- 최첨단 디스플레이 기술 단독 전시로 세계시장 개척 노력 -

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 올해 1월 5일부터 8일까지 미국 라스베가스에서 열리는 세계 최대 가전·정보기술(IT) 전시회인 ‘국제전자제품박람회(CES) 2017’에서 로봇·미디어연구소의 영상미디어연구단이 개발한 ‘무안경 3D 디스플레이 기술’을 선보였다.

 

KIST는 15.6인치 모바일 3D 디스플레이에서부터 100인치급 타일형 3D 디스플레이까지 다양한 크기의 무안경 3D 디스플레이들을 전시장 내 Westgate Paradise Event Center에서 행사기간동안 전시하고 있다.

KIST 김성규 박사팀이 개발한 3D 무안경 디스플레이 기술의 특징은 기존에 3D 영상을 보기 위해 필요했던 입체 안경이 불필요하고, 광학적 노이즈(모아레, 크로스토크 등) 최소화 및 3D 시청영역 확대 개발 기술들을 이용하여 깊은 입체감을 가지는 보다 실감나는 3D 영상을 제공하는 고밀도 다시점 3D 디스플레이와 초다시점 3D 디스플레이라는 점이다. 이러한 개발 전시품들은 상용화 가능성이 높은 무안경 3D 디스플레이 시제품으로 평가받고 있으며, 향후 스마트폰, 노트북, 모니터 등 개인용 또는 산업용 디스플레이에 바로 적용할 수 있기 때문에 사업화 성공 시 광고, 오락, 교육 및 의료분야 등 다양한 산업에 적용함으로써 사회적·경제적으로 큰 효과가 있을 것으로 기대된다.


김성규 박사팀은 해당 3D 디스플레이 기술을 글로벌 대기업에 기술이전하고, 2013년부터 범부처 기가코리아사업에 참여하여 무안경 3D 디스플레이 기술을 향상시키고 있으며, 국내외 유명 전시회 참가로 해당 기술을 널리 홍보하고 있다. 이번 CES 2017에 전시되는 시제품들은 2018년 평창 동계올림픽 홍보관에서도 전시되고 있어 관람이 가능하다.

 

KIST 이병권 원장은 “이번 CES 전시 참여는 KIST의 연구성과 및 기술을 세계시장에서 평가받고, KIST가 수행 중인 연구분야 관련 세계적 연구동향을 파악하여 새로운 연구전략을 수립할 수 있는 좋은 계기가 될 것이다.”라고 밝혔다.

 

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[MBC] 세계 최대 가전박람회, '풀뿌리 기술력' 중소기업 약진

 

세계 최대 가전 박람회인 CES가 미국 라스베이거스에서 개최되었습니다. 여기에는 많은 한국 업체와 연구기관들이 참여하였는데요. KIST도 영상미디어연구단의 김성규 박사님이 단독으로 무안경 3D 디스플레이를 출품하였습니다. 호응도 아주 좋았다고 하는데요. 안경없이 볼 수 있는 3D티비의 상용화가 기대됩니다. 아래 링크에서 MBC  뉴스 영상 확인해보세요

 

[MBC 방송보기]

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[YTN 사이언스] <뉴스> 퀀텀닷 디스플레이를

저렴하게 제작하는 기술 개발

 

KIST 한일기 박사, 박준서 연구원 팀이 신소재인 퀀텀닷으로 얇은 디스플레이를 저렴하게 만들 수 있는 기술을 개발했습니다. 연구진은 기존 반도체의 미세패턴 형성기술인 '포토리소그래피'를 이용해 디스플레이 판에 미세한 패턴을 새긴 뒤 여기에 색색의 퀀텀닷을 넣어 발광소자를 만드는 데 성공하였는데요 해당 연구결과는 국제학술지 '나노레터스'에 게재되었습니다. 관련된 방송 아래에서 확인해 보세요

[방송보기]

 

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[KES 2016 영상] 한국과학기술연구원, 무안경 3D 디스플레이 전시!

