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송영민 교수 연구팀, 육안으로 보이지 않는 히든 디스플레이 개발(한국연구재단)
관리자
작성일2020.01.22 13:25 조회수14

감각적이고 간결한 와인라벨에 와이너리의 역사 등을 표기해 와인병에 부착하고 싶지만 와인병의 전반적인 디자인을 생각하면 쉽지 않다. QR코드에 정보를 담을 수 있지만 이 조차도 보이지 않길 원한다면 본 연구성과에 주목해주길 바란다.

육안으로는 보이지 않지만 특정 방향의 빛, 편광을 쬐어주면 나타나는 편광 디스플레이에 대한 연구가 활발한 가운데 광주과학기술원(총장 김기선, 이하 지스트)에서 의미있는 성과가 나왔다.

* 편광(polarization) : 일반적인 전자기파는 모든 방향으로 진동하는 빛이 혼합된 상태이나 특정한 광물질이나 광학필터를 사용해 특정 방향으로 편광된 빛을 얻을 수 있음

  

지스트 전기전자컴퓨터공학부 송영민 교수 연구팀 무수히 많은 나노기둥을 비스듬히 증착시키는 방법으로 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현할 수 있는 초박막 편광 디스플레이를 개발했다.

심미성을 해치지 않으면서 정보를 제공하는 제품 패키징이나 IoT 등을 통해 정보가 기록되고 공유되는 상황에서 원치 않는 정보의 노출을 막는 광학보안(optical security) 기술로서도 주목받는다.

  

존 편광 디스플레이는 정교한 나노기둥 정렬의 어려움으로 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱하여 다양한 표면에 부착하기에 불리했다.

때문에 보다 넓은 면적에 유연한 재료로 편광 디스플레이를 구현하는 것이 실용성을 높이기 위한 관건이었다.

  

연구팀은 간단한 빗각증착법*으로 자기정렬형 나노기둥*유연한 기판 위에 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공했다.

* 빗각증착법(Glancing angle deposition method) : 기판의 표면에 어떤 물질을 증착 할 때 비스듬히 증착 물질을 입사하여 증착하는 방법. 연구에서는 이를 통해 다공성 박막을 증착함

* 자기정렬형 나노기둥(self-aligned nanocolumns) : 포토리소그래피와 같은 복잡한 나노 공정 없이 간단한 물리적 증착방법을 통해 제작할 수 있는 정렬된 나노 기둥

  

또한 다양한 제품의 색상과 비슷한 색을 구현하기 위해 표준 RGB 색 공간*80%가량 이상 구현할 수 있도록 했다.

또한 다양한 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있는 감도를 조절하기 위해 다양한 색 변화량* 범위를 설계하였다.

* 표준 RGB 색 공간(standard RGB): 1996년에 미국의 컴퓨터 기업인 마이크로소프트와 HP 협력하여 만든 모니터 및 프린터 표준 RGB 색 공간이다.

* 색 변화량(color difference): 서로 다른 두 색에 대해서 색 차이의 정도를 정량적으로 계산한 값으로, 이 값이 클수록 색 인간이 인지하는 색 차이가 크다.

한편 편광 이외 외부환경 변화(. 수분)에 반응하도록 설계, 표면에 물이 닿았을 때 감춰진 패턴을 드러내는 기능도 구현했다. 습기 같은 보관환경이나 외부환경으로부터의 오염을 감지하는 용도로 응용될 수 있다.

지스트 송영민 교수는 이번 성과는 간단한 공정과 소량의 재료로 아주 얇은 두께를 가진 편광 디스플레이를 구현하였다는 점에 의의가 있다다양한 색 구현이 가능하며 넓은 면적과 유연한 성질을 지녔다는 장점이 있다. 나아가 광학 정보 보안 시스템의 발전에도 기여할 수 있을 것이라고 밝혔다.

본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, 삼성전자의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)18일 게재되었다. <>

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(그림 설명병과 유리잔에 부착된 편광 컬러 디스플레이의 구동 이미지

병에 붙은 종이라벨에 편광 컬러 디스플레이를 적용하면 평소에는 육안으로 보이지 않지만 스마트폰이나 편광판을 가져다 대면 패턴이 드러나 제품에 대한 정보를 확인할 수 있다한편 편광 컬러 디스플레이가 부착된 유리잔에 음료를 따르면 수분에 반응해 숨어 있던 패턴이 드러나 사용자가 정보를 확인할 수 있다.

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