UPDATED. 2020-10-22 15:39 (목)
포스텍, 뇌구조 모방한 전자소자로 다양한 컬러 구현...구조색 가변형 컬러필터 개발
상태바
포스텍, 뇌구조 모방한 전자소자로 다양한 컬러 구현...구조색 가변형 컬러필터 개발
  • 박주현 기자
  • 승인 2020.09.01 17:36
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

IGZO, 인듐·갈륨·아연·산소로 구성된 디스플레이 패널
차세대 저전력 반사형 디스플레이, 위변조 방지 디스플레이 기술 접목 기대
‘포토닉스 리서치(Photonics Research)’ 1일자에 발표
IGZO 기반 가변형 컬러필터 기술 모식도 및 마이크로 컬러픽셀 실험 결과

국내 연구진이 인간의 뇌 구소를 모방해 만든 반도체 칩으로 다양한 색상을 구현해내 주목되고 있다.

염료를 사용하지 않아 색이 바래지 않고, 외부의 강한 광원 없이 저전력 디스플레이를 가능하게 하는 미래 디스플레이 기술로 주목받고 있는 '구조색' 기술은 소자를 한 번 제작하고 나면 그 특성을 바꿀 수가 없어 재현할 수 있는 색이 고정되는 단점이 있었다. 

포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석 교수와 기계공학과 통합과정 김인기씨 연구팀은 전자전기공학과 정윤영 교수, 석사과정 윤주영씨 연구팀과 함께 산화물 반도체에 일종인 IGZO(Indium-Gallium-Zinc-Oxide 산화물 반도체)를 이용해 구조색을 임의로 변경할 수 있는 기술을 개발했다. 

IGZO는 인듐(Indium), 갈륨(Gallium), 아연(Zinc), 산소(Oxide)로 구성된 디스플레이 패널이다.

연구진은 IGZO는 플렉서블 디스플레이뿐만 아니라 뉴로모픽(Neuromorphic) 전자소자에도 활발히 이용되고 있는 물질로서, 이것을 나노광학 분야에 접목시킨 첫 연구라고 설명했다.

뉴로모픽은 인간의 뇌 구조를 모방해 만든 반도체 칩으로 대용량 데이터를 병렬 처리해 적은 전력으로도 복잡한 연산, 추론, 학습 등이 가능하다.

IGZO는 수소 플라즈마 처리 공정을 거쳐 층 안에 전자 농도를 임의로 조절할 수 있고, 이를 통해 가시광선 전 영역에서 굴절률을 조절할 수 있다. 

또 연구진은 가시광선 영역에서 흡광 계수(extinction coefficient)는 거의 0에 근접하기 때문에 빛 손실이 극히 적어 매우 선명한 색을 투과시킬 수 있는 가변형 컬러필터를 구현할 수 있음을 나노광학 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증했다고 밝혔다. 

이 컬러필터 기술은 4층의 멀티레이어로 구성되어 있으며, 파브리-페로 공진 특성을 이용해 선명한 색을 투과시킬 수 있다고 한다. 

파브리-페로(Fabry-Perot) 공진은 여러 파장이 필터에 입사되면 특정 공간에서 다중간섭현상을 발생시켜 특정한 파장만 투과시키고, 다른 파장들은 반사함으로써 데이터만 선별하게 된다. 

연구진은 IGZO 층의 전하 농도가 증가할수록 굴절률이 감소하고, 이는 선택적으로 투과되는 빛의 공명 특성을 변화시킬 수 있는 것을 실험적으로 확인했다. 

IGZO 전하 농도에 따른 굴절률 변화 /포스텍

이러한 설계 방식은 대면적 디스플레이용 컬러필터에 접목될 수 있을 뿐만 아니라 마이크로 또는 나노 사이즈의 컬러프린팅 기술에도 접목될 수 있다. 

이를 검증하기 위해서 연구팀은 마이크로미터 사이즈의 픽셀 크기를 갖는 컬러프린팅 기술을 구현했다. 

그결과 IGZO 층의 전하 농도에 따라 센티미터 또는 마이크로미터 크기의 컬러픽셀에서 나오는 색을 임의로 조절할 수 있음을 확인했으며, 기존의 다른 전고체 가변형 재료들에 비해 전자 농도를 통해 굴절률을 변화시키기 때문에 더욱 안정적으로 빠르게 구조색을 변화시킬 수 있었다고 한다.

노준석 교수, 정윤영 교수 /포스텍

포스텍 노준석 교수는 “이 연구는 플렉서블 디스플레이나 뉴로모픽 전자 소자 등에 활용되고 있는 차세대 산화물 반도체인 IGZO를 나노광학 구조색 디스플레이 기술에 적용한 첫 사례”라고 강조했다.

또한 그는 “전하농도를 조절함에 따라 투과되는 빛을 임의로 걸러낼 수 있는 이 기술은 차세대 저전력 반사형 디스플레이, 위변조 방지 디스플레이 기술 등에 접목될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.

이 연구결과는 국제 권위지 ‘포토닉스 리서치(Photonics Research)’ 1일자에 발표됐으며, 연구는 삼성미래기술육성센터의 지원으로 수행됐다.


관련기사

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

케미컬뉴스

  • 제호 : 케미컬뉴스
  • 법인명 : (주)액트원미디어
  • 등록번호 : 서울 아04656
  • 발행일 : 2017-08-01
  • 등록일 : 2017-08-17
  • 발행·편집인 : 유민정
  • 청소년보호책임자 : 김유정

NEWS SUPPLY PARTNERSHIP

  • 하단로고
  • 하단로고
  • 하단로고
  • 하단로고
  • 하단로고

CONTACT

  • Tel : 070-7799-8686
  • E-mail : news@chemicalnews.co.kr
  • Address : 서울특별시 동작구 상도로 82, 무이비엔 빌딩 5F 502호
  • 502, 5F, 82, Sangdo-ro, Dongjak-gu, Seoul (07041)

케미컬뉴스 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받는 바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
Copyright ©케미컬뉴스. All rights reserved.

ND소프트