지난달 말 삼성코엑스에서 열린 제 47회 한국 전자전에는 한국과학기술연구원에서 출품한 무안경 3D 디스플레이가 전시되었습니다. 이와 관련해서 AVING 뉴스에서 영상뉴스를 게시했습니다. 아래 링크에서 확인해보세요 ^^

 

[AVING NEWS 기사보기]

 

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과거 집집마다 있었던 TV는 CRT(일명 브라운관) TV로 바보상자라 불리우며 거실에 꽤나 넓은 부분을 차지하고 있었습니다. 하지만 TV는 빠르게 변화하며 PDP (Plasma Display Panel), LCD (Liquid Crystal Display)를 거쳐서 최근에는 OLED display (Organic Light Emitting Diode display)로 발전해 왔습니다. 요새 TV들은 상자라고 부르기도 민망할 정도로 얇아지고 밝고 선명한 색 재현율을 자랑하며 소비자들을 사로잡고 있습니다. 국내 TV 제조사인 삼성과 LG에서는 OLED 기반의 TV와 더불어 퀀텀닷(Quantum dot, 양자점)을 기반으로한 TV 개발에도 매진하고 있습니다. 따라서 프리미엄 TV 시장은 OLED와 퀀텀닷 기반의 TV 두 가지로 나뉠 것이라는 전망이 되고 있습니다. 최근 뉴스에 따르면 삼성에서는 퀀텀닷 기반의 TV에서 더 나아가 QLED (Quantum dot Light Emitting Diode, 양자점발광다이오드)의 개발에 박차를 가하고 있다고 합니다. OLED 와 퀀텀닷 TV, QLED의 구성 원리는 무엇이며 어떤 장단점들을 가지고 있을까요?

<그림 1> 디스플레이의 변화


우선 OLED기반의 디스플레이는 상대적으로 대중에게 많이 익숙합니다. 삼성의 스마트폰 시리즈인 갤럭시S 시리즈가 OLED 디스플레이로 제작되었습니다. OLED는 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 유기(Organic) 인광물질을 활용한 디스플레이 방식입니다. 소자 자체가 스스로 발광하기 때문에 후방에서 빛을 낼 필요가 없는데요(백라이트 유닛 backlight unit 이라고 부릅니다), 그만큼 구조가 단순하여 얇은 디스플레이를 제작할 수 있습니다. 전류가 흐를 때 빛을 내는 구조이기 때문에, 전류를 차단하면 완벽한 검은색을 연출하며 뛰어난 명암대비 효과를 보여준다는 강점이 있습니다. 또한 굉장히 얇은 디스플레이를 제작할 수 있으며, 유기물을 사용하기 때문에 유연성도 가지고 있습니다. 따라서 플렉서블 디스플레이에 적용하기에 가장 적합한 것으로 알려져 있습니다.

 

<그림 2> OLED 디스플레이의 모습. 간단한 구조이기 때문에 플렉시블 디스플레이에 적용하기에 적합하다.


하지만 발광하는 유기물을 사용해야하기 때문에 값이 비싸고 수명이 길지 않다는 단점이 있습니다. 현재의 OLED TV는 오래 사용하였을 때 색이 변하는 등의 문제가 있습니다. 휴대폰 등 장시간 사용하는 디스플레이에서 번인 (burn-in)이라고 알려져 있는 현상이 그 대표적인 예입니다.

 

<그림 3> OLED의 번인


 

반면, 퀀텀닷기반의 디스플레이는 기존의 LCD를 개선한 것으로 OLED와 달리 유기물을 사용하지 않습니다. 퀀텀닷이란 나노미터(1nm = 10-9 m) 수준의 반도체 결정을 이야기하는데요, 이 퀀텀닷에 어떤 특정한 파장의 빛이 흡수될 경우, 퀀텀닷의 크기에 따라 다른 길이의 빛 파장을 발생시켜 다양한 색을 내게 됩니다. 이것을 필름의 형태로 패널에 올리거나, 패널의 백라이트 자체에 적용한 것이 퀀텀닷 TV입니다. 퀀텀닷 TV에 사용되는 나노입자는 기존 TV에 비해 월등히 뛰어난 색 재현율을 보이는데요, 색 재현율이 기존 LCD TV 보다 1.2배에서 1.3배 이상 높다고 합니다. 또한 유기물을 사용한 OLED에 비해 무기물을 사용하기 때문에 더 높은 ‘장기 안정성’을 가질 것이라고 예상할 수 있습니다.

