[2022년 하반기 OLED 결산 세미나] 세 가지 관점에서 본 마이크로 디스플레이 해결 과제

세종대학교 최희진 교수 '초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술' (2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

세종대학교 최희진 교수 ‘초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술’
(2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

11월 9일 여의도 전경련에서 개최된 ‘2022년 하반기 OLED 결산 세미나’에서 세종대학교 최희진 교수가 ‘초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술’을 주제로 발표를 진행했다. 최희진 교수는 차세대 마이크로 디스플레이가 하결해야 하는 과제들을 ‘FoV & Resolution’과 ‘Reality’, ‘Form Factor’ 등 세 가지 관점에서 분석했다.

먼저 최희진 교수는 ‘FoV & Resolution’의 관점에서 마이크로 디스플레이 해상도 기준은 일반적인 디스플레이에 적용되는 PPI(Pixel per inch)보다는 사람이 보는 시야각에 영향을 받는 PPD(Pixel per degree)가 적용되야한다고 설명했다. 최희진 교수는 “시력 1.0을 기준으로 봤을때, 스크린도어 이펙트가 나타나지 않기 위해서는 60 PPD 이상의 해상도가 충족되어야 한다. 60PPD는 8K와 같은 해상도이며, 작은 화면안에서 이를 달성하는 것은 매우 어렵다”고 발표했다.

세종대학교 최희진 교수 '초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술' (2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

세종대학교 최희진 교수 ‘초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술’
(2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

최희진 교수는 이를 해결하는 방법으로 화면 중심부 외 주변을 잘 인식하지 못하는 사람의 시야에 대한 특성을 언급하며 “시야 특성을 활용하여 화면의 중심부만 고해상도를 적용하고, 인식하지 못하는 주변 부분은 저해상도를 적용하는 ‘Foveated Rendering’기술로 랜더링 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있다”고 강조했다. 이어서 AR디스플레이에서 나타나는 빛의 경로와 눈의 위치가 다른 문제점은 다중 출력 광선(multiple output rays)과 eyebox extension 기술로 해결할 수 있다고 설명했다.

세종대학교 최희진 교수 '초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술' (2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

세종대학교 최희진 교수 ‘초실감 Near Eye Display 구현을 위한 디스플레이 및 광학 기술’
(2022년 하반기 OLED 결산 세미나)

두 번째 관점인 ‘Reality’ 부분에서는 AR디스플레이의 현실감을 위한 multi focus가 필요하다고 언급하며 “사람의 시야를 고려했을때, 현실적인 AR디스플레이를 구현하기 위해서는 10~12개 사이의 focus 구간이 필요하다. 현재 기술로는 2개의 focus가 구현 가능하고, 4개의 focus를 구현하기 위한 연구가 진행중이다”라고 발표했다.

마지막으로 최 교수는 ‘Form Factor’ 관점에 대해 “다른 기술들에 비해서 가장 발전이 없는 부분이 폼팩터 부분이다. 마이크로 디스플레이의 폼팩터는 현재도 상당히 두껍고 무겁다. 마이크로 디스플레이 폼팩터의 궁극적인 목표는 안경의 무게와 사이즈다”고 말했다. 이어 “심플한 광학계와 Optical folding 기술을 적용하여 기기의 두께를 줄일 수 있었으나, 광 효율과 밝기가 떨어진다는 단점이 있었다. 광학계에서는 트레이드오프 관계에 있는 조건들이 많다. 많은 연구원들이 이를 해결하기 위한 연구들이 활발히 진행중이다”고 말하며 발표를 마쳤다.

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LG디스플레이, 차세대 VR 디바이스는 OLEDoS 유력

LG디스플레이 양준영 상무

LG디스플레이 양준영 상무

LG디스플레이 양준영 상무는 1일 열린 디일렉 마이크로 디스플레이 컨퍼런스에서 OLED 기술력 향상으로 인해 마이크로 디스플레이 디바이스 트렌드가 기존에 사용되던 LCoS(Liquid crystal on silicon)에서 OLEDoS(OLED on silicon)으로 전환되고 있다고 설명했다.

양 상무는 “스크린 도어 이펙트를 방지하기 위한 VR용 초고정세 디스플레이의 적용이 필요하다. 인간의 눈은 각도 1도 안에 들어가는 픽셀수, PPD(Pixel per degree)가 60 이상이 충족되어야 격자감을 인식하지 못한다. 기존의 1,000~2,000ppi 수준의 기술력으로는 이에 대한 대응이 불가능하다. 차세대 VR 디바이스는 3,000ppi 이상, 5,000nits 이상을 구현할 수 있는 Si 기반 OLEDoS 디스플레이의 적용이 유력하다”고 발표했다.

