Smallest Pixels Ever Can Cover and Light Up Buildings

김동수 기자 / 기사승인 : 2019-06-17 17:43:01
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▲ [Photo source : Flickr]

[스페셜경제= Dongsu Kim]  The smallest pixels ever created—a million times smaller compared to those in smartphones—can be used for the next generation of large-scale flexible displays, large enough to even cover entire buildings.

The University of Cambridge led a team of scientists in developing the color pixels, which are made by trapping particles of light beneath tiny gold rocks. They are compatible with the so-called roll-to-roll fabrication on flexible plastic films, Science Daily reports, adding that this compatibility effectively reduces the production cost.

At the core of the pixels is a tiny particle of gold some billionths of a meter across, sitting atop a reflective surface and traps light in the gap in between. Each grain is surrounded by a thin sticky coating that chemically changes when electrically triggered, which causes the pixel to alter its color throughout the spectrum.

Moreover, the golden grains are coated with polyaniline—an active polymer—and are sprayed onto flexible mirror-coated plastic. This procedure significantly reduces the production cost of the color pixels.

The pixels themselves can be seen in bright sunlight and doesn't need constant power to maintain their set color, which enables them to have an energy performance that makes large areas more feasible and sustainable.

"These are not the normal tools of nanotechnology, but this sort of radical approach is needed to make sustainable technologies feasible," said research leader Jeremy J. Baumberg, a professor at the NanoPhotonics Center at Cambridge's Cavendish Laboratory.

Baumberg said that the bizarre physics of light on the nanoscale enables the switch function even if less than a tenth of the whole film is coated with the active pixels.

"That's because the apparent size of each pixel for light is many times larger than their physical area when using these resonant gold architectures," the lead author explained.

Aside from flexible displays, the pixels could also be used for a host of new application possibilities like architecture that can turn off solar heat load, active camouflage clothing and coatings, as well as minuscule indicators for future Internet of Things devices.


현존하는 가장 작은 화소로 만든 디스플레이, 건물 조명 밝힌다 

[스페셜경제= 김동수 기자]  스마트폰 픽셀(화소)에 비해 수백만 배 작은, 현존하는 가장 작은 픽셀로 차세대 대형 플렉시블 디스플레이를 만들어 건물 전체를 덮을 수 있다.

케임브리지대학 연구진이 금 암석 아래에서 빛의 입자를 포획함으로써 만들어지는 컬러 픽셀을 개발했다. 이 픽셀들은 유연한 플라스틱 필름에 대한 롤투롤 제작이 가능하다. 이렇게 호환되기 때문에 생산 비용이 효과적으로 줄어든다.

픽셀의 핵심 부분에는 수십억 분의 1미터에 달하는 작은 입자가 놓여 있고 그 위에 반사 표면이 놓여 틈새에 있는 빛을 포착한다. 각 입자는 전기 트리거에 의해 화학적으로 변화하는 얇고 끈적거리는 코팅으로 둘러싸여 있다. 그러면 이 픽셀의 색상이 변화한다.

금 입자는 활성 중합체인 폴리아닐린으로 코팅돼 플렉서블 거울 코팅 플라스틱 위에 분사된다. 이 절차를 거치면 컬러 픽셀의 생산 비용을 크게 줄일 수 있다.

밝은 햇빛 아래서는 픽셀 자체를 볼 수 있다. 픽셀이 설정된 색상을 유지하는 데는 지속적인 전력이 필요하지 않기 때문에 에너지 절약 차원에서도 유용하다.

케임브리지대학 카벤디시 연구소의 나노 포토닉스 센터 연구원인 제레미 바움버그 교수는 "이것은 일반적인 나노 기술 도구는 아니지만 이렇게 급진적인 접근법이 지속 가능한 기술을 실현하는 데 필요하다"고 말했다.

바움버그는 나노 단위인 빛의 특수한 물리적 특성 때문에 전체 필름의 10분의 1 정도만이 활성 픽셀로 코팅되더라도 스위치 기능을 할 수 있다고 설명했다.

그 이유는 공명 금 구조물을 사용할 때 빛에 대한 각 픽셀의 겉보기 크기가 실제 물리적 영역보다 몇 배 더 크기 때문이다.

이 픽셀은 플렉서블 디스플레이 외에도 태양열 부하를 차단할 수 있는 구조물, 능동적인 위장복, 코팅, 미래의 사물인터넷(IoT) 장치 등에 쓰일 수 있다.

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김동수 기자

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