 

<그림 4> 기존의 LCD와 퀀텀닷 기반의 디스플레이

 

<그림 5> 퀀텀닷의 크기에 따른 색깔 변화


하지만 퀀텀닷을 기반으로 한 TV는 아직 초기단계이기 때문에 몇 가지 문제점을 가지고 있습니다. 먼저 이론적으로는 퀀텀닷의 발광효율(같은 에너지를 주었을 때 빛을 더 밝게 낼수록 효율이 높음)이 높으며 색감을 풍부하게 표현할 수 있다고 알려져 있지만, 아직까지는 균일성을 가지는 퀀텀닷을 제작하는 데에 어려움이 있습니다. 그리고 현재 사용되는 퀀텀닷 디스플레이는 파란색 빛의 백라이트 유닛을 퀀텀닷을 이용, 다른 색으로 변환을 시키는 구조로 OLED에 비해 복잡하고 두껍습니다. 마지막으로 퀀텀닷 디스플레이가 극복해야할 부분은 열에 의한 수명의 단축입니다. 퀀텀닷은 높은 온도에서 불안정하기 때문에 고온에서의 안정성을 확보해야만 장기간 사용하는 TV의 디스플레이에 적용을 할 수 있을 것입니다.

<그림 6> 퀀텀닷 디스플레이의 구조


국내 TV 업체의 양대 산맥인 삼성과 LG에서 개발 중인 QLED는 OLED와 달리 무기물인 2~10 나노미터 크기의 퀀텀닷을 사용하여 백라이트유닛 없이 OLED처럼 스스로 빛을 내는 ‘자체 발광 소자’입니다. 퀀텀닷은 크기에 따라 다른 색을 내고, 무기물을 사용하기 때문에 유기물을 사용하는 OLED에 비해 내구성이 높습니다. 생산단가도 저렴하고, 광안정성과 색 선명도도 뛰어나다고 알려져 있습니다. 또한 수 나노미터 수준에서 색을 조절할 수 있기 때문에 색 표현력이 대폭 향상될 것으로 기대하고 있습니다. 아직 기술수준이 QLED의 제작에는 미치지 못하고 있지만 QLED는 퀀텀닷 기반 디스플레이와 OLED의 장점을 모두 가지는 디스플레이로 많은 소비자들의 기대를 모으고 있습니다.


 

<그림 7> 기존 RGB기반 LCD 구조(좌)와 QLED의 구조(우)의 차이점

 

구분

구조

장점

단점

OLED

발광 유기물을 이용 직접 컬러를 구현

얇고 선명함

플렉서블 가능

장기간 사용시

Burn-In 현상

퀀텀닷

기존 LCD개선, 백라이트 유닛의 빛을 변환하여 다양한 색상을 구현

뛰어난 색 재현

장기 안정성

두꺼움

고온 안정성

개발 초기단계

QLED

발광할 수 있는 나노미터 사이즈의 퀀텀닷을 이용하여 원하는 색을 직접 발광

높은 내구성, 저비용

선명도, 안정성

개발 초기단계

앞으로 다양한 종류의 전자기기에서 각종 디스플레이가 적용이 될 것입니다. 신제품이 나왔을 때, 디스플레이의 종류가 무엇인지, 어떤 장단점을 가지고 있는지 파악할 때 도움이 되면 좋겠습니다. TV 사러 가실 때 이정도만 알고 가셔도 좋겠죠?

Posted by KIST PR

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