홀로그램 보여주는 입체 디스플레이 개발

2020.06.23 14:08
박막전극 기반의 평면 LED디스플레이 (a)의 가소화 및 변형을 통해 구현된 양면형 디스플레이 (b), 홀로그래픽 디스플레이 (c) 및 육면체 디스플레이 (d). GIST 제공.
박막전극 기반의 평면 LED디스플레이 (a)의 가소화 및 변형을 통해 구현된 양면형 디스플레이 (b), 홀로그래픽 디스플레이 (c) 및 육면체 디스플레이 (d). GIST 제공.

양면형 및 홀로그램 디스플레이 등 모든 입체 방향으로 디스플레이 출력이 가능한 육면체 디스플레이 기술이 개발됐다. 

 

광주과학기술원(GIST)은 고흥조 신소재공학부 교수 연구팀이 평면 디스플레이에서는 구현하기 어려운 3차원 구조의 디스플레이를 구현하는 데 성공했다고 23일 밝혔다. 유연한 전극이 적용된 평면 디스플레이를 종이접기 방식으로 3차원으로 변형해 여러 방향으로 디스플레이 출력이 가능한 기술이다. 

 

디스플레이는 전기로 전송되는 화상 신호를 출력하는 전자소자다. TV나 휴대전화, 모니터, 전광판, 스마트워치, 차량용 디스플레이 등 일상생활에서 어렵지 않게 볼 수 있다.

 

기존 평면형 디스플레이는 한 방향으로만 영상이 출력된다. 이와 달리 3차원 구조 디스플레이는 다양한 방향으로 영상을 출력할 수 있다. 3차원 디스플레이는 가상현실(VR) 등을 위한 헤드마운트디스플레이(HMD)나 건물·자동차 외장 디스플레이 등에 응용 가능한 고부가가치 차세대 첨단 기술이다. 

 

연구팀은 3차원 구조 디스플레이를 개발하기 위해 10마이크로미터(㎛, 100만분의1미터)보다 얇은 유연한 박막 전극 기반 디스플레이를 만들고 이를 입체 구조로 변형시키는 데 성공했다. 

 

연구팀은 우선 아크릴로나이트릴 부타디엔 스타이렌(ABS) 필름 위에 얇은 박막 전극을 제작하고 발광다이오드(LED)를 적용해 디스플레이를 만들었다. 그런 뒤 미세한 관을 통해 휘발성 용매를 주입해 필름을 원하는 위치에 선택적으로 가소화했다. 가소화란 고분자에 열이나 용매를 주입해 영구적으로 변형될 수 있도록 하는 것이다.

 

선택적으로 가소화된 고분자 필름은 외부 힘을 가해 변형시키면 바뀐 형태를 유지하는 ‘소성변형’ 특성이 있다. 특히 자유롭게 필름을 접어도 전자소자 특성에 영향을 주지 않는다.

 

연구팀은 이런 특성을 지닌 고분자 필름을 종이접기 방식을 이용해 다양한 형태로 변형하는 데 성공했다. 이를 통해 앞뒤로 이미지 출력이 가능한 양면형 디스플레이, 보는 각도에 따라 이미지를 보여주는 홀로그램, 모든 방향으로 출력이 가능한 육면체 디스플레이를 구현했다.

 

고흥조 교수는 “유연한 전자소자의 변형을 통한 3차원 전자소자 개발에서 소자가 지녀야 할 이상적인 회로 구조를 유지하면서 자유롭게 3차원 구조로 변형할 수 있는 기술을 제시한 것”이라며 “향후 디스플레이는 물론 3차원 구조 센서 개발에도 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구결과는 신소재 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈 테크놀로지’ 6월호 표지논문으로 게재됐다. 

연구결과를 표지논문으로 게재한 어드밴드스 머티리얼즈 테크놀로지. GIST 제공.
연구결과를 표지논문으로 게재한 어드밴드스 머티리얼즈 테크놀로지. GIST 제공.

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