(과학) 구부릴 수 있는 나노픽셀 스크린 특허 취득

출처: http://www.bbc.com/news/science-environment-28231084

10 July 2014 Last updated at 14:22

Flexible nano-pixel screen patented 구부릴 수 있는 나노픽셀 스크린 특허 취득

By Jonathan WebbScience reporter, BBC News

These images produced by the researchers were 0.07mm across - smaller than the width of human hair 연구자들이 만들어낸 이 이미지들은 사람 머리카락 두께보다 얇은 가로 0.007mm다 

Scientists have patented a new way to make ultra high-res displays that can bend and are thousandths of a mm thick. 과학자들은 구부려질 수 있고 수천분의 1mm 두께의 超高물질 디스플레이를 만드는 신기술을 특허취득했다.

They used a miniscule layer of a phase-change material, that flips between two chemical states when hit with current. 이들은 극소층의 단계변화물질을 사용했는데, 이 물질은 전류와 부딛칠 때 두 가지 화학적 상태 사이에서 튀겨나간다. 

By sandwiching it between transparent electrodes, they made pixels just 300 nanometres across and produced images smaller than the width of human hair. 이 물질을 투명 전극들 사이에 끼어넣음으로써, 과학자들은 가로 300 나노미터(밝은하늘注: 10억분의 1미터임. 1 나노미터는 10^-9 m)의 픽셀을 만들어 냈고, 인간의 머리카락보다 얇은 이미지들을 만들어 냈다. 

The design, published in Nature, could be useful in wearable technology, smart contact lenses or foldable screens. 네이쳐紙에 소개된 디자인은 착용가능한 기술, 스마트 콘텍트렌즈, 접을 수 있는 스크린 등에 사용될 수 있다.

According to Prof Harish Bhaskaran, who led the research at Oxford University, it will be "at least five years" before any applications appear. 옥스포드 대학교에서 이번 연구를 주도했던 하리쉬 바스카란 교수에 의하면, 이 기술이 실제 적용되려면 "최소한 5년"은 걸린다고 한다.

But as far as Prof Bhaskaran is aware, the resolution of the images his team produced is among the highest ever achieved. "I haven't seen any other technology that approaches 100 or 200 nanometre resolution," he told the BBC. 그러나 바스카란 박사가 아는 한, 그의 팀이 생산한 해상도의 이미지들은 최고의 성과들 중에 하나이다. "나는 100이나 200 나노미터 해상도에 근접한 그 어떤 기술도 아직 보지 못했거든요."

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“Start Quote

You could roll out your screen from inside a pen”

Prof Harish BhaskaranOxford University

Phase-change materials are commonly used in heat management, because they absorb or release heat in switching between an orderly, crystalline state and a more chaotic "amorphous" state. Because their optical properties change with these states as well, they have also proved useful in data storage, such as rewritable DVDs. 단계변화물질은 보통 열관리에서 사용된다. 왜냐하면 이 물질은 질서있는 결정상태와 질서없는 혼돈된 "비결정"상태를 왔다갔다하면서 열을 흡수하거나 방출하기 때문이다. 왜냐하면 이물질의 광학적 특성들이 이런 상태들과 더불어 변화하기 때문에, 이 단계변화물질들은 재기록이 가능한 DVD와 같은 데이타 저장소에 유용함이 입증되었다.

The key to the new design is a very thin layer of one of these materials: an alloy containing germanium, antimony and tellurium (Ge2 Sb2 Te5, or "GST" for short). 새로 나온 이번 디자인의 핵심은 이 단계변환물질의 하나의 아주 가드다란 층이다. 게르마늄, 안티몬, 텔루르가 포함된 합금이다.

