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화질은 높이고, 가격은 낮추고…초고화질 디스플레이 컬러필터 기술 개발
2017.02.03 21:51
국내 연구진이 높은 해상도와 선명도를 가지면서도 가격은 더욱 저렴한 차세대 TV 상용화를 앞당길 수 있는 기술을 개발했다.
한국연구재단은 주병권 고려대학교 교수 연구팀이 주기적인 나노 패턴에서 발생하는 빛의 산란과 금속 표면에서 발생하는 '플라즈몬(Plasmon)' 효과를 이용해 고품질의 색을 나타낼 수 있는 컬러 필터를 개발했다고 2일 밝혔다.
현재 디스플레이 산업에서 주로 사용하는 컬러 필터는 안료나 염료를 이용한 광흡수 방식이다. 이는 유기재료를 기반으로 하기 때문에 화학성 안정성이 낮고, RGB 필터를 각각 제조해야 하기 때문에 제조 단가가 높다.
반면, 무기재료를 이용하는 광간섭 방식의 플라즈몬 컬러 필터는 저렴한 비용으로 다양한 색의 필터를 동시에 제조할 수 있다. 문제는 나노 구조물의 이차원 배열에서 발생하는 색의 간섭 현상 때문에 색의 순도가 떨어지는 문제점이 있었다.
연구팀은 음각 패턴에 양각 패턴을 조합하는 상호보완형 설계 방법을 적용해 특정 조건에서 양각 패턴이 단파장의 누설을 효과적으로 차단함으로써 순도 높은 적색 추출이 가능함을 확인했다. 그 결과 색을 구현하는 영역이 이전보다 30% 이상 넓어지는 효과를 거뒀다.
이 상호보완형 플라즈몬 컬러필터는 나노 패턴의 기하학적 변수만 조절하면 적색, 녹색, 청색 등 다양한 색상 구현이 가능해 기존 재료와 제조 방법을 유지하면서도 추가 비용 없이 성능을 향상시킬 수 있을 전망이다.
주 교수는 "이 연구는 상호보완형 설계 방법을 통해 높은 색재현성을 가진 플라즈몬 컬러 필터를 개발한 것"이라며 "이 연구가 나노광학소자를 결합시킨 차세대 디스플레이의 개발을 앞당기는 계기가 될 것으로 기대한다"고 말했다.
한국연구재단은 주병권 고려대학교 교수 연구팀이 주기적인 나노 패턴에서 발생하는 빛의 산란과 금속 표면에서 발생하는 '플라즈몬(Plasmon)' 효과를 이용해 고품질의 색을 나타낼 수 있는 컬러 필터를 개발했다고 2일 밝혔다.
현재 디스플레이 산업에서 주로 사용하는 컬러 필터는 안료나 염료를 이용한 광흡수 방식이다. 이는 유기재료를 기반으로 하기 때문에 화학성 안정성이 낮고, RGB 필터를 각각 제조해야 하기 때문에 제조 단가가 높다.
반면, 무기재료를 이용하는 광간섭 방식의 플라즈몬 컬러 필터는 저렴한 비용으로 다양한 색의 필터를 동시에 제조할 수 있다. 문제는 나노 구조물의 이차원 배열에서 발생하는 색의 간섭 현상 때문에 색의 순도가 떨어지는 문제점이 있었다.
연구팀은 음각 패턴에 양각 패턴을 조합하는 상호보완형 설계 방법을 적용해 특정 조건에서 양각 패턴이 단파장의 누설을 효과적으로 차단함으로써 순도 높은 적색 추출이 가능함을 확인했다. 그 결과 색을 구현하는 영역이 이전보다 30% 이상 넓어지는 효과를 거뒀다.
▲음각과 양각 패턴 구조의 플라즈모닉 컬러필터로 측정한 색좌표 및 색채현 영역, 투과 스펙트럼 결과 / 한국연구재단 제공
주 교수는 "이 연구는 상호보완형 설계 방법을 통해 높은 색재현성을 가진 플라즈몬 컬러 필터를 개발한 것"이라며 "이 연구가 나노광학소자를 결합시킨 차세대 디스플레이의 개발을 앞당기는 계기가 될 것으로 기대한다"고 말했다.
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