지스트 연구진, 눈에 안보이는 '히든 디스플레이' 개발

디자인 해쳐선 안되는 제품 패키징, 광학보안기술 분야 응용 기대

감각적이고 간결한 와인라벨에 와이너리의 역사 등을 표기해 와인병에 부착하고 싶지만 와인병의 전반적인 디자인을 생각하면 쉽지 않다. QR코드에 정보를 담을 수 있지만 디자인의 이미지를 지키기 위해 이 조차도 보이지 않길 원하는 경우가 있다.

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

지스트 전기전자컴퓨터공학부 송영민 교수 연구팀이 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.

▲히든 디스플레이 연구성과를 설명해주는 그림 ⓒ지스트

기존 편광 디스플레이는 정교한 나노기둥 정렬의 어려움으로 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱하여 다양한 표면에 부착하기가 쉽지 않았다. 이 때문에 보다 넓은 면적에 유연한 재료로 편광 디스플레이를 구현하는 것이 실용성을 높이기 위한 관건이었다.

연구팀은 간단한 빗각증착법으로 자기정렬형 나노기둥을 유연한 기판 위에 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공했다.

또한 다양한 제품의 색상과 비슷한 색을 구현하기 위해 표준 RGB 색 공간의 80%가량 이상 구현할 수 있도록 했으며, 다양한 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있는 감도를 조절하기 위해 다양한 색 변화량 범위를 설계하였다.

한편 편광 이외 외부환경 변화(수분 등)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 있다. 다양한 색 구현이 가능하며 넓은 면적과 유연한 성질을 지녔다는 장점이 있다. 나아가 광학 정보 보안 시스템의 발전에도 기여할 수 있을 것이다"고 말했다.

본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, ㈜삼성전자의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 지난 8일 게재됐다.