한국과 미국 연구진이 실사 화면에 가상 화면이 겹치는 증강현실(AR) 디스플레이에 사용되는 초고화소 유기발광다이오드(OLED)를 만드는 새로운 방법을 개발했다.

주원재 삼성전자 종합기술원 연구원과 마크 브롱거스마 미국 스탠퍼드대 재료공학과 교수 공동 연구팀은 ‘메타표면’ 기술을 이용해 OLED의 밝기와 해상도 모두를 높이는 데 성공했다고 22일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다.

메타표면은 표면에 눈에 보이지 않는 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 구조물을 잔뜩 배열해 들어오는 빛의 파장을 바꾸는 기술이다.

연구팀은 OLED 바닥에 다양한 두께와 높이를 가진 나노 원기둥을 세운 메타표면 거울을 제작했다. 이들 기둥의 두께와 높이를 수십 nm 단위로 조절하면 OLED가 내는 빛을 원하는 색으로 반사한다.

색깔을 띠는 OLED는 기판 위에 적색과 녹색, 청색 유기물을 일정한 간격으로 뿌려 제작하다 보니 공정이 까다롭고 해상도를 높이기 어렵다. 백색 OLED에 색상 필터를 넣으면 해상도는 높아지지만 밝기가 떨어지는 단점이 있다.

연구팀은 필터 대신 메타표면 거울을 설치해 밝기는 색상 필터보다 두 배 밝고 인치당 화소수(PPI)는 1만 개 이상으로 늘렸다. 눈에 가까이 두고 사용하는 디스플레이일수록 PPI가 높아야 유리하다. 전문가들은 스마트폰이 600PPI 정도라면 가상현실(VR) 디스플레이는 2500PPI, AR는 1만 PPI가 필요할 것으로 보고 있다. 연구팀은 “이번에 개발한 새로운 구조는 AR 디스플레이에 필요한 초고화소 장치 상용화를 앞당길 것”이라고 밝혔다.

조승한 동아사이언스 기자 shinjsh@donga.com

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