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컬러필터 없는 풀컬러 이미지 센서 개발

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컬러필터 없는 풀컬러 이미지 센서 개발

2019.02.19 14:48
정대성 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 교수 연구팀이 컬러필터를 뺀 이미지 센서 시제품을 제작했다. 휘어지는 웨어러블 소자에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 한국연구재단 제공
정대성 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 교수 연구팀이 컬러필터를 뺀 이미지 센서 시제품을 제작했다. 휘어지는 웨어러블 소자에 적용이 가능할 것으로 예상된다. 한국연구재단 제공

컬러필터가 없이도 색깔을 정확하게 촬영하는 풀컬러 이미지 센서가 개발됐다.  두께가 800nm(나노미터) 이하로 얇아 휘는 웨어러블 소자에 적용할 수 있을 것으로 기대를 모은다. 


정대성 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 교수 연구팀이 간섭계 전극을 이용해 컬러필터 없는 풀컬러 이미지 센서를 개발했다고 19일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 나노’ 1일 온라인판에 발표됐다.


이미지 센서는 렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털 신호로 변환해 이미지를 보여주는 반도체다. 스마트폰용 카메라, TV, 우주탐사 기기, 자율주행차, 폐쇄회로(CC)TV 등에 사용되고 있다. 현재 사용되는 이미지 센서에는 대상의 색깔을 정확하게 촬영하기 위한 컬러필터가 들어 있다. 하지만 컬러필터를 삽입하면 전자소자의 효율이 떨어지고 공정비용 및 센서 부피 증가와 같은 단점이 나타난다.


연구팀은 기존 센서의 투명전극을 간섭계 구조의 전극으로 대체해 전극과 컬러필터의 역할을 동시에 수행하는 새 이미지 센서를 개발했다. 간섭계는 동일한 광원에서 나오는 빛을 두 갈래 이상으로 나눈 후 다시 만났을 때 일어나는 간섭현상을 관찰하는 장치다. 


연구팀은 간섭계 구조에서 빛의 다중 간섭이 일어나 특정 파장의 빛만 투과되는 원리를 이용했다. 간섭계 전극 구성요소의 성분과 두께를 조절해 전기전도성을 희생하지 않고 적색, 녹색, 청색에 대한 색 선택성을 높였다. 색 선택성이란 이미지 센서가 색을 인식할 때 더 정확하게 읽어 들이는 정도를 뜻한다. 


연구팀은 “이번 개발된 이미지 센서의 단위 픽셀 두께가 800㎚(나노미터) 이하”라며 “휘어지는 웨어러블 소자에 적용하기에 적합 할 것”이라고 밝혔다. 정 교수는 “이미지 센서에서의 컬러필터 배제와 박막화라는 두 가지 목적을 동시에 달성해 기존 이미지 센서의 구조적 한계를 돌파한 기술적 혁신”이라며 “가시광선 뿐 아니라 근적외선, 적외선 이미지센서를 활용하는 모바일 기기까지 확대될 것으로 기대한다”고 말했다.

 

연구에 참여한 정대성 DGIST 에너지공학전공 교수와 윤성원 박사과정생. 한국연구재단 제공
연구에 참여한 정대성 DGIST 에너지공학전공 교수와 윤성원 박사과정생. 한국연구재단 제공

 

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