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차세대 TV, 더 적은 소자로 밝은 빛 낸다

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2015년 12월 21일 18:11 프린트하기

김보현(사진 왼쪽), 전석우 교수 - KAIST 제공
김보현(사진 왼쪽), 전석우 교수 - KAIST 제공
국내 연구진이 고화질TV(HDTV) 등 디스플레이의 색을 더 밝게 하면서도 회로를 단순화해 제작비용을 줄일 수 있는 기술을 개발했다.

 

김보현·전석우 KAIST 신소재공학과 교수팀은 그래핀 복합체를 이용해 한 가지 분자에서 두 가지 빛을 번갈아 발현하는 기술 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

 

소자에 전력 등의 에너지를 가하면 전자는 들뜬상태가 된다. 들뜬상태에 있던 전자가 다시 안정적인 바닥상태로 돌아가면서 얻었던 에너지를 빛의 형태로 내보내는 것이 발광의 원리다. 높은 상태에서 급하게 떨어지면 ‘형광’, 서서히 떨어지면 ‘인광’을 내뿜는다.

 

지금까지 한 소자에서 형광과 인광을 동시에 낼 수는 없다고 알려져 있었지만 연구팀은 소자 안에 그래핀을 끼워 넣어 두 가지 빛을 동시에 내도록  만드는 데 성공했다.

 

포르피린 사이에 그래핀을 끼어 넣은 복합소자의 모식도 - KAIST 제공
포르피린 사이에 그래핀을 끼어 넣은 복합소자의 모식도. - KAIST 제공

연구팀은 강한 인광을 내는 ‘포르피린’ 소자 사이에 그래핀을 끼워 넣어 샌드위치처럼 만든 복합소자를 개발했다. 포르피린과 그래핀이 만나자 빛이 강화돼 형광도 함께 발생했다.

 

복합소자는 포르피린 단일 소자보다 형광은 최대 29배, 인광은 7배 증폭하는 효과가 확인됐다. 또 그래핀 층의 수를 조절해 빛의 세기와 형광·인광의 비율을 조절하는 데도 성공했다.

 

이 복합소자를 디스플레이에 활용하면 하나의 분자로도 두 개 이상의 색을 발현할 수 있기 때문에 회로의 효율을 높일 수 있다. 또 디스플레에서 각각의 색을 내기 위한 물질의 수를 절반 이상 줄일 수 있기 때문에 디스플레이를 유연하게 만들 수도 있다.


김 교수는 “하나의 발광 소재에서 한 종류의 빛만 발현 가능하다는 이론을 뛰어넘은 발견”이라며 “디스플레이뿐 아니라 포르피린과 혈액 내 금속의 결합을 색으로 발현시켜 신체 상태를 파악하는 바이오 기술 등에 접목 가능할 것”이라고 밝혔다.

 

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