【브레이크뉴스 포항】박영재 기자=POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 이 대학 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 통합과정 고병수·양영환·김재경 씨·박사과정 트레본 베드로(Trevon Badloe) 씨 연구팀이 습도에 따라 홀로그램 이미지의 밝기 또는 색깔이 바뀌는 신개념 수분 감응형 디스플레이를 개발했다고 6일 밝혔다.

▲ 습도 조건에 따라 바뀌는 ON/OFF 홀로그램·구조색 디스플레이  © 포스텍

POSTECH에 따르면 연구팀은 폴리비닐 알코올(PVA) 소재를 사용해 밝기를 조절할 수 있는 홀로그램 이미지를 구현하는 데 성공했다. PVA는 습도가 높아질수록 팽창하는 독특한 특징이 있다. 낮은 습도에서 선명히 보이던 홀로그램 이미지는 습도가 높아질수록 점차 흐려졌다.

또한 연구팀은 홀로그램 이미지의 색깔을 자유자재로 조절할 수 있는 디스플레이를 별도로 개발했다. 습도가 낮을 때 푸른색을 띠던 홀로그램 이미지는 습도가 증가할수록 붉은색으로 바뀌었다. 습도를 미세하게 조절하면 두 가지 색깔뿐만 아니라 RGB 색상을 모두 표현할 수 있다.

특히 이번 연구에서는 나노임프린트 공정을 이용해 단번에 홀로그램 이미지를 인쇄하는 데 성공했다. 유연한 기판에서도 이미지를 선명하게 표현할 수 있다는 게 특징이다. 이뿐만 아니라, 픽셀 한 개의 크기가 700나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m)로 상용화된 디스플레이보다 작아 초소형 디스플레이를 실현할 수 있는 핵심 기술로 여겨진다.

이번 결과는 위스키를 비롯한 식품이나 지폐, 여권 등의 진품 여부를 판별하는 보안 라벨에 적용될 수 있는 성과로 주목받고 있으며, 광학 기반의 미래 보안 기술의 실제 제품 적용을 위해 한국조폐공사와 지속적인 협력을 하고 있다. 향후 열, 산성도(pH), 미세먼지 오염도 등과 같이 외부 자극에 반응하는 하이드로젤 고분자 기반의 디스플레이 개발에도 응용이 기대된다.

▲ 습도 조건에 따라 색상이 바뀌는 나노스케일 픽셀  © 포스텍

한편, 홀로그램 이미지의 밝기를 조절한 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에, 색깔을 조절한 연구 성과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 각각 게재됐다.

이번 연구는 삼성미래기술육성사업 및 과학기술정보통신부 한국연구재단 미래유망융합기술파이오니어사업 및 포스코 산학연융합연구소사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

 POSTECH Professor Jun-Seok Noh's team develops a moisture-sensitive display

   POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Moo-Hwan Kim) is a research team led by Prof. Joon-seok Noh of the Departments of Mechanical Engineering and Chemical Engineering, Integrated Course of Mechanical Engineering, Byeong-soo Ko, Young-hwan Yang, Jae-kyung Kim, and Ph.D. student Trevon Badloe. Alternatively, it announced on the 6th that it has developed a new concept moisture-sensitive display that changes color.

   According to POSTECH, the research team succeeded in realizing a holographic image whose brightness can be adjusted using polyvinyl alcohol (PVA) material. PVA has a unique characteristic of expanding as the humidity increases. The holographic image, which was clearly visible at low humidity, gradually became blurred as the humidity increased.

   Furthermore, the research team separately developed a display that can freely adjust the color of the holographic image. The holographic image, which was blue when the humidity was low, changed to red as the humidity increased. By finely adjusting the humidity, it is possible to express both RGB colors as well as two colors.

   In particular, this study succeeded in printing a hologram image at once using the nanoimprint process. It is characterized by being able to express images clearly even on flexible substrates. In addition to this, the size of one pixel is 700 nanometers (nm, 1 nm = 1 billionth of a meter), which is considered a key technology that can realize ultra-small displays because it is smaller than commercially available displays.

   This result is attracting attention as a performance that can be applied to security labels that determine the authenticity of food, including whiskey, banknotes, and passports. have. In the future, it is expected to be applied to the development of hydrogel polymer-based displays that respond to external stimuli such as heat, acidity (pH), and fine dust pollution.

   Meanwhile, the results of research that adjusted the brightness of the hologram image were published in the international journal Nature Communications, and the results of the research that adjusted the color were published in the international journal Advanced Science.

   This research was carried out with the support of the Samsung Future Technology Development Project, the Future Promising Convergence Technology Pioneer Project of the National Research Foundation of Korea, and the POSCO Industry-University Research Institute Project.