR·AR 대중화에 기여할 것으로 주목을 받고 있다.

한국생산기술연구원(KITECH)은 18일 조관현 마이크로나노공정그룹 박사 연구팀이 적녹청(RGB) 공정기술을 통해 유리 기판 위에 세계 최고 해상도인 1천867PPI(Pixel Per Inch)의 가상현실·증강현실(VR·AR)용 유기발광다이오드(OLED) 화소를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.

조관현 박사 연구팀은 OLED 용액을 13.6마이크로미터(㎛) 간격으로 담을 수 있도록 여러 개의 마이크로 채널로 구성한 특수용기와 채널 속에만 용액이 달라붙게 만든 선택적 표면처리 기법, 빛을 흡수해 열로 전환해주는 광열변환층을 활용했다.

조관현 한국생산기술연구원 마이크로나노공정그룹 박사가 개발한 1천867PPI 해상도의 OLED 소자. (사진=KITECH)

이는 특수용기 위에 유리 기판을 놓은 다음, 그 아래에서 순간적으로 강한 빛을 내는 제논 플래시램프를 작동하면 특수용기 속 광열변환층이 300도 이상의 열로 OLED 용액을 빠르게 기화시켜 정해진 간격대로 기판에 증착시키는 원리다.

한국생산기술연구원은 이 기술이 유리 기판을 활용해 대형화가 가능하고, 기존보다 생산단가를 낮출 수 있어 고해상도 VR·AR용 OLED 디스플레이 제작에 유리하다고 소개했다.

이 기술은 광열변환층을 활용해 유기물질을 유리 기판에 증착하는 만큼 기존 RGB 증착 공정 방식에서 사용하는 파인메탈마스크(Fine Metal Mask·FMM)가 필요 없다는 것도 특징이다. FMM은 일본이 100% 독점 생산하는 OLED 디스플레이의 핵심소재 중 하나로, 유기물이 기판 위 특정 위치에 증착할 수 있도록 도와주는 역할을 담당한다.

OLED 화소는 유리 기판에 증착하는 방식에 따라 RGB 방식과 WOLED(White OLED) 방식으로 구분된다. RGB 방식은 적녹청 유기물질을 순서대로 증착하는 방식을, WOLED는 백색(White) OLED에 컬러필터를 적용하는 방식을 말한다. 공정기술 측면에서는 RGB 방식이 WOLED 방식보다 화소 집적도를 높이기 어렵지만, 밝기화 전력효율에서는 우수하다는 장점을 갖고 있다.

조관현 박사는 "기존에 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 공정을 활용해 3천PPI까지 해상도를 높일 계획"이라고 전했다.

한편, PPI는 디스플레이의 선명도를 측정하는 단위로 인치당 픽셀수를 의미한다. 4K 해상도(3천840×2천160) TV의 PPI는 100~200, QHD 해상도(2천560×1천440)의 스마트폰 PPI는 500PPI에 달한다.