‘속 보이던’ 영화속 한 장면 투명디스플레이 시대 임박

    

투명 디스플레이는 스마트 쇼윈도우, 스마트 미러, 투명 단말기, 투명 핸드폰 등과 같은 투명 디스플레이에 적용될 신 기술이다. 그러나 현재 개발되고 있는 투명 디스플레이는 출력되는 영상이 선명하지 않아 미세한 구별이 어렵기 때문에 상용화에 어려움이 따르고 있다.

빛을 내는 형광체의 발광세기가 충분히 높지 않을 뿐만 아니라 형광체 재료로 사용되는 희토류 금속의 가격이 폭등하는 등 관련 기술개발에 제약이 많기 때문이다.

KAIST 전기및전자공학과 이성민 박사과정 학생이 나노 표면 플라즈몬 현상을 이용해 투명 디스플레이의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 원천기술을 개발했다.

이번 연구 성과는 나노 표면 플라즈몬 기술을 사용해 소자의 투명도를 유지하면서 발광체의 광 특성을 향상시켜 투명한 LCD, PDP, LED 등 미래 투명디스플레이 소자에 확대적용이 가능하다. 게다가 금속 이온의 발광 특성을 원천적으로 향상시킬 수 있는 기술로, 희토류 금속 사용량을 적게 하면서도 높은 광 효율을 얻을 수 있는 장점이 있다.

연구팀은 불투명하면서도 빛을 반사하는 특성이 있는 금속을 이용, 이를 나노입자 수준으로 작게 만들면 빛이 금속입자를 통과해 투명하게 보이고, 금속입자들은 공명현상을 일으켜 발광세기를 증가시키는 ‘표면 플라즈몬’ 현상이 발생하는 것에 착안한 연구를 수행했다. 이 현상을 이용해 연구팀은 나노크기의 은(Ag)을 희토류 금속이온이 첨가된 투명 형광물질로에서 수십 나노미터에 위치시키면 투명 형광물질의 발광세기가 최대 63.7% 향상된다는 사실을 밝혀냈다.

또 이 원리를 이용하면 전기·광학적 효율도 11%나 향상돼 저전력 투명디스플레이 소자를 구현할 수 있는 것도 입증했다. 이 기술은 최 교수 연구팀이 지난 2009년 나노 표면 플라즈몬을 이용해 OLED의 밝기를 증가시킨 것에 대한 후속 연구 성과로 나노 표면 플라즈몬의 차세대 디스플레이에 대한 활용 가능성을 높였다는 점에서 획기적인 연구 성과로 꼽힌다.

최 교수는 “표면 플라즈몬은 금속박막 또는 나노입자 표면에서 일어나는 표면 자유전자들의 집단적인 진동현상”이라며 “발광체 주변에서 표면 플라즈몬 공명 특성이 나타날 경우 발광체의 발광 재결합 속도가 증가해 발광체의 발광 특성이 향상될 수 있다”고 밝혔다.

이재형 기자 1800916@cctoday.co.kr