이어 “실내용 VR과는 다르게 AR디바이스는 주변 외광으로부터 영향을 받기 때문에 3,500ppi를 넘어서 4,000~5,000ppi의 고해상도와 10,000nits 이상의 초고휘도가 요구된다. LG디스플레이에서는 AR 디바이스도 준비를 하고 있지만 OLEDoS로 AR기기에 요구되는 필수 사양을 구현하기 쉽지 않다”고 설명했다.

White OLED + color filter 방식이 아니라 RGB OLED 방식으로 제작할 경우, 전력소모에 도움이 되냐는 질문에는 “전력 소모량은 확실히 많이 줄어들지만, RGB 개별로 높은 ppi를 구현하는 것이 쉽지 않다. 기술적으로는 가능하지만 양산의 관점으로 봤을 때 white OLED가 더 유리하다”고 답했다.

이날 LG디스플레이가 발표한 AR용 OLEDoS 디스플레이는 IMID 2022에서도 전시된 제품이다. LG디스플레이의 AR용 OLEDoS의 해상도는 3,500ppi, 휘도는 7,000nits이고 백플레인은 silicon CMOS 구조이다.

LG 디스플레이의 0.42인치 마이크로 OLED

LG 디스플레이의 0.42인치 마이크로 OLED

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[IMID 2022 Keynote] 삼성디스플레이, 2022년 OLED 빅스텝 발표

8월 23일부터 26일까지 부산 벡스코에서 열린 IMID 2022에서 삼성디스플레이 최주선 사장이 ‘Changing Display Industry with Disruptive Innovation’을 주제로 한 기조연설에서, 삼성디스플레이의 중장기 계획으로 8G IT OLED라인 투자와 IT 및 자동차용 디스플레이 사업 확대, AR/VR용 마이크로 디스플레이 투자 계획을 발표했다.

삼성디스플레이의 중장기 계획

삼성디스플레이의 중장기 계획

먼저 최 사장은 8.5G IT OLED 투자를 언급하며 “8G 원장을 사용할 경우 기존 6G half cut과 비교하여 20% 이상 글라스 효율이 향상된다. 이는 IT시장의 OLED 침투를 가속화 할 것이다. 이를 통해 향후에는 자동차 디스플레이 시장도 타겟으로 하고 있다”고 발표했다.

자동차용 프리미엄 OLED 특성

자동차용 프리미엄 OLED 특성

이어서 최 사장은 자동차용 프리미엄 OLED만의 특성으로 정확한 정보를 제공할 수 있는 ‘Safety’와 narrow bezel과 multi-lamination 등의 ‘Interior Design’, tandem 구조를 통한 고휘도와 OLED의 넓은 색 영역의 ‘Entertainment’를 강조했다.

삼성디스플레이의 AR/VR용 마이크로 디스플레이

삼성디스플레이의 AR/VR용 마이크로 디스플레이

끝으로 “AR/VR 산업은 디스플레이 시장을 확장시킬 수 있는 좋은 기회이다. 삼성디스플레이는 시장의 요구에 발맞춰 micro OLED와 micro LED등 AR/VR용 마이크로 디스플레이 투자로 개발을 진행할 계획이다. AR/VR 산업이 발전하기 위해서는 생태계 전반의 협력이 중요하다”이라고 강조했다.

발표에 따르면 삼성디스플레이는 2024년에 시제품을 양산하고, 2025년에 캐파를 확장시켜 2026년 상업화를 목표로 하고 있다. 삼성디스플레이가 AR/VR 사업 관련하여 구체적인 시점을 밝힌 것은 이번이 처음이다.

최주선 사장은 발표에서 자발광 디스플레이 시장 규모가 2030년안에 1,000억 달러를 달성할 것으로 예상했으며 모든 산업 분야에 디스플레이가 침투할 것으로 기대했다.

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[K-Display 2022] ETRI(한국전자통신연구원) 전시부스 I OLED 마이크로디스플레이

ETRI(한국전자통신연구원) 전시 부스입니다.
ETRI 또한 마이크로 디스플레이를 위한 준비를 하는 것 같습니다.
가상현실 장비에서도 대한민국이 산업을 리드할 수 있길 기대해봅니다.

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[K-Display 2022] 셀코스 I 메이 디스플레이 (VR, LCos)

셀코스와 메이 디스플레이의 전시 부스입니다.
이번 전시에서 많은 기업들이 가상현실에 대한 관심이 높다는 것을 느낄 수 있었습니다.
촬영에 도움 주신 셀코스 관계자분들께 다시 한번 감사드립니다.

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[K-Display 2022] 라온텍(RAONTECH) I AR Glasses, Micro-display

K-Display 2022에 참가한 Micro Display 기업 라온텍입니다.
다양한 종류의 Micro Display 및 VR 장비, AR 글라스를 전시했습니다.
AR 글라스의 상용화가 가까워지고 있는 것 같습니다.

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