색 탁해지는 OLED, 레이저로 더 선명하게

포스텍, 색 순도 혁신기술 개발

홀로그램·VR 기기 등 선명한 색과 정밀한 빛 제어가 필요한 첨단 분야에 적용할 수 있는 새로운 디스플레이 기술이 나왔다. AI 생성이미지. 게티이미지뱅크 제공.

유기발광 다이오드(OLED) 화면은 빛이 넓게 퍼져 색이 탁해지는 단점이 있다. 국내 연구팀이 퍼지는 빛을 레이저처럼 한 점으로 모아 색을 수십 배 더 선명하게 만드는 기술을 개발했다. 기존 디스플레이보다 색 순도가 수십 배 높아 홀로그램·증강현실(AR)·가상현실(VR) 등 차세대 디스플레이 기술에 폭넓게 응용될 전망이다.

 

포스텍은 최수석 전자전기공학과 교수팀이 저전압으로 발광 폭을 레이저 수준으로 좁히고 색을 연속적으로 제어할 수 있는 광구조를 개발했다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '레이저&포토닉스 리뷰' 지난해 12월호에 실렸다.

 

선명하고 순수한 색을 구현하려면 빛의 색 순도가 높아야 한다. 여러 색의 물감이 섞일수록 탁해지듯 특정 파장의 빛이 좁은 폭으로 한 색에 집중될수록 순도가 높아진다.

 

이상적인 단일 색 발광 폭은 1나노미터(nm, 10억분의 1미터)지만 현재 디스플레이에 쓰는 OLED는 발광 폭이 약 40nm로 넓어 색 순도를 높이기 어렵다. 적·녹·청(RGB) 광원을 혼합해 색을 만들기 때문에 표현할 수 있는 색에도 한계가 있다.

 

연구팀은 OLED에 카이랄 액정을 결합한 새로운 광구조를 개발해 순도와 색 조절 능력을 동시에 높였다. 카이랄 액정은 특정 파장 빛만 선택적으로 증폭하는 소재다. OLED 빛이 카이랄 액정을 통과하면 특정 색의 좁은 파장만 살아남아 발광 폭이 레이저와 비슷한 1nm 수준으로 줄어든다. 기존 OLED보다 수십 배 높은 색 순도를 달성했다.

 

색 조절에는 전기열 구동 방식을 적용했다. 다이오드에 전류를 흘리면 미세한 열 변화가 생기고 열 변화에 반응한 카이랄 액정 구조가 달라진다. 구조 변화에 따라 증폭하는 빛의 색도 바뀐다. 1.5볼트(V) 이하의 낮은 전압으로 135nm에 달하는 파장 변화를 구현해 기존 레이저 기술보다 실용성을 높였다.

 

디스플레이 구조도 단순해진다. 기존 OLED는 RGB 3개 단위를 합쳐 색을 만들지만 새 광구조는 별도 색 조합 없이 하나의 다이오드에서 전 파장 영역 색을 연속으로 생성한다.

 

최수석 교수는 "저전압으로 정밀하게 제어할 수 있는 초고색순도 레이저 발광을 구현했다"며 "홀로그램 디스플레이, AR·VR 기기, 광통신, 바이오센서, 차세대 광전자 반도체 등 정밀한 빛 제어가 필요한 첨단 분야로 확장이 기대된다"고 밝혔다.

<참고 자료>
doi.org/10.1002/lpor.202502740

[조가현 기자,문혜원 인턴기자 gahyun@donga.com,moony@donga.com]