보이지 않는 QR코드 '히든 디스플레이' 손쉽게 제작한다

GIST, 초박막 편광 컬러 디스플레이 제작기술 개발


[아이뉴스24 최상국 기자] 맨 눈으로는 보이지 않지만 특정 방향의 빛(편광)을 쬐어주면 나타나는 편광 디스플레이에 대한 연구가 활발한 가운데 국내 연구진이 다양한 표면에 부착할 수 있는 유연한 대면적 편광 디스플레이 제조기술을 개발했다.

한국연구재단은 광주과학기술원(GIST) 송영민 교수 연구팀이 무수히 많은 나노기둥을 비스듬히 증착시키는 방법으로 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현할 수 있는 초박막 편광 디스플레이를 개발했다고 밝혔다.

병과 유리잔에 부착된 편광 컬러 디스플레이의 구동 이미지 [GIST]

위 사진처럼 병에 붙은 종이라벨에 편광 컬러 디스플레이를 적용하면 평소에는 보이지 않지만 스마트폰이나 편광판을 가져다 대면 QR코드나 바코드, 일련번호가 드러나 제품에 대한 정보를 확인할 수 있게 만들 수 있다. 와이너리의 역사 등 와인에 대한 정보를 라벨에 담고 싶지만 와인라벨의 디자인을 해치고 싶지 않을 때 활용할 수 있다. 또한 편광 컬러 디스플레이가 부착된 유리잔에 음료를 따르면 수분에 반응해 숨어 있던 패턴이 드러나게 할 수도 있다.

편광(polarization)은 특정한 광물질이나 광학필터를 사용해 특정 방향으로 편광된 빛만 얻는 기술이다. 심미성을 해치지 않으면서 제품 정보를 담는 제품 패키징에 활용됨은 물론 사물인터넷 등을 통해 정보가 기록되고 공유되는 상황에서 원치 않는 정보의 노출을 막는 광학보안(optical security) 기술로도 주목받는다.

정보를 숨길 수 있는 편광 컬러 디스플레이 [GIST]
수분에 반응하는 다기능성 편광 컬러 디스플레이. 편광판(회색)을 회전시켜 빛의 방향을 조절하면 빛의 방향에 따라 QR코드의 패턴이 감춰졌다 드러났다 할 수 있는데 편광 이외 수분을 감지하여 패턴이 드러나도록 설계할 수 있다. 수분이 닿은 부분의 색이 변하면서 숨겨져 있던 패턴이 드러난다. [GIST]

기존 편광 디스플레이는 나노기둥을 정교하게 정렬하기 어려워 수 마이크로미터 면적으로 만드는 데 그쳤고, 소재가 딱딱해 다양한 표면에 부착하기 어려웠다.

연구팀은 나노기둥을 비스듬하게 증착하는 빗각증착법을 개발해 자기정렬형 나노기둥을 유연한 기판 위에 수 센티미터 수준의 면적으로 넓게 증착하는 데 성공했다. 포토리소그래피와 같은 복잡한 나노 공정 없이 간단한 물리적 증착방법을 통해 나노기둥을 제작한 것이다.

또한 표준 RGB의 80% 이상을 구현해 다양한 제품의 색과 비슷하게 만들 수 있으며, 용도에 따라 패턴을 감추고 드러낼 수 있도록 감도도 조절할 수 있게 만들었다. 또한 수분과 같은 외부환경 변화에 반응하도록 설계해, 표면에 물이 닿았을 때 감춰진 패턴을 드러내거나, 습기 같은 보관환경이나 외부환경으로부터의 오염을 감지하는 용도로 응용될 수 있다.

연구진은 "평소에는 제품 색과 동일한 색상을 띄지만 정보를 얻고자 할 때만 패턴이 드러나는 히든(hidden) 디스플레이를 일상 생활 범위에 구현하기 위해서는 첫째, 편광에 따라 서로 다른 색상을 표현하는 구조를 만들고 둘째, 유연하고 얇으면서 넓은 면적에 제작할 수 있어야 한다. 이를 모두 달성하기 위해 자기정렬형 나노기둥으로 구성된 다공성 초박막이라는 구조를 도입했으며 이를 통해 간단한 공정과 소량의 재료로 아주 얇은 편광 디스플레이를 기존 보다 넓은 면적으로 구현한 것이 이번 연구의 성과"라고 설명했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업, 기초연구실지원사업 및 산업통상자원부, 삼성전자의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)에 1월 8일 게재됐다.

◇논문명 : Flexible, Large-Area Covert Polarization Display Based on Ultrathin Lossy Nanocolumns on a Metal Film

◇저자 :송영민 교수(교신저자․ GIST 전기전자컴퓨터공학부), 고주환 석사과정(공동 제1저자), 유영진 박사과정(공동 제1저자), 김영재 박사과정(공동저자․ 이상 GIST 전기전자컴퓨터공학부),이상신 교수(공동저자․광운대 전자공학부)

최상국기자 skchoi@inews24.com

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