3차원 깊이감을 표현하기 위해 서로 다른 초점거리에서 두 종류의 이미지가 보여지고 있다.ETRI 제공
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 국내연구진이 상전이 물질을 이용해 초고해상도 픽셀을 구현할 수 있는 차세대 홀로그램을 개발했다.
한국전자통신연구원(ETRI)는 1㎛(마이크로미터) 픽셀에 가로 세로 3cm(센티미터) 크기 홀로그램 영상을 구현하는데 성공했다고 2일 밝혔다.
상전이 물질은 온도, 압력, 조성 등의 조건변화로 인해 다른 상으로 변화하는 현상이다.
연구팀이 상용한 상전이 물질은 DVD나 상전이 메모리 소자(PRAM)에 사용되는 칼코게나이드계 화합물인 게르마늄 안티몬 텔룰라이드(Ge2Sb2Te5,GST)이다.
현재 홀로그램 영상은 액정을 이용한 공간 광변조기 방식으로 사용되고 있다. 그러나 홀로그램의 화질과 시야각을 높이기 위한 마이크로미터 수준의 픽셀크기를 만드는데는 한계가 있다.
연구팀은 상전이 물질을 이용한 홀로그램 소자로 양쪽에 인듐 주석 산화물(ITO)을 이용하고 사이에 반도체 물질인 GST를 적층한 복층 박막 구조를 사용했다.
이를 통해 상전이 물질층의 두께를 유지하면서 투명전극 층의 두께를 조절, 특정 색상에서 위상변조를 극대화할 수 있는 소자를 만들었다.
그 결과 별도의 컬러 필터 공정 없이 박막 두께를 조절함으로써 투명 전극층의 두께에 따라 다양한 색상의 홀로그램 이미지를 생성했다.
연구팀은 이를 이용해 레이저를 이용한 상전이를 통해 1마이크로미터 수준의 픽셀로 구성된 3센티미터 크기의 홀로그램을 제작했다.
이렇게 높아진 해상도로 보통의 LED 빛만으로도 홀로그램 영상이 뚜렷하게 나타날 수 있게 됐으며 실제 개발한 시제품에서는 스마트폰의 손전등(LED)을 비추자 체크무늬 바탕에 ‘나노(NANO)’라는 녹색 글씨가 홀로그램 영상으로 띄워져 보였다.
연구팀은 상전이 물질을 기반으로 2년내 패널형태로 제작해 디지털 홀로그램 영상을 구현, 동영상 구현과 플렉시블 홀로그램 디스플레이 패널 등에 적용할 계획이다.
ETRI 황치선 실감디스플레이연구그룹장은 “현 수준의 연구결과는 상전이 물질을 이용, 정지상 홀로그램 이미지를 구현하는 수준이나, 지속적인 연구를 통해 동영상 재생이 가능한 차세대 광 변조장치를 개발할 예정”이라고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)’ 1월24일자에 게재됐다.
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