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“진짜 LED TV 구현 가능해진다”… 고효율 마이크로 LED 소자 개발

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2018년 10월 14일 15:27 프린트하기

마이크로 LED 구조 및 금속 나노 전류주입 경로 형성의 모식도와 실제 이미지. 고려대 제공.
마이크로 LED 구조 및 금속 나노 전류주입 경로 형성의 모식도와 실제 이미지. 고려대 제공.

국내 연구진이 차세대 광원으로 주목받고 있는 ‘마이크로 발광다이오드(LED)’의 성능을 큰 폭으로 높일 수 있는 방법을 찾았다. LED는 최근 조명장치 등으로 쓰이지만 밝은 빛으로 총천연색을 낼 수 있어 마이크로미터(㎛=100만분의 1m) 단위로 작게 만들면 현재의 액정 디스플레이 장치를 대체할 수 있다. 하지만 LED광원을 이정도로 작고 효율이 높도록 만들기 어려워 실용화의 걸림돌이 돼 왔다.

 

김태근 고려대 전기전자공학부 교수 연구진은 초소형 마이크로 LED의 전기흐름 효율과 빛 방출 성능을 개선한 고효율 투명전극을 개발했다고 14일 밝혔다.

 

고해상도 마이크로 LED 디스플레이 구현을 위해서는 LED 조각을 아주 작게 가공해 ‘픽셀(pixel)’이라 불리는 빛을 낼 수 있는 최소단위의 입자를 만들어야 한다. 이런 픽셀에 효과적으로 전류를 주입하고, 픽셀이 내는 빛의 밝기를 자유롭게 조절해야 가능한 기술이다.

 

연구팀은 빛 투과도가 98% 이상으로 매우 높은 물질에 금속 이온을 전기화학적으로 섞어 넣는 ‘도핑’ 방법을 이용, 효과적으로 전기를 흘려 넣을 수 있는 새로운 방식의 투명전극을 만들어냈다. 눈으로 볼 수 있는 ‘가시광선’ 영역에서 투과도가 매우 높은 질화알루미늄 속에 인듐과 주석 이온을 도핑해 효과적인 전류주입이 가능한 새로운 방식의 투명전극을 만들었다.

 

이렇게 개발한 마이크로 LED는 기존에 사용돼 기존에 여러 과학자가 연구 중이던 마이크로LED에 비해 전류밀도는 13%, 광출력은 5% 향상된 것으로 나타났다. 연구진은 이번 성과가 차세대 고화질, 저전력 디스플레이를 실용화 하는 단초가 될 것으로 기대하고 있다.

 

김태근 교수는 “다양한 유기‧무기 반도체를 고효율 광전소자로 활용할 수 있는 범용 기술을 개발한 것으로 다양한 산업 분야로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이 연구 성과는 나노 및 마이크로 과학분야 국제학술지 스몰(Small) 10월 4일에 게재됐다.

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