고려대, 세계 최대 효율의 AR·VR 디스플레이용 회절 광학소자 기술 구현

고려대학교는 융합에너지공학과 이승우 교수와 화공생명공학과 방준하 교수 공동 연구팀이 세계 최대 효율의 증강현실(AR)·가상현실(VR) 디스플레이용 회절 광학 소자를 구현했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 AR·VR 디스플레이에 쓰이는 푸리에 광표면(OFS)을 활용해 높은 빛의 회절 효율을 확보했다.

AR·VR 디스플레이는 건축, 교육, 게임, 국방뿐 아니라 다양한 일상생활에서 사용이 가능하다. 연구팀이 사용한 푸리에 광표면은 해당 기술의 핵심 소자이다. 해당 소자는 완벽한 정현파 형태의 표면을 갖기에 광학적 손실을 최소화할 수 있다.

연구팀은 가시광 영역에서 투명하면서 굴절률이 높은 물질에도 OFS가 빠르게 형성되는 기술을 개발했다. 이를 통해 기존 OFS 소자의 빛 흡수가 높은 점, 회절 효율이 낮은 한계점을 세계 최초로 해결했다.

연구팀이 개발한 기술로 OFS 소자 사용 시, 광학적 손실이 최소화되며 최대 회절 효율로 가시광 전체 영역에서 작동이 가능하다.

또한 푸리에 광표면 제작에 프린팅 가능한 광학 시스템과 나노임프린팅 기술을 도입해 기존 제작 방법으로는 도달할 수 없었던 공정 수율을 달성했다.

연구팀은 해당 기술을 기반으로 디스플레이의 효율을 높이기 위한 마이크로렌즈 어레이(MLA), AR·VR 기술의 핵심 소자인 인·아웃 커플러 광학 구조를 웨이퍼 크기 규모로 형성해 이를 입증했다. 더불어 평면이 아닌 곡면 기판에서 푸리에 광표면을 형성하는 데 성공해 기술의 응용 분야를 넓혔다.

연구팀이 개발한 이 방법은 TV 등 전통적인 디스플레이의 광 추출 효율을 높이고 최첨단 광학 장비를 위한 효율적인 광학 소자로 사용될 수 있다.

이번 연구 논문(Fourier Surfaces Reaching Full-Color Diffraction Limits)은 지난달 13일 세계적 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 출판됐다.

이승우, 방준하 교수가 교신저자, 임용준 석박통합과정생이 제1저자, 홍승재 석박통합과정생과 조용덕 박사후연구원이 공동저자로 참여했다.