1 μm 픽셀 피치 패널, 360도 테이블탑 기술 선보여

[테크월드=김경한 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 홀로그램 기술 개발로 지난 8월 국제정보디스플레이학회(SID)가 주최한‘디스플레이 위크(Display Week) 2020’에서 최고상을 수상했다고 밝혔다.

ETRI 김하얀 연구원이 360도 테이블탑 홀로그램 기술을 시연하는 모습

국제정보디스플레이학회는 디스플레이 분야 세계 최대 학회로 2012년부터 연구소, 대학, 기업들이 신기술을 선보이는 디스플레이 전시회를 운영하고 있다. 특히 전시관 내 아이존(I-Zone)은 기업들이 양산 예정인 기술들을 전시하는 일반 공간과 달리 미래기술을 볼 수 있는 전시로 특별한 관심을 받는 공간이다. 

ETRI는 이번 전시회 I-Zone에서 세계에서 가장 작은 1마이크로미터(μm) 픽셀 피치 패널과 360도 테이블탑 홀로그램 시스템을 선보였다. 1μm 픽셀 피치 패널 기술은 지난해 국제정보디스플레이학회에서 우수 논문상을 수상한 바 있는 기술이다. 연구진은 공정 개발, 균일성 확보 연구 등을 거쳐 1년 만에 패널 형태로 구현한 것이다. 본 기술은 주최 측의 초청으로 심포지엄 발표를 할 수 있는 영예도 얻었다.

홀로그램은 빛의 회절과 간섭원리를 이용, 공간에 영상을 맺히게 하는 방식으로 작동한다. 이때 공간광변조기(SLM)라고 불리는 패널에 홀로그램 데이터를 입력해 빛을 제어하면 별도 광학장치가 없어도 자연스럽게 홀로그램 영상을 재현할 수 있다. 

공간광변조기 패널의 픽셀 피치가 작을수록 홀로그램을 볼 수 있는 시야각 또한 넓어진다. 기존에 개발된 10° 이내 시야각이 나오는 3μm 픽셀 피치 패널을 연구진은 1μm로 대폭 줄여 시야각을 30°로 늘리는데 성공했다. 

연구진은 공간광변조기 패널의 픽셀을 평면으로 설계하지 않고 수직으로 쌓는 방식으로 혁신에 성공했다. 한 평면에 수평으로 형성하던 픽셀 구성 요소들을 수직으로 쌓아 필요면적을 최소화해 수직 적층(積層)형 박막트랜지스터(VST) 구조로 만든 것이다. 본 기술은 별도 추가 공정 없이도 픽셀 피치를 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다. 이로써 1.3인치 크기 패널에 5100만 개의 픽셀을 넣어 방향에 따라 서로 다른 이미지를 표현하는 홀로그램을 구현할 수 있었다.

ETRI는 현재 더 큰 재현 영상을 구현하기 위한 패널을 개발 중이며 연내에 2억 3040만 개 해상도를 가지는 3.1인치급 공간광변조기를 개발하고 향후 20인치급으로 확대할 계획이다. 한 소자에서 한 가지 색만 표현하는 현 단계를 넘어 다채로운 색을 낼 수 있는 홀로그램 기술도 연구할 예정이다. 

ETRI는 고속으로 구동하는 디지털 마이크로 미러 소자(DMD)를 공간광변조기로 사용, 모든 방향에서 볼 수 있는 컬러 디지털 홀로그램 영상을 재현하는 시스템도 선보였다. 수백 장의 디지털 홀로그램을 다중화하고 이어붙이면서 5인치 이상의 영상을 수평 360°와 수직 20°의 각도에서 볼 수 있도록 만든 기술이다.

연구진은 광학 설계 기술을 바탕으로 테이블 형태의 시스템에 적합하면서도 영상이 360도 전 방향으로 연출될 수 있도록 만들었다. 초당 30Gb 이상의 홀로그램 영상 데이터를 고속으로 계산하여 공간광변조기로 전송할 수 있는 기술도 핵심으로 쓰였다.

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