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2023 ETRI Technology Report 4 Micro Display Technology Kang Chan mo, Principal Researcher

한국전자통신연구원의 실감디스플레이연구실은 이름 그대로 사용자에게 생생한 시각적 경험을 제공하기 위한 차세대 디스플레이 기술을 선도적으로 연구하는 곳입니다. 이곳에서는 스스로 빛을 내는 광원과 이를 정밀하게 제어하는 트랜지스터 기술을 동시에 개발하며, 휘어지는 화면이나 입체 영상 구현 등 미래형 디스플레이의 기반을 닦고 있습니다. 최근에는 애플 비전 프로와 같은 착용형 기기에 사용되는 초소형 고해상도 화면 기술인 마이크로 디스플레이 분야에서 괄목할 만한 성과를 내고 있습니다. 이 기술적 집약체는 매우 좁은 면적에 수많은 화소를 밀집시켜야 하므로 화소 간 간격이 극도로 좁아질 수밖에 없습니다. 이 과정에서 서로 다른 색이 섞이거나 빛이 옆으로 번져 화질이 저하되는 등의 기술적 난제가 발생하곤 합니다. 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 고성능이면서도 전력 소모를 획기적으로 줄일 수 있는 디스플레이 구조를 설계하고 있습니다. 이는 가상·증강현실(VR·AR) 기기를 장시간 착용할 때 발생하는 눈의 피로도를 낮추고 기기의 사용성을 높이는 데 필수적인 연구입니다. 완성도 높은 OLED 마이크로 디스플레이를 개발하기 위해서는 세 가지 핵심 기술이 뒷받침되어야 합니다. 첫째는 고효율의 백색 발광 OLED 소자 기술이며, 둘째는 열에 취약한 유기물을 낮은 온도에서도 안전하게 보호하는 박막 봉지 기술입니다. 마지막으로 정밀한 색 재현을 위한 저온 공정 컬러 필터 형성 기술이 필요합니다. 이 기술들이 조화롭게 적용될 때 비로소 우리는 현재보다 훨씬 밝고 선명한 화질을 제공하는 차세대 웨어러블 기기를 일상에서 만나볼 수 있게 될 것입니다. 기존의 방식이 백색 빛에 필터를 씌워 색을 표현했다면, 연구진이 개발한 초고해상도 양자점(QD) 패터닝 기술은 효율을 극대화하는 새로운 대안입니다. 반도체 미세 공정에 사용되는 포토리소그래피 기법을 도입하여 각 화소에 적색, 녹색, 청색 양자점(QD)을 직접 형성함으로써 빛의 손실을 최소화했습니다. 이 기술은 별도의 필터 없이 스스로 선명한 색을 내기 때문에 기존 디스플레이보다 훨씬 밝은 화면을 구현할 수 있으며, 소비 전력까지 대폭 절감할 수 있는 혁신적인 솔루션으로 주목받고 있습니다. 현재 대한민국은 세계 디스플레이 시장에서 강력한 기술 패권을 쥐고 있지만, 미국과 중국 등 주요국들의 추격 역시 매우 거세지고 있습니다. 급변하는 기술 트렌드 속에서 주도권을 잃지 않기 위해서는 차세대 시장을 선점할 수 있는 독보적인 기술력이 무엇보다 중요합니다. 우리 연구진은 세계 최고의 기술 격차를 유지하기 위해 끊임없는 연구와 혁신을 이어가고 있으며, 앞으로도 한국이 글로벌 디스플레이 강국으로서의 위상을 공고히 할 수 있도록 최선의 노력을 다할 것입니다.

