하나로 여러 색상 표현 가능한 컬러필터 개발

국내 연구진이 스마트폰과 TV 등에 쓰이는 컬러필터를 이전보다 작게 만들어 고화질 소형 디스플레이를 개발할 수 있는 가능성을 열었다. 이상신 광운대 전자공학과 교수팀은 소자 하나로 다양한 색상 표현이 가능한 컬러필터를 개발하고 국제학술지 ‘사이언티픽 리포트’ 7월 27일자에 발표했다.

컬러필터는 광원에서 나오는 백색광에서 빨강, 초록, 파랑 3가지 색을 추출해 액정 디스플레이에서 컬러를 구현하는 박막 필름으로 스마트폰과 TV 등에 널리 쓰인다. 기존 컬러필터는 화학 염료로 만들어 필터 하나로 한 가지 색밖에 구현할 수 없었기 때문에 디스플레이 화면을 구성하는 픽셀 크기를 줄이는 데 한계가 있었다. 또 화학 염료가 자외선에 의해 변질되기 때문에 사용할수록 화질이 저하되는 등의 문제가 있었다.

연구진은 빛이 금속과 유리 같은 유전체(誘電體·전기가 통하지는 않지만 전기장 안에서 표면에 전하를 띠는 물체) 사이의 경계면에서 파장별로 투과율이 달라진다는 점에 착안해 색 조절이 가능한 컬러필터를 개발했다. 유리 기판 위에 알루미늄 나노선을 배열하고 그 위에 다시 유리 기판을 올린 형태다.

이 필터로 실험한 결과 알루미늄 나노선을 배열하는 간격과 입사시키는 빛의 편광 방향을 조절하는 방식으로 다양한 색상을 얻어낼 수 있었다. 화질 저하 없이 화학 염료보다 성능이 좋은 컬러필터를 개발할 수 있게 된 것이다.

이 교수는 “원하는 파장의 빛을 80% 이상 투과시킬 수 있을 뿐 아니라 기존보다 화면을 구성하는 픽셀 크기를 줄일 수 있다”며 “소비전력 효율이 높은 고화질 컬러필터를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다.

최영준 동아사이언스기자jxabbey@donga.com