포스텍, OLED보다 수십 배 선명한 ‘가변색 레이저’ 기술 개발

LASER & Photonics Review 내표 표지. /포스텍 제공

OLED 대비 수십 배 높은 색순도를 유지하면서 빛의 색을 자유롭게 조절할 수 있는 차세대 레이저 발광 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

포항공과대학교(이하 포스텍) 전자전기공학과 최수석 교수 연구팀은 건전지 한 개 수준의 저전압(1.5V 이하)으로 초고색순도 레이저 빛의 색을 연속적으로 제어할 수 있는 기술을 구현했다고 15일 밝혔다. 

이번 연구는 광학 분야 권위지인 ‘레이저 앤 포토닉스 리뷰(Laser & Photonics Reviews)’의 속표지 논문으로 선정되며 그 우수성을 인정받았다.

현재 디스플레이에 쓰이는 OLED나 양자점(QD) 소재는 발광 폭이 30~40nm로 비교적 넓어 색 순도와 표현력에 한계가 있었다. 홀로그램이나 AR·VR 디스플레이 등 정밀한 광학 제어가 필요한 분야에서는 발광 폭이 1nm 수준인 초협대역 광원이 필수적이다.

연구팀은 OLED 형광체와 카이랄 액정(CLC)을 결합해 이 난제를 해결했다. 나선형 구조를 가진 카이랄 액정이 특정 파장의 빛을 선택적으로 공진·증폭하도록 설계해 OLED의 넓은 빛을 1nm 수준의 날카로운 레이저 빛으로 응축시켰다. 이를 통해 기존 OLED보다 수십 배 높은 초고색순도 광원을 확보했다.

특히 연구팀은 전기열 구동 방식을 도입해 실용성을 극대화했다. 미세한 열 변화로 액정 구조를 조절해 발광 색을 연속적으로 바꾸는 원리로 1.5V 이하의 낮은 전압에서 가시광 전 영역에 가까운 약 135nm의 파장 변조를 성공시켰다. 

이는 단일 픽셀 안에서 별도의 색 조합 없이 모든 색을 구현할 수 있음을 의미하며 디스플레이 구조를 획기적으로 단순화할 수 있는 혁신적 성과다.

최수석 교수는 “OLED와 카이랄 액정을 결합해 초고색순도 레이저를 구현하고 저전압 제어까지 성공했다는 점에 의의가 있다”며 “향후 디스플레이와 광전자 소자의 구조를 근본적으로 변화시킬 핵심 플랫폼 기술이 될 것”이라고 말했다.

/단정민기자 [e-mail]