- 픽셀 집적도 높이기 위해 반도체 기술 활용…실리콘웨이퍼에 유기발광소재 입혀

[디지털데일리 정혜원 기자] 최근 디스플레이업계에서는 혼합현실(MR)기기에 적용될 기술 개발에 속도를 내고 있다. MR은 증강현실(AR)과 가상현실(VR)을 혼합한 개념이다. 사진을 찍을 때 간단한 이미지나 텍스트, 마스크 등을 적용해 찍는 것도 AR의 일종이다. 현실에 새로운 이미지를 추가하는 개념이다. VR은 아예 현실과 다른 가상세계를 보여주는 것으로 이해할 수 있다.

삼성디스플레이는 2분기 컨퍼런스 콜에서 마이크로유기발광다이오드(OLED) 디스플레이를 개발 중이라고 밝혔다. 회사는 “기술개발과 사업 노하우 등으로 인프라 구축이 매우 중요하다”며 “전후방 공급망 구축을 통해 시장을 선점하겠다”고 전했다.

빅테크 기업으로 꼽히는 메타와 구글, 애플 등이 MR기기 개발에 속도를 내고 메타버스 등에 관심이 높아지고 있어서다. LG디스플레이는 이미 지난 5월 국제정보디스플레이학회(SID) 전시회에서 마이크로OLED를 선보인 바 있다. 0.42인치 크기에 3500 인치당픽셀(PPI)의 해상도를 구현했다. 2분기 컨퍼런스콜에서는 유기발광소재를 쌓는 기술인 '탠덤 올레드'를 언급하며 OLED 관련 기술에서 경쟁력을 확보했다는 자신감을 드러내기도 했다.

MR기기는 디스플레이 기술이 뒷받침돼야 한다. 눈을 통해 입력되는 시각 정보이기 때문이다. 대부분 MR기기는 초소형 패널(마이크로디스플레이)의 이미지를 광학계를 통해 확대해 눈앞에 구현한다. 안경이나 헤드셋 형태로 착용해야하려면 패널 무게도 최소홰해야 한다. 대체로 4~6인치 크기 디스플레이 패널에서 최근에는 1인치대로 적용 패널이 점점 더 작아지고 있다.

패널 크기는 아주 작게 만들면서도 해상도는 크게 높여야 한다. 화면을 가까이에서 볼수록 이미지를 구성하는 최소 단위인 화소(픽셀) 사이 빈틈이 검정색 줄로 보이는 ‘모기장 효과’가 나타난다. 이 효과 없이 자연스럽고 선명한 이미지를 구현하려면 패널에 픽셀을 촘촘하게 박아야 한다. 픽셀이 촘촘한 정도를 뜻하는 픽셀당인치(PPI)가 MR기기 구현에 관건인 셈이다.

고해상도 스마트폰의 경우에도 750PPI이다. MR기기를 상용화하기 위해서는 이보다 최소 4~5배 픽셀 집적도를 높여야 한다. 디스플레이업계 관계자는 “OLED는 자발광 특성으로 추가 부품 없이 가볍게 만들 수 있어 마이크로디스플레이 개발에 많이 활용되고 있다”며 “시각적으로 불편함이 없으려면 MR기기에 3000~4000 PPI를 구현해야 한다”고 말했다.

이를 위해 반도체 기술이 활용된다. 나노미터(nm) 단위 미세공정을 활용해 디스플레이를 만든다. 실리콘웨이퍼를 사용하면 픽셀 크기를 4~20마이크로미터(㎛) 수준으로 작게 만들 수 있다. 웨이퍼 위에 픽셀 밝기와 색을 조절하는 구동회로를 새긴 뒤에 유기발광소재를 얹는 방식이다. 웨이퍼에 구동회로가 새겨져 있어 박막트랜지스터(TFT) 그래서 마이크로OLED를 ‘OLEDoS(올레드 온 실리콘: 올레도스)’라고 부르기도 한다.

메타버스 시장에 관심이 커지면서 이를 활용하기 위한 기기인 MR기기 수요도 본격화되고 있다. 시장조사기관 옴디아는 AR과 MR 등을 포괄하는 확장현실(XR)기기용 디스플레이 패널 출하량이 전년과 비교해 올해 73.8% 성장할 것이라고 전망했다. 6년 안에는 출하 규모가 5.5배가량 증가해 2028년에는 출하량이 1억3900만개를 넘어설 수있 다고 내다봤다.