육안으로 보이지 않는 히든 디스플레이 개발 :: 산업뉴스

광주과학기술원 송영민 교수 연구팀

한국연구재단이 광주과학기술원 송영민 교수 연구팀이 많은 나노기둥을 비스듬히 증착시키는 방법으로 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현할 수 있는 초박막 편광 컬러 디스플레이를 개발했다고 밝혔다. 빗각증착법을 통해 편광에 반응하도록 자기 정렬형 나노기둥들을 다공성 초박막 형태의 플렉서블한 기판 위에 제작된 초박막 편광 컬러 디스플레이를 소개한다.

정보를 숨길 수 있는 초박막 편광 컬러 디스플레이

빗각증착법으로 자기정렬형 나노기둥을 유연한 기판 위에 증착

기존 편광 디스플레이는 정교한 나노기둥에 대한 정렬이 어려워 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱해 다양한 표면에 부착하기가 불리했다. 때문에 보다 넓은 면적에 유연한 재료로 편광 디스플레이를 구현하는 것이 실용성을 높이기 위한 관건이었다.

이에 광주과학기술원 송영민 교수 연구팀은 간단한 빗각증착법으로 자기정렬형 나노기둥을 유연한 기판 위에 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공해 초박막 편광 컬러 디스플레이를 개발했다.

빗각증착법(Glancing Angle Deposition Method)은 기판의 표면에 어떤 물질을 증착 할 때 비스듬히 증착 물질을 입사해 증착하는 방법이다. 연구에서는 이를 통해 다공성 박막을 증착하는 기술이다.

자기정렬형 나노기둥(Self-aligned Nanocolumns)은 포토리소그래피와 같은 복잡한 나노 공정 없이 간단한 물리적 증착방법을 통해 제작할 수 있는 정렬된 나노 기둥이다.

다양한 색 변화량 범위로 설계

초박막 편광 컬러 디스플레이는 다양한 제품의 색상과 비슷한 색을 구현하기 위해 표준 RGB 색 공간의 80%가량 이상 구현할 수 있도록 했다. 다양한 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있는 감도를 조절하기 위해 다양한 색 변화량 범위로 설계됐다.

표준 RGB 색 공간은 1996년에 미국의 컴퓨터 기업인 마이크로소프트와 HP가 협력해 만든 모니터 및 프린터 표준 RGB 색 공간이다.

색 변화량은 서로 다른 두 색에 대해서 색 차이의 정도를 정량적으로 계산한 값으로, 이 값이 클수록 색 인간이 인지하는 색 차이가 크다.

이 디스플레이는 편광에 의한 감지와 해당 다공성 초박막과 외부환경의 광학 작용을 설계해, 물의 접촉과 같은 미세한 외부환경 변화에도 디스플레이의 색이 민감하게 반응해 패턴을 드러나게 하는 물 접촉 감지특성을 보였다. 이를 활용해 보관 환경 및 외부로부터 오염을 시각적으로 감지하고 관찰하는 용도로 사용될 수 있다. 이는 간단한 공정과 소량의 재료로 아주 얇은 편광 디스플레이를 기존 보다 넓은 면적으로 구현한 것이 성과다.

한편 전자기기나 사물인터넷(IoT) 뿐만 아니라 일상제품에서도 정보의 기록과 공유가 이뤄지는 만큼 정보보안의 필요성이 어느 때 보다 중요하다. 초박막 편광 컬러 디스플레이는 다양한 색이나 형태를 갖는 일상제품의 심미성을 해치지 않으면서 기입된 정보를 보호할 수 있어 광학보안시스템 활성화에 기여할 것으로 보인다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, 삼성전자의 지원으로 수행된 이번 연구의 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 1월 8일에 게재됐다.