투명디스플레이 밝기 11% 향상 원천기술 등장

밝기를 기존 디스플레이보다 11%나 높일 수 있는 투명디스플레이 원천기술이 국내에서 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 20일 이성민 전기 및 전자공학과 이성민 박사과정(지도교수 최경철)이 나노 표면 플라즈몬 현상을 이용해 투명디스플레이의 전력소모량 대비 밝기를 획기적으로 향상시킬 원천기술을 개발했다고 발표했다.

최 교수팀은 나노크기의 은(Ag)을 희토류 금속이온이 첨가된 투명 형광물질로부터 수십 나노미터 이내에 위치하게 하면 투명 형광물질의 발광세기가 최대 63.7% 향상된다는 사실을 밝혀냈다.

이 원리를 이용해 전기·광학적 효율이 11%나 향상됐다. 밝기 뿐만 아니라 저전력 투명디스플레이 소자를 구현할 수 있다는 점도 이번 연구를 통해 밝혀낸 성과라고 연구팀은 말했다.

연구팀은 앞으로 이 기술을 스마트 쇼윈도우·스마트 미러·투명 단말기·투명 핸드폰 등에 적용할 경우 더 선명한 화질을 구현할 수 있을 것으로 기대했다. 카이스트에 따르면 현재 개발되고 있는 투명디스플레이를 통해 출력되는 영상은 선명하지 않아 미세하게 구별하기가 어려웠다. 빛을 내는 형광체의 발광 세기가 높지 않았기 때문이다. 또한 형광체 재료로 사용되는 희토류 금속의 가격이 폭등하고 있는 것도 상용화를 위한 걸림돌로 지적돼왔다.

최 교수 연구팀은 금속이 불투명하고 빛을 반사하는 특성을 줄이기 위해 금속을 나노 입자수준으로 작게 만들었다.

이를 통해 빛은 금속입자를 통과해 투명하게 보이고, 금속입자들이 공명현상을 일으켜 발광세기를 증가시키는 ‘표면 플라즈몬 ’현상을 투명디스플레이에 적용했다.

최경철 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 설명했다.

최 교수는 또한 “나노 표면 플라즈몬 기술을 사용해 소자의 투명도를 유지하면서 발광체의 광 특성을 향상시켜 투명한 LCD, PDP, LED 등 미래 투명디스플레이 소자에 확대적용이 가능하다”고 강조했다.

연구팀은 희토류 금속이온의 발광특성을 향상시킬 수 있기 때문에 희토류 금속을 적게 사용하면서도 높은 광효율을 얻을 수 있다“고 밝혔다.

이 연구는 전기 및 전자 공학과 최경철 석좌교수팀의 이성민㉛ 박사과정 학생이 주도했다. 연구결과는 나노기술 분야 세계적 권위지 ‘스몰(Small)’ 온라인 판 3월호에 게재됐다.