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투명 유리? 사실은 액정
JDI, 투과율 세계 최고인 80% 달성

재팬디스플레이(JDI)는 액정 화면 건너편을 확실하게 볼 수 있는 디스플레이를 개발했다. 컬러 필터 및 편광판 등 액정에는 필수로 여겨져 온 부품을 사용하지 않는 독자적인 구조로, 빛의 투과율을 2배 이상으로 높였다. 자동차 레이스의 헬멧으로 실증 실험을 시작, AR(확장현실) 등으로의 활용도 기대되고 있다. 이번 기술 개발이 최근 저조한 JDI의 구세주가 될 수 있을지 귀추가 주목된다.

-- 옆면에 광원 배치, 무거운 부품 줄여 --
“저 헬멧은 뭐야?” 올 7월, 흐린 날씨 속에 후지 스피드웨이에서 펼쳐진 레이싱 팀의 테스트 주행에서 드라이버들이 쓴 헬멧에 팬들의 관심이 집중되었다.

헬멧의 투명 바이저에는 JDI가 개발한 투명 액정 디스플레이가 도입되어 랩 타임 및 차량 데이터가 표시되었기 때문이다. 이 액정은 빛 투과율이 세계 최고 수준인 80%로 높아 화면 건너편이 확실히 보인다. 일반 헬멧처럼 코스를 볼 수 있으면서 바이저로 레이스 상황을 확인할 수 있다.

일반적인 투명 액정 디스플레이는 투과율이 높은 제품이라도 30%, 투과율을 높이기 쉬운 유기LED 디스플레이도 현재는 60%가 한계이다. 통상적인 액정 디스플레이에는 빨강, 초록, 파랑의 컬러 필터가 탑재되어 있다. 각각의 필터로 백색광이 유입되는 정도를 액정 재료와 편광판으로 조정해 다양한 색을 표현한다.

-- 상식을 뒤집은 구조 --
이들 부품들은 수직 방향으로 겹치도록 나열되어 있기 때문에 투과율을 높이는데 한계가 있다. 하지만 실내 및 우천 등 빛이 적은 환경에서 사용하기 위해서는 높은 투과율이 중요하다.

이에 반해 JDI의 신기술은 액정 구조의 상식을 뒤집은 새로운 발상을 기반으로 개발되었다. 우선 광원을 디스플레이의 옆면에 배치. 액정 재료들을 끼워 넣은 기판 유리 사이를 빛이 반사해 나아가는 현상을 응용해 디스플레이 안을 각각의 색으로 채웠다.

위 그림은 광섬유케이블 안을 빛이 통과하는 이미지이다. 전압을 가하면 빛을 산란시키는 효과를 가진 특수한 액정 재료를 도입해 원하는 장소에서만 빛이 밖으로 세어 나가도록 했다.

또한 빛 조정에 컬러 필터와 편광판을 사용하지 않고 광원 자체를 3색으로 만들었다. 각각의 색을 매초 60회의 페이스로 발현해 플립 북처럼 영상을 나타낸다. 빛을 산란시키는 액정 재료도 독자적으로 개발. 응답 속도를 시판제품의 10mm 초 정도에서 2mm 초까지 높였다.

-- AR로의 응용 기대 --
기술자에게 액정에 컬러 필터 및 편광판이 도입되는 것은 ‘상식’이다. JDI에서 개발을 담당한 R&D총괄부의 오쿠야마(奧山) 씨는 “액정에 대해 잘 아는 사람들일수록 개발 당시에는 회의적이었다”라고 말한다. 한동안 정식 연구로 채택되지 못해 그는 “장치를 빌려 혼자서 연구를 시작했다”라고 회상한다.

2년 이상 시행착오를 거치면서 기술적 측면의 과제가 해결된 것은 2016년 말. 2017년에는 처음으로 개발팀이 구성되어 양산을 위한 연구 개발에 돌입했다. 개발을 끝낸 제품의 화면 사이즈는 4가지. 정밀도는 117ppi(1인치당 화소 수)이지만, 고정밀화 및 화면의 대형화를 위한 제품 개발도 추진되고 있다.

응용이 기대되는 분야 중 하나는 AR이다. 기존 AR 콘텐츠는 카메라로 촬영한 배경 영상과 콘텐츠를 중복시킨 것이 많았지만, 액정 너머의 풍경을 그대로 볼 수 있는 투명 디스플레이의 경우, 현실 배경에 콘텐츠를 중복시켜 현장감을 높일 수 있다. 인테리어제품 등으로의 응용도 기대할 수 있다.

JDI는 스마트폰용 액정의 판매 부진으로 2018년 3월기까지 4년 연속 최종 적자가 이어지고 있다. JDI는 경영 재건을 위해 현재 30%에 불과한 스마트폰용 이외의 매출 비율을 향후 50%까지 끌어올린다는 목표를 내걸고 있다.

오쿠야마 팀이 개발한 투명 디스플레이는 이를 위한 큰 무기라 할 수 있다. 단 한 사람의 연구자가 시작한 프로젝트의 예상치 못한 성과에 업계의 관심이 집중되고 있다.

 -- 끝 --