ETRI가 상전이 물질을 이용해 1마이크로미터 크기의 픽셀을 만들어 제작한 홀로그램 동영상(나노 슬림)의 모습으로, 스마트폰의 손전등(LED)를 비추자 '나노 슬림'이라는 녹색 글씨의 홀로그램이 보인다. ETRI 제공
국내 연구진이 상전이 물질을 이용해 마이크로미터(㎛) 크기의 초고해상도 픽셀을 구현할 수 있는 차세대 홀로그램 기술을 개발했다. 앞으로 홀로그램 동영상을 볼 수 있는 디스플레이 패널 제작을 앞당길 기술로 평가된다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 상전이 물질인 '게르마늄 안티몬 텔룰라이드(GST)'를 이용해 기존 3.8㎛(마이크로미터) 크기의 픽셀을 1㎛로 작게 만들어 가로·세로 3㎝ 크기의 홀로그램 영상을 구현하는 데 성공했다고 2일 밝혔다.
현재 홀로그램 영상은 액정을 이용한 공간광변조기 방식으로 액정에 전압을 걸어 빛의 위상과 편광을 바꿔 만든다. 그런데 액정 소자는 홀로그램 영상의 화질과 시야각을 높이기 위해 마이크로미터 수준의 픽셀 크기로 만드는 데 기술적 한계가 있었다.
연구팀은 상전이 물질을 이용해 픽셀 크기를 마이크로미터 이하로 줄이면서 빛의 위상을 조절할 수 있는 홀로그램 영상을 만드는 데 성공했다. 상전이 물질은 온도, 압력 등의 조건이 변화하면서 어떤 상에서 다른 상으로 변화하는 것으로, 비정질 상태와 결정질 상태에 따라 투과율과 굴절률이 변한다. 이 기술을 이용하면 기존 액정을 이용해 홀로그램 영상을 만드는 것에 비해 4분의 1 수준으로 픽셀을 작게 만들면서 빛의 파장에 가까운 픽셀 크기를 구현할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이를 통해 1㎛ 수준의 픽셀로 구성된 가로·세로 3㎝ 크기의 홀로그램 영상을 제작했으며, 보통의 LED 빛만으로도 뚜렷하게 홀로그램 영상을 볼 수 있었다.
또한 상전이 물질을 인듐주석산화물(ITO) 박막 사이에 쌓아 복층 박막 구조의 홀로그램 소자를 만들어 상전이 물질층의 두께를 유지하면서 투명전극층의 두께를 조절함으로써, 다양한 색상의 홀로그램 이미지를 생성할 수 있는 소자를 제작했다.
연구팀은 2년 이내 패널 형태로 홀로그램 디스플레이를 제작해 디지털 홀로그램 영상을 구현하고, 이를 동영상과 플렉서블 홀로그램 디스플레이 패널 등에 적용할 계획이다.
황치선 ETRI 실감디스플레이연구그룹장은 "현재 상전이 물질을 이용해 정지 상태의 홀로그램 이미지를 구현할 수 있지만, 향후 지속적 연구를 통해 동영상 재생이 가능한 차세대 광변조장치를 개발할 계획"이라고 말했다. 이 연구결과는 국제 학술지 '사이언티픽 리포트'에 최근 실렸으며, 미래부 '기가코리아사업단'의 지원을 받아 연구가 수행됐다.
