국내 연구진이 메타표면을 이용해 얇은 두께에서도 선명한 이미지를 볼 수 있는 컬러필터를 개발했다.

포스텍은 24일 노준석<사진> 교수 연구팀이 자연에 존재하지 않는 물질인 ‘메타표면’으로 고성능 스마트폰의 120배에서 170배 해상도에 달하는 컬러필터를 만들어냈다고 밝혔다.

나노 구조체의 주기적인 배열로 이뤄진 메타표면은 구조색의 밝기가 밝을 뿐만 아니라, 색을 선명하게 표현할 수 있는 소재로 주목받고 있다.

기존에도 금속 구조체를 이용한 플라즈모닉 구조색이나, 유전체 재료를 이용한 구조색으로 선명한 컬러 이미지를 인쇄하려는 연구가 진행된 바 있다.

하지만 이 기술을 상용화하기 위해서는 우선 특정 자극에 의해 색깔이 변하는 유연한 인쇄 기술이 필요했다.

연구팀은 채도와 휘도가 높은 3원색을 자유자재로 끄고 켤 수 있는 메타표면 컬러필터를 개발했다.

빨강, 초록, 파랑 등 3원색을 각각 픽셀 단위로 제어할 수 있다면 색상을 유연하게 표현할 수 있다는 점에 착안한 것이다. 이 컬러필터는 3원색의 밝기를 각각 조절하면서 서로 색깔을 섞어 다양한 색을 만들 수 있다는 게 특징이다.

따라서 블랙, 화이트를 비롯해 다양한 색의 밝기를 연속적으로 조절할 수 있다.

밝기 조절이 불가능하고, 하나의 픽셀로 다양한 색을 표현했던 기존의 컬러필터와 크게 차별화되는 점이다.

또한, 연구팀은 머리카락의 두세 가닥에 달하는 200~300마이크로미터(㎛) 두께에 선명한 이미지를 표현하는 데 성공했다. 가볍고 얇은 디스플레이에서 선명한 이미지를 표현할 수 있도록 한 이번 연구 성과에 학계에서도 관심이 집중된다.

나아가, 색상을 각각 제어할 수 있기 때문에 암호화 장치나 반사 디스플레이로도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.