부산대 윤태훈 교수 "스마트창문·투명디스플레이에 활용 가능"
국내 연구진이 투명한 LCD로 검은색을 구현하는 데 처음으로 성공해 유리창을 이용한 컬러디스플레이 실현에 한발 다가섰다. 부산대 전자공학과 윤태훈 교수는 29일 국제학술지 'AIP 어드밴스'(AIP Advances)에 발표한 논문에서 투명한 단일층 액정 안에서 광흡수와 광산란을 동시에 일으키는 방법으로 검은색을 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.
투명 LCD로 만든 광셔터. 전기를 공급하지 않은 상태에서는 투명한 상태(왼쪽)를 유지해 아래에 있는 부산대 마크가 선명하게 보이지만 전기를 공급하면 투명 LCD 내부에서 광흡수와 광산란이 동시에 일어나 불투명한 검은색으로 변한다.
최근 LCD나 유기발광다이오드(OLED)를 이용한 투명디스플레이에 대한 관심이 커지고 있다. 특히 투명도가 높고 유연한(플렉서블) 디스플레이 제작이 쉬운 투명 OLED가 주목받고 있다.
그러나 투명 OLED는 검은색을 만들 수 없는 단점이 있으며 이를 보완하기 위해 검은색을 구현해 빛을 차단하는 투명 광셔터를 투명디스플레이 패널 뒤에 두는 방법이 고려되고 있다.
광셔터 기술은 크게 광흡수를 이용하는 기술과 광산란을 이용하는 기술로 나뉜다. 광산란을 이용하면 디스플레이 뒤 배경을 가릴 수는 있지만 검은색을 구현할 수 없고 광흡수를 이용하면 검은색 구현은 가능하지만 배경을 완전히 가리지 못한다.
광산란을 이용한 광셔터와 광흡수를 이용한 광셔터를 층으로 쌓으면 이 문제를 피할 수 있으나 이 방법은 투과도가 낮아지고 비용도 비싸 실용성이 떨어진다.
윤 교수팀은 이 연구에서 광산란 기능을 가진 고분자 물질과 광흡수 기능을 가진 이색성(dichroic) 염료가 들어 있는 투명 LCD를 개발, 전기를 공급하지 않으면 투명해지고 전기를 공급하면 불투명한 검은색으로 변하는 광셔터를 만들었다.
전기를 공급하면 이색성 염료가 빛을 흡수하고 고분자 물질이 빛을 산란시켜 불투명한 검은색으로 변하면서 배경까지 완전히 가리게 된다.
이런 투명 광셔터와 투명 디스플레이를 결합해 창문을 만들면 평소에는 투명한 보통 창이 되고, 필요할 때는 검은 색으로 변해 밖을 가리는 스마트 창문이나 영상 등을 볼 수 있는 디스플레이로 활용할 수 있다.
윤 교수는 이번에 개발한 광셔터는 전기를 공급할 때 투명해지는 기존 광셔터와 달리 검은색으로 바꿀 때만 전기를 사용하기 때문에 투명디스플레이에 적용할 때 전력소모를 크게 줄일 수 있다고 설명했다.
그는 또 "이 기술은 투명한 상태에서 불투명한 상태로 전환되는 반응시간이 1천분의 1초도 안 될 정도로 동작속도가 빠르다"며 "투명디스플레이뿐만 아니라 스마트 창에도 응용이 기대된다"고 말했다.