2023 ETRI Technology Report 4 Micro Display Technology   Kang Chan mo, Principal Researcher
한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트
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[2023 ETRI Technology Report 4] 마이크로 디스플레이 기술_강찬모 연구위원

디스플레이 기술은 우리 삶을 변화시키는 핵심 동력으로 자리 잡았습니다. 단순히 평면적인 화면을 넘어 휘어지거나 늘어나는 디스플레이, 그리고 안경처럼 착용하는 마이크로디스플레이까지 그 범위가 비약적으로 넓어지고 있습니다. 최근 출시된 가상·증강현실(AR/VR) 기기들은 이러한 기술의 집약체라 할 수 있습니다. 한국전자통신연구원 실감디스플레이연구실에서는 더 생생하고 몰입감 넘치는 화면을 구현하기 위해 발광원과 이를 구동하는 트랜지스터를 동시에 연구하며, 미래형 디스플레이의 표준을 정립하기 위해 힘쓰고 있습니다. 특히 주목받는 분야는 OLED 마이크로디스플레이입니다. 이는 좁은 면적에 초고해상도 화소를 집약시키는 기술로, 주로 웨어러블 기기에 탑재되어 사용자에게 새로운 시각적 경험을 제공합니다. 좁은 공간에 수많은 화소를 배치하다 보니 화소 간의 간격이 매우 좁아져 빛이 옆으로 번지거나 색이 섞이는 등의 기술적 난제가 발생하기도 합니다. 이를 해결하기 위해 연구진은 더 밝고 전력 소모는 적으면서도 선명한 화질을 제공할 수 있는 최적의 설계 방식을 찾기 위해 끊임없이 고민하며 개발을 진행하고 있습니다. 성공적인 마이크로디스플레이 개발을 위해서는 크게 세 가지 핵심 기술이 조화를 이루어야 합니다. 첫째는 고효율의 백색 OLED 소자 기술이며, 둘째는 열에 약한 유기물을 보호하기 위한 저온 박막 봉지 기술입니다. 마지막으로는 정밀한 색을 표현할 수 있는 저온 컬러필터 형성 기술이 필수적입니다. 이 요소들이 완벽하게 결합할 때 비로소 우리는 가상·증강현실(AR/VR) 기기에서 현실과 구분하기 힘든 수준의 고화질 이미지를 마주하게 됩니다. 이는 차세대 실감형 콘텐츠 시장의 경쟁력을 결정짓는 매우 중요한 기초 체력이라 할 수 있습니다. 최근에는 기존 방식의 한계를 극복하기 위해 초고해상도 양자점(QD) 패터닝 기술이 집중적으로 연구되고 있습니다. 현재의 방식은 백색광을 컬러필터로 걸러내는 형태라 광 효율이 떨어진다는 단점이 있습니다. 반면, 양자점을 활용해 화소 하나하나가 직접 빨간색, 녹색, 파란색 빛을 내게 하면 효율이 극대화됩니다. 반도체 공정에 쓰이는 포토리소그래피 기술을 양자점에 적용함으로써, 스스로 빛을 내는 화소를 초미세 단위로 형성할 수 있게 되었습니다. 이는 디스플레이의 밝기와 소비전력을 획기적으로 개선할 수 있는 혁신적인 대안으로 꼽힙니다. 글로벌 디스플레이 시장의 주도권을 잡기 위한 경쟁은 날로 치열해지고 있습니다. 한국은 현재 OLED 분야에서 우수한 기술력을 보유하고 있지만, 미국, 중국, 일본 등 주변 국가들의 추격 속도 역시 매우 매섭습니다. 미래 디스플레이 시장에서 초격차를 유지하기 위해서는 기존의 성과에 안주하지 않고 끊임없는 기술 혁신이 필요합니다. 연구 현장에서는 대한민국이 디스플레이 강국으로서의 위상을 굳건히 지킬 수 있도록 새로운 소재와 공정 개발에 매진하고 있으며, 이는 곧 우리 일상을 바꿀 놀라운 미래 기술로 이어질 것입니다.

[2023 ETRI Technology Report 4] 마이크로 디스플레이 기술_강찬모 연구위원
한국전자통신연구원ETRI 테크놀로지 리포트
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