ETRI 픽셀크기·간격 대폭 줄여
시야각·화질 향상 새 기술 개발
초고해상도 디스플레이에 적용
국내 연구진이 8K 초고해상도 화질보다 250배 더 선명한 홀로그램을 구현할 수 있는 기술을 개발했다. 보다 자연스러운 홀로그램과 초고화질 영상 콘텐츠를 재생할 수 있는 디스플레이 패널 개발을 앞당기는 기술이라는 점에서 홀로그램 실용화를 앞당길 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 픽셀 크기와 간격을 마이크로미터(㎛) 수준으로 대폭 줄여 시야각과 화질을 높이는 새로운 픽셀 구조 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
홀로그램은 두 개의 레이저 광이 서로 만나 생기는 빛의 간섭현상을 이용해 입체 정보를 기록·재생하는 '홀로그래피' 기술로 만들어지는 3차원 입체 영상을 뜻한다. 주로 액정에 전압을 걸어 빛의 위상을 바꿔 영상을 만드는 '공간 광변조 기술'이 홀로그램 제작에 쓰인다.
홀로그램 영상 화질과 시야각을 높이려면 액정에 쓰이는 소자의 픽셀 크기와 간격을 줄여야 한다. 하지만, 한 평면 안에서 픽셀 크기와 간격을 줄이는 기존 방식으로는 자연스러운 홀로그램 영상 재생이 어려웠다.
연구팀은 픽셀을 평면으로 설계하지 않고, 수직으로 쌓아 면적과 픽셀 간격을 줄이는 '수직 적층형 박막트랜지스터(TSV) 구조'를 적용했다. 이를 기반으로 별도의 추가 공정 없이 기존 디스플레이 기술로 1㎛ 픽셀 피치(픽셀 간 간격)를 구현하는 데 성공했다.
연구팀은 1㎛ 픽셀 피치를 적용해 현재 8K UDH TV의 1인치당 픽셀 수 100PPI 해상도를 2만5000 PPI 이상의 초고해상도를 갖도록 개발했다. 지금보다 최대 250배 이상의 선명한 홀로그램을 구현할 수 있게 된 것이라고 연구팀은 설명했다.
홀로그램 광시야각도 키웠다. 기존 홀로그램 디스플레이 기술은 시야각이 2∼3도 불과하지만, 최대 30도 이상으로 높였다. 연구팀은 최근 미국 새너제이에서 열린 디스플레이 관련 최대 학회인 '디스플레이 위크 2019'에서 2.2인치 패널을 사용해 5100만개 픽셀로 소용돌이 모양이 3차원으로 움직이는 장면을 시연했다.연구팀은 앞으로 ㎛급 픽셀 크기를 ㎚(나노미터) 수준으로 향상시키고, 올해 안으로 72K 해상도를 가진 3.1인치급 공간광변조기를 개발하는 한편 홀로그램 영상 크기도 20인치급으로 확대할 계획이다. 공간광변조기가 개발되면 영상을 확대하는 별도의 광학장치 없이 자연스럽게 홀로그램 영상을 재현할 수 있으며, 컬러 홀로그램 구현도 가능해질 전망이다.
황치선 ETRI 실감디스플레이연구그룹장은 "공간광변조기에서 구현 불가능한 목표로 여겨졌던 1㎛ 픽셀 피치를 구현함에 따라 마이크로디스플레이, 증강현실·가상현실 등 다양한 초고해상도 디스플레이 분야와 초고속 통신용 부품, 이미징 영상장치 등에 활용될 것"이라고 말했다.
한편 이번 연구는 과기정통부의 지원을 받아 진행됐으며, 실리콘웍스와 엠브이테크가 공동 연구기관으로 참여했다.
대전=이준기기자 bongchu@
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