과학자들이 스마트폰에 홀로그램을 구현할 수 있는 획기적인 픽셀을 공개했습니다.

OLED와 메타표면은 홀로그램 디스플레이를 일상 현실에 더욱 가깝게 만듭니다. 출처: Shutterstock

세인트앤드루스 대학의 새로운 연구는 스마트 기기, 커뮤니케이션, 게임, 엔터테인먼트를 혁신할 수 있는 잠재력을 지닌 홀로그램 기술의 길을 열었습니다.

최근 Light, Science and Application 에 게재된 연구에 따르면 , 물리학과와 천문학과의 연구진은 홀로그램 메타표면(HM)과 유기 발광 다이오드(OLED)를 결합하여 새로운 광전자 장치를 개발했습니다.

지금까지 홀로그램은 레이저를 사용하여 만들어졌지만, 연구자들은 OLED와 HM을 사용하면 더 간단하고 컴팩트한 접근 방식을 제공하여 잠재적으로 더 저렴하고 적용이 쉬우며, 홀로그램 기술이 널리 사용되는 데 대한 주요 장벽을 극복할 수 있다는 것을 발견했습니다.

유기 발광 다이오드(OLED)는 휴대폰 디스플레이와 일부 TV의 컬러 픽셀을 만드는 데 널리 사용되는 박막 소자입니다. 평면 및 표면 발광 광원인 OLED는 광 무선 통신, 생체광학, 센싱과 같은 신흥 응용 분야에도 사용되며, 다른 기술과의 통합 가능성 덕분에 소형 광 기반 플랫폼을 구현하는 데 적합한 후보입니다.

홀로그램 메타표면은 머리카락 한 올 굵기의 약 천 배에 해당하는 크기의 메타 원자라는 작은 구조물들이 얇고 평평하게 배열된 배열입니다. 이 구조는 빛의 속성을 조작하도록 설계되었습니다. 홀로그램을 만들 수 있으며, 데이터 저장, 위조 방지, 광학 디스플레이, 고개구수 렌즈(예: 광학 현미경), 그리고 감지 등 다양한 분야에 활용됩니다.

하지만 홀로그램 디스플레이의 기본 구성 요소를 만드는 데 두 가지 기술을 함께 사용한 것은 이번이 처음입니다.

연구원들은 각 메타 원자가 통과하는 빛줄기의 특성을 제어하도록 세심하게 형상화될 때, 메타 원자가 HM의 픽셀처럼 행동한다는 것을 발견했습니다. 빛이 HM을 통과할 때, 각 픽셀에서 빛의 특성은 약간씩 변화합니다.

이러한 수정 덕분에 빛의 간섭 원리를 활용하여 반대편에 미리 디자인된 이미지를 만들 수 있습니다. 빛의 간섭 원리는 빛 파동이 서로 상호 작용할 때 복잡한 패턴을 생성한다는 것입니다.

물리천문학부의 이포르 사무엘 교수는 "OLED의 새로운 방향을 제시하게 되어 매우 기쁩니다. OLED와 메타표면을 결합함으로써 홀로그램을 생성하고 빛을 형상화하는 새로운 방법을 열게 되었습니다."라고 말했습니다.

물리천문학부 나노광자학과 안드레아 디 팔코 교수는 "홀로그램 메타표면은 빛을 제어하는 ​​데 가장 다재다능한 소재 플랫폼 중 하나입니다. 이번 연구를 통해 메타소재가 일상생활에 적용되기 어렵게 만드는 기술적 장벽 중 하나를 제거했습니다. 이 획기적인 연구는 가상현실 및 증강현실과 같은 새로운 응용 분야에서 홀로그램 디스플레이 구조에 획기적인 변화를 가져올 것입니다."라고 말했습니다.

물리·천문학부의 그레이엄 턴불 교수는 "OLED 디스플레이는 일반적으로 단순한 그림을 구현하는 데 수천 개의 픽셀이 필요합니다. 이 새로운 방식을 사용하면 하나의 OLED 픽셀에서 완전한 이미지를 투사할 수 있습니다!"라고 말했습니다.

지금까지 연구자들은 OLED를 사용하여 매우 단순한 형태만 구현할 수 있었기 때문에 일부 응용 분야에서의 활용성이 제한되었습니다. 그러나 이번 획기적인 발전은 소형화 및 고집적화 메타표면 디스플레이를 향한 길을 제시합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250925025406.htm