차세대 디스플레이 기술 메타표면 쉽고 빠르게 만든다
차세대 디스플레이 기술 메타표면 쉽고 빠르게 만든다
국내 연구진이 차세대 디스플레이 기술의 핵심인 메타표면을 더 효율적으로 제작할 수 있는 새로운 기술을 개발했다
노준석 포스텍 기계공학과 화학공학과 전자전기공학과 융합대학원 교수 연구진은 기존의 메타표면 생산 방식의 단점을 보완하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다
연구 결과는 재료 분야 국제 학술지 어드밴스드 사이언스 속표지 논문으로 13일 현지 시각 게재됐다
메타표면은 머리카락 두께 약 10만분의 1 수준인 나노미터 10억분의 1m 규모의 구조체를 이용해 빛을 자유롭게 제어하는 기술이다
이 기술을 활용하면 기존 디스플레이보다 더 선명하고 생생한 색을 구현할 수 있고 홀로그램과 같은 첨단 영상 기술에도 적용될 수 있다
최근 메타표면을 저비용으로 대량 생산하는 방법으로 입자 혼합형 레진 임프린트 공정이 주목받고 있다
빛을 크게 굴절시키는 나노 입자가 포함된 특수한 액체 레진을 이용해 도장 찍듯이 패턴을 만드는 방식이다
하지만 패턴이 형성된 후 기판에 남는 고굴절 잔막이 빛을 산란시켜 메타표면의 효율을 떨어뜨렸다
연구진은 테이프라는 간단한 방법으로 입자 혼합형 레진 임프린트 공정의 한계를 해결했다
여러 종류의 테이프를 실험한 끝에 나노 구조체는 그대로 유지하면서도 잔막만 효과적으로 제거할 수 있는 최적의 조건을 찾았다
특히 나노 구조에 의한 빛의 간섭으로 색을 띠는 구조색 메타표면의 경우 이 기술을 통해 더욱 선명한 색상을 구현할 수 있다
기존에는 잔막이 빛과 불필요한 반응을 일으켜 색이 탁해지는 문제가 있었지만 새로 개발한 기술을 이용하면 잔막을 완전히 제거할 수 있어 훨씬 선명한 색을 구현할 수 있다
홀로그램 같은 3차원 이미지를 만드는 메타홀로그램 기술에도 이 방법을 적용하면 잔막으로 인한 빛의 산란과 투과율 저하 문제를 해결해 훨씬 선명한 이미지와 영상을 얻을 수 있다
이 기술의 가장 큰 장점은 공정을 단순화할 수 있다는 점이다
최근 메타표면을 저비용으로 대량 생산하는 방법으로 입자 혼합형 레진 임프린트 공정이 주목받고 있다
빛을 크게 굴절시키는 나노 입자가 포함된 특수한 액체 레진을 이용해 도장 찍듯이 패턴을 만드는 방식이다
하지만 패턴이 형성된 후 기판에 남는 고굴절 잔막이 빛을 산란시켜 메타표면의 효율을 떨어뜨렸다
연구진은 테이프라는 간단한 방법으로 입자 혼합형 레진 임프린트 공정의 한계를 해결했다
기존에는 잔막을 제거하기 위해 복잡한 화학적 처리 과정이 필요했지만 연구진의 방법은 단순히 테이프를 붙였다 떼는 방식만으로 동일한 효과를 얻을 수 있다
이는 대량 생산에도 적합하며 연속적으로 제품을 제작하는 롤투롤 방식에도 적용할 수 있다
노준석 교수는 이번 연구는 잔막이 없는 고굴절의 메타표면을 복제한 최초의 사례라며 이를 통해 메타표면 기술이 실생활에 더욱 가까워질 것으로 기대한다고 전했다
