송영민 GIST 교수팀, 다양한 색깔 표현·재사용 가능한 컬러 필터 공동 개발

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국내 연구진이 다양하게 색깔을 표현하고 재사용할 수 있는 새로운 컬러 필터를 개발했다. 반도체 소자와 디스플레이 등에 응용할 수 있다.

광주과학기술원(GIST)은 송영민 전기전자컴퓨터공학부 교수가 강일석 나노종합기술원 박사팀과 공동으로 실리콘(Si) 물질 기반의 나노 포토닉 구조를 이용해 다양한 색상을 표현하고 재사용이 가능한 접히는 구조의 컬러 필터를 개발했다고 5일 밝혔다.

일반적으로 색상 필터로 다양한 컬러를 구현하기 위해서는 염료나 안료 등 다양한 화학 물질을 섞어야 한다. 재활용이 어려운데다 친환경적이지 않다는 단점을 갖고 있다. 또 태양광 스펙트럼에 포함된 자외선(UV) 빛을 받으면 변색하거나 무색으로 변하는 광퇴색 현상도 발생한다.

최근에는 이러한 문제점을 개선하기 위해 염료나 안료를 사용하지 않고 빛의 회절이나 간섭 등으로 미세한 마이크로 및 나노 구조에서 색상 필터를 만드는 구조색에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 하지만 구조색 또한 제한된 색상 표현으로 기존 색상 염료를 완전히 대체하는 데 걸림돌이 되고 있다.

송 교수팀은 수십 ㎚ 수준으로 제작된 2개의 적층 나노 포토닉 구조를 이용해 빛의 반사 스펙트럼을 가시광 대역에서 자유자재로 조절해 미세한 색상 조절이나 고순도 색상 표현이 가능한 접히는 구조의 컬러 필터를 개발했다.

연구팀은 각각의 공진 구조간 간섭 없이 선형 결합이 이뤄지는 최적의 구조를 설계 제작해 기존 구조색 색상 필터의 단점인 제한된 색 표현 능력을 개선했다. 색 좌표계 상에서 미세하게 색상을 조절할 수 있고 붙였다 떼어내 재사용이 가능하다는 사실도 입증했다.

송영민 교수는 “기존 구조색의 단점을 해결하는 동시에 초박막 광학 필터, 태양전지, 플렉시블 디스플레이 등 반도체 물질을 사용하는 분야에서 다양하게 응용할 수 있다”면서 “특히 위조방지 홀로그램 스티커로 사용도 가능하다”고 말했다.

송영민 GIST 교수.
<송영민 GIST 교수.>

광주=김한식기자 hskim@etnews.com