스마트폰이나 TV에 사용되는 OLED 패널의 픽셀 크기는 20 ~ 300마이크로미터(㎛)인 반면, 마이크로디스플레이에 사용되는 픽셀의 크기는 4 ~ 20㎛ 수준이다. 현재 OLED 스마트폰과 TV 패널에 적용하는 Oxide/LTPS TFT Backplane은 구조적 문제로 인해 픽셀의 크기를 줄이는 데 한계가 있다. 그러나 유리 기판 대신 실리콘 웨이퍼를 사용하고, TFT가 아닌CMOS(Complementary metal-oxidesemiconductor) 기술을 적용하면 기존 TFT 보다 훨씬 미세한 패턴 공정이 가능하여 마이크로디스플레이처럼 작은 픽셀을 집적할 수 있다.

OLEDoS 마이크로디스플레이는 스마트폰용 OLED 패널의 ‘R,G,B OLED 발광층’ 구조와 달리 LG디스플레이의 OLED TV 패널에 적용되고 있는 ‘WOLED 발광층 + 컬러필터’ 구조를 적용하고 있다. WOLED 발광층을 통해 흰색 빛이 나오면 컬러필터를 통과하여 R, G, B를 구현한다. 이론적으로 RGB OLED 발광 방식이 WOLED 방식 대비 화질과 휘도 등에서 우위가 있으나, 현재 RGB OLED 패널의 해상도를 더 높이는 것은 한계가 있다. 이는 R,G,B OLED 소재를 증착할 때 사용하는 FMM(Fine Metal Mask)의 기술적 한계 때문인데, 해상도를 더 높이려면 FMM의 홀 크기를 지금보다 미세하게 개발하여 마이크로디스플레이의 작은 화소 크기에 맞춰 증착해야 한다. 현재 FMM의 홀 크기는 20~30μm로, 마이크로디스플레이의 화소 크기(4~20μm)를 상회하기 때문에 OLEDoS 마이크로 디스플레이는 FMM이 아닌 오픈 마스크 증착 방식의 WOLED 구조가 적용되고 있다.

현재 OLEDoS 마이크로디스플레이에 적용되고 있는 WOLED 방식은 600ppi 수준으로, 발광층은 OLED를 사용하지만, 색은 LCD와 동일한 컬러필터 방식을 구현하고 있기 때문에 휘도와 화소에 한계가 있다. 특히 WOLED 발광층을 통해 나온 빛이 컬러필터를 통과하면 휘도 손실이 크기 때문에 휘도를 높이기 어렵다.

WOLED 방식이 아닌 기존 중소형 OLED 패널에 적용되고 있는 R,G,B OLED 방식으로 패터닝 하면 휘도를 약 세 배 높일 수 있다. 미국의 마이크로디스플레이 업체인 eMagin은 컬러 필터가 없는 R,G,B OLED 발광층을 증착하여 휘도와 발광 효율을 크게 증가시킨 OLEDoS 기술을 구현한 바 있으며, OLEDoS 기술 개발에 적극적인 BOE 또한 R,G,B OLED 방식을 개발 중인 것으로 파악된다. 향후 마이크로디스플레이는 WOLED 방식의 OLEDoS 방식뿐 아니라 RGB OLED 기반의 OLEDoS 기술 개발 또한 가속화될 것으로 전망된다.

R,G,B OLED 기반의 OLEDoS 마이크로디스플레이가 발전하기 위해서는 FMM 개발이 선행되어야 한다. 현재 XR 기기의 해상도는 최대 600ppi 수준으로, 현재 20㎛ 이상의 FMM의 구멍 크기를 10㎛ 이하로 축소하여 해상도를 높이는 것이 가장 급선무일 것이다. FMM 개발을 진행 중인 업체들에게는 새로운 성장 모멘텀으로 작용할 것이고, OLED 소재 업체들 또한 새로운 어플리케이션이 추가되는 효과를 기대해 볼 수 있다