Instead of using GST to encode ones and zeros within the rings of a DVD, Prof Bhaskaran's team sandwiched it in between two layers of a transparent material that conducts electricity, producing a three-layered film no thicker than 0.0002mm. Then they painted a picture into the GST, pixel-by-pixel, by delivering current to different points across the film. DVD의 신호 안에 있는 1들과 0들을 암호화하기 위해 GST를 사용하는 대신에,  바스카란 박사의 팀은 지에스티를 전기를 발생시키는 투명물질의 두 층 사이에 끼어넣어서, 0.0002mm 정도 두께의 삼겹 필름을 만들어 낼 수 있었다. 그런 다음 그들은  필름 전체에 있는 각기 다른 지점에다 전류를 흘려줌으로써 그림을 지에스티에 픽셀 하나씩 칠했다.

Electrical current causes the GST to switch states - and change colour. In this way, the researchers produced a number of microscopic images. 전류는 지에스티의 상태를 변하게 해주고 색깔을 바꿔준다. 이와 같이, 연구자들은 많은 미세한 그림들을 만들어 내었다.

The team produced films that were flexible and semi-transparent 연구팀이 만들어낸 필름들은 구부릴 수 있고 반투명이다.

They also demonstrated that the technique could produce different colour changes, by using different thicknesses for the outer layers of the sandwich. 또한 그들은 이 기술로 샌드위치와 같은 여러 층의 외부를 위해 각기 다른 두께를 사용하여, 각기 다른 색깔들로 변화시킬 수 있다는 점도 보였다.

None of the pictures move - yet - but the team has filed a patent because of the potential to develop a new generation of flexible, thin, high-resolution displays. 이 그림들 가운데 움직이는 건 아직 없다. 그러나 연구팀은 차세대의 신축성 있고 얇고 고해상도 디스플레이를 개발할 수 있는 가능성 때문에 특허를 출원한 상태다. 

"The cool part about this is that the functional part is very thin," explained Prof Baskaran. "Because of that you could actually have displays that are non-intrusive, because you can keep the electronics far away."  "여기에서 멋진 건 기능을 발휘하는 게 매우 얇다는 점이다."고 바스카란 박사는 설명한다. "그 점 때문에 귀하는 실제로 비해체적인 디스플레이를 가질 수 있게 되며, 귀하는 전자공학을 멀리 할 수 있다."

This contrasts with current LCD displays, which require transistors immediately behind the screen to switch the colour of the pixels. 이는 현재 쓰고 있는 엘시디 디스플레이와 대조를 이룬다. 현재 쓰고 있는 엘시디는 스크린 뒤에서 픽셀의 색깔을 변화시키기 위해 즉각적으로 트랜지스터를 필요로 한다. 

"Think of having a pen - and you can roll out your screen from inside the pen, but the electronics are contained within the pen," Prof Baskaran said. "펜이 있다고 하자. 그러면 귀하는 펜 안에서 스크린을 말아서 펼 수 있다. 그러나 펜 안에는 전자기술이 포함돼 있다."고 바스카란 박사는 말했다. 

Other mooted applications include smart glasses or contact lenses, and even synthetic retinas, if the technology could be rejigged to convert pixels of light into electrical impulses.

The design could also offer big energy savings, because the pixels would simply stay put until they need to be changed.

A microscopic image of a well-known Oxford landmark, made up of 150x150 300-nanometre pixels

"Unlike most conventional LCD screens, there would be no need to constantly refresh all pixels, you would only have to refresh those pixels that actually change," said Dr Peiman Hosseini, the study's first author.

"This means that any display based on this technology would have extremely low energy consumption."

Dr Stephen Kitson runs the Bristol display technology company Folium Optics, developing other strategies for flexible, high-resolution displays, and is also a visiting professor at the University of Western England. He said the findings were promising.

"It's a really challenging area, to get something that's bright," he told BBC News. "There's a way to go, to see if they can get the dynamic range that you'd need - in other words, can you switch from really bright to really dark.

"They've got some interesting colour switches there, which is a brilliant first step."

Prof Bhaskaran agrees this is only the first stage. "We're showing that we can combine thin-film effects with a super-thin layer of phase change material, and get colour out of it," he said.