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연구팀의 발견은 특히 TV 및 스마트 폰에 사용되는 차세대 초 고해상도 디스플레이 측면에서 중요하다. 전자 장치는 차세대 디스플레이가 더 선명하고, 풍부하고 세부적인 색상 및 보다 정교한 색상 범위의 이미지를 표시할 수 있도록 고르게 빨강, 파랑 및 녹색 빛을 생성할 수 있어야 한다. 대부분의 경우 이미 빨강 및 파랑 빛이 가능하다. 그러나 녹색 빛은 지금까지 기술의 한계에 도달했다. 이는 눈이 적색 또는 청색보다 더 많은 중간 녹색 색상을 구별할 수 있기 때문이다. 이 기술은 매우 순수한 녹색의 기술 생산을 매우 복잡하게 만들며 기술과 재료를 개발할 때 어려움이 발생한다. 연구팀은 고 순도 녹색 빛을 생성하는 연구 결과를 최근 저널 나노 레터스에 게재했다 (Nano Letters, 'Ultrapure Green Light-Emitting Diodes Using Two-Dimensional Formamidinium Perovskites: Achieving Recommendation 2020 Color Coordinates'). 연구팀의 녹색 빛이 차세대 디스플레이 개발에 얼마나 많은 발전을 가져 왔는지 Rec.2020 표준을 참고하면 분명해진다. 국제 표준은 초 고해상도 ('Ultra HD'라고도 함) 디스플레이에 대한 기술적 요구 사항을 정의하고 향후 연구 및 개발을 위한 프레임 워크를 제공한다. 요구 사항에는 육안으로 볼 수 있는 색 품질의 향상도 포함된다. 이 표준은 디스플레이가 재현할 수 있는 컬러 스케일을 제공하므로 더 넓은 범위의 색조를 제공한다. 초 순도 녹색은 색상 범위 또는 영역을 확장하는데 핵심적인 역할을 한다. 궁극적으로 새로운 색상은 빨강, 파랑 및 녹색의 3 가지 기본 색상의 기술적 혼합을 통해 만들어진다. 더 순수한 기본 색상일수록 더 넓은 색조 범위가 화면에 표시된다. 연구팀의 새로운 LED는 Rec. 2020 표준의 97 ~ 99 %와 일치한다. 이에 비해 현재 시장에서 판매되는 가장 순수한 컬러 TV 디스플레이는 평균 73.11 ~ 77.72 %에 불과하다. 연구팀은 결과 측면에서 획기적인 성과를 보였을 뿐만 아니라 재료 및 방법에서도 획기적인 발전을 이루었다. 국제 연구팀은 간단한 실내 온도 공정을 사용하여 순수한 녹색 빛을 방출할 수 있는 초박형의 굴절형 발광 다이오드를 효과적으로 개발했다. 이것이 그의 돌파구의 두 번째 측면이며, 지금까지 LED 기술로 순수한 빛을 생성하기 위해 고온 공정이 필요했던 것과 마찬가지로 적어도 동등하게 중요하다. 상온에서 전체 프로세스를 구현할 수 있었기 때문에 미래에 초록색 발광 다이오드를 간단하고 저렴한 비용으로 산업 생산할 수 있는 기회를 열었다. 보다 구체적으로, 연구팀은 LED 기술을 발전시키기 위해 나노 물질을 사용했다. 발광 다이오드는 일반적으로 통과하는 전류를 방출 광으로 변환하는 반도체 결정을 포함한다. 원료는 일반적으로 질화 인듐 갈륨 (InGaN)이다. 그러나이 물질은 초 순수한 녹색 빛의 생산에 이상적인 특성을 가지고 있지 않다. 따라서 연구팀은 태양 전지 제조에 사용되는 물질인 페로브스카이트를 사용하여 전기를 상대적으로 효율적으로 빛으로 변환할 수 있다. 또한 저렴하고 제조 공정을 간단하고 신속하게 진행하는데 도움이 된다. 페로브스카이트를 화학적으로 깨끗하게 하고 사용 준비를 하기 위해서는 30 분이 소요된다. 연구팀의 발광 다이오드에서 페로브스카이트 물질은 두께가 4.8 나노 미터에 불과하다. 색 품질은 사용된 나노 결정의 두께와 형태에 따라 달라지므로 이는 중요한 요소이다. 원하는 순수한 녹색에 도달하기 위해서는 결정이 더 두껍거나 더 얇아서는 안된다. 이 유연하고 초박형의 발광 다이오드는 종이처럼 구부릴 수 있다. 따라서, 이들은 예를 들어 기존의 롤-투-롤 프로세스를 사용하여 저렴하고 신속하게 생산될 수 있다. 이것이 미래에도 산업 생산에 도움이 될 것이다. 그러나, 초록색 발광 다이오드의 첫 번째 산업용 애플리케이션으로 제조되기 전에 아직 시간이 걸릴 것이다. 다음 단계는 효율성을 먼저 개선하는 것이다. 현재 연구팀의 LED는 전기를 빛으로 변환할 때 3 %의 효율로 작동하다. 이와는 대조적으로 현재 시중에서 판매되는 TV 화면의 효율성 값은 5 ~ 10 %이다. 연구팀은 다음 버전이 6 ~ 7 % 더 효율적이길 바라고 있다. 또한 연구팀의 발광 다이오드의 수명이 향상될 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 현재 약 2 시간 동안 켜져 있지만 시장에서 판매되는 스크린은 수년 동안 작동해야 한다. |
