삼성디스플레이, 차세대 XR용 고해상도의 OLEDoS 마이크로디스플레이 개발

삼성디스플레이 연구진은 SID(Society for Information Display) 공식 저널인 『J. Soc. Info. Display』에 최근 기고한 논문을 통해 4032PPI(pixels per inch)를 구현한 차세대 OLED-on-Silicon(OLEDoS) 마이크로디스플레이를 개발했다고 밝혔다. 이번 기술은 가상현실(VR), 혼합현실(MR), 증강현실(AR) 등 차세대 XR 디바이스에 최적화된 패널로, 높은 해상도와 이미지 품질을 유지하면서도 시스템 전력 소모와 cross-talk를 획기적으로 줄인 것이 특징이다.

1.3인치 크기의 이 패널은 4032PPI의 초고해상도를 구현해 육안으로는 픽셀 구분이 불가능할 정도로 정밀한 이미지를 구현한다. 이로써 VR·AR 글래스의 screen door effect를 최소화하고, 몰입감 있는 콘텐츠 경험을 가능하게 한다. 2024년 출시된 애플 비전프로의 디스플레이는 1.42인치, 3391PPI의 고해상도 디스플레이가 적용된 바 있다.

해당 논문에서는 고해상도 구현을 위해 7T1C (7개의 트랜지스터와 1개의 커패시터) 구조의 픽셀 보상 회로 구조가 소개되었으며, 이는 이전 세대인 6T2C 구조의 단점을 보완하고 전압 편차에 강한 설계를 실현했다며 세부 기술을 설명하였다.

기존 6T2C 픽셀 구조는 고해상도 구현 시 소형 트랜지스터 간 문턱 전압(Vth) 편차와 이미지 왜곡 문제를 초래해왔다. 이에 삼성디스플레이가 새로 고안한 7T1C 구조는 다음과 같은 주요 이점을 제공한다.

• Vth 보상 정밀도 향상: 문턱 전압 편차에 의한 휘도 불균형을 ±2.75%로 억제 (기존 ±10.6%)
• 수평 크로스토크 감소: 2.0% → 1.3%
• 단일 커패시터 기반 면적 효율 최적화
• SRU(short range uniformity) 향상: 97.3% 확보 (기존 90.4%)

또한, 데이터 구동 방식에서도 개선이 이루어졌다. 기존 6T2C 회로는 매 프레임마다 데이터 라인을 충방전해야 해 전력 소모가 컸으나, 7T1C는 단일 충전 방식으로 전력 소비를 크게 줄였다. 예컨대 동일한 full gray 패턴에서 소스 IC의 소비 전력은 120mW에서 0.1mW로 감소했다.

또한, 8V CMOS 기반 설계를 통해 동작 전압을 낮추면서도, 기존 대비 약 50% 이상의 전력 효율을 확보했다.

삼성디스플레이는 지난해 RGB OLEDoS와 화이트 기반 OLEDoS를 동시에 개발하는 듀얼 트랙 전략을 공식화한 바 있으며, 이번 4032PPI 패널은 그 기술력의 결실로 평가된다. 이번 개발 제품의 양산 시기는 발표되지 않았으나, 해당 기술은 차세대 XR 디바이스 시장의 발전을 가속화하는 중요한 계기가 될 것으로 기대된다.

논문정보: J Soc Inf Display, 1–9(2025). https://doi.org/10.1002/jsid.2067  

                  SID 2025 Digest 1424 (P-8)

유비리서치 노창호 애널리스트(chnoh@ubiresearch.com)

 유비리서치 마이크로 디스플레이 보고서