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LED 소자 하나로 백색 빛 첫 개발

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LED 소자 하나로 백색 빛 첫 개발

2016.02.23 18:00

KAIST 연구진이 개발한 형마이크로 크기의 끝이 잘린 피라미드 형태의 복합 구조체. 모든 종류의 색을 소자 하나로 자유롭게 표현할 수 있다. - KAIST 제공
KAIST 연구진이 개발한 형마이크로 크기의 끝이 잘린 피라미드 형태의 복합 구조체. 모든 색을 소자 하나로 자유롭게 표현할 수 있다. - KAIST 제공

국내 연구진이 흰색은 물론 다양한 천연색을 만들 수 있는 유기 발광다이오드(LED) 소자 제작에 성공했다고 23일 밝혔다.

 

LED는 조명으로도 쓰이지만 아주 작게 만들면 차세대 TV나 모니터의 기본 소자로도 쓸 수 있다.


조용훈 KAIST 물리학과 교수팀은 독특한 피라미드 구조의 LED 제작에 성공했다고 23일 밝혔다. 흰 색은 물론 다양한 천연색을 만들 수 있어 이를 이용하면 이론상으로는 3배 더 또렷한 디스플레이를 개발할 수 있다.

 

기존 LED는 적색이나 녹색, 청색의 3가지 중 한 가지 색만 낼 수 있었고 흰색 빛을 만들지 못했다. 이 때문에 청색 LED 위에 노란 빛의 형광물질을 입히는 방법을 이용했다.

 

이 형광체는 희토류 물질이라 수입의존도가 높고, 시간이 지나면 색이 변하는 단점이 있어 TV의 화질이 점점 떨어지는 원인으로 작용했다. 3개 소자에서 나는 빛을 섞어 흰 빛을 만들 수 있지만 단가가 높아 실용성이 떨어졌다.

 

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 LED를 육각형 피라미드 형태로 만들었다. 이러한 소자에 전기를 가할 때 전압에 따라 다른 빛을 낸다는 사실은 연구팀이 2011년 처음 밝혀낸 성과다.

 

연구팀은 이 기술을 한층 가다듬어 피라미드 형태의 육각형 소자 윗 부분을 잘라내고, 대신 육각형 외부 구조체로 소자 주변을 감싸는 새로운 형태를 새롭게 고안했다. 소자 각 면마다 다른 색의 빛을 낼 수 있기 때문에 여러 LED에서 색을 조합할 필요 없이 단 한 개의 소자만으로 다양한 색을 혼합해 낼 수 있다.

 

KAIST 연구진이 개발한 LED소자의 전자현미경사진 - KAIST 제공
KAIST 연구진이 개발한 를 전자현미경으로 촬영한 사진.
- KAIST 제공

조 교수는 “기존에 연구한 방식은 전압의 변화에 따라 빛의 색이 수시로 바뀌어 화질을 안정화 시키기 어려운 문제가 있었다”면서 “산업체 등에서 3차원 생산 공정기술을 추가로 연구해야겠지만 차세대 LED 디스플레이 상용화에 한층 더 가까워진 것”이라고 말했다.

 

연구 결과는 네이처가 발행하는 학술지 ‘빛: 과학과 응용 (Light: Science & Applications)’ 12일자 온라인 판에 게재됐다.

 

네이처는 이 연구성과를 4월 초 발간되는 1~3월호 통합호 표지논문으로 펴낼 계획이다.

 

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