대구경북과학기술원(DGIST·디지스트)은 융합연구원 지능형소자융합연구실 최병대 책임연구원 연구팀이 야행성 동물 눈의 빛 반사 원리를 응용해 기존보다 4배 이상 밝은 전계발광필름을 개발했다고 19일 밝혔다.
최병대 책임연구원 연구팀은 야행성 동물 눈의 구조 원리를 응용한 재귀반사전극 적용으로 전계발광소자의 휘도를 기존 대비 422% 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다.
형광체 분말을 이용한 발광필름 전계발광소자는 유연성과 신축성이 있어 변형된 상태에서 내구성이 우수하고 적은 비용에도 효율이 높다는 장점을 지녔지만 밝기가 낮다는 단점이 있어 실용화가 어려웠었다.
연구팀은 전계발광소자의 밝기를 높이기 위해 빛 이용 효율이 높은 야행성 동물의 눈에 주목했다. 빛이 일반 반사구조에서는 산란되지만 야행성 동물 눈의 구조인 재귀반사구조에서는 산란되지 않고 광원으로 되돌아가는 특성을 연구에 활용했다.
연구팀은 재귀반사전극 위에 광투과형 발광필름을 도포한 전계발광필름을 제작해 수 마이크로미터(μm) 크기의 발광 입자들로 구성된 광원이 프리즘 형상의 재귀반사전극 면 위에서 넓은 범위의 반사광 시야각을 가질 수 있음을 발견했다.
또 광원이 일정 수치 이상의 투과도를 가지면 반사된 빛의 손실이 없어 발광입자의 농도를 조절해 고(高)휘도의 전계발광원을 제작할 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 발광입자-고분자 바인더 복합체를 특정 비율로 혼합해 기존 기술 대비 휘도가 442% 향상된 필름도 개발했다.
연구팀이 개발한 고휘도 발광필름은 유리나 플라스틱으로 제작해 광고용 광원 및 조명으로 사용하던 기존의 전계발광조명과 달리 가볍고 휘거나 구부릴 수 있다. 더불어 실온에서도 제작 가능하다는 장점이 있어 기존 전계발광조명을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.
최병대 책임연구원은 "광 이용효율이 매우 높은 야행성 동물 눈의 광 반사 원리를 발광소자에 응용한데 그 의의가 크다"며 "이번 기술은 자발광형 디스플레이에도 적용할 수 있어 향후 시장규모가 연간 120조원 이상으로 전망되는 세계 조명시장 뿐만 아니라 차세대 디스플레이 시장에서 우리나라의 관련 산업 경쟁력 강화에 크게 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
한편 이번 연구 성과는 재료공학분야 세계적 학술지 어드밴스드 머티리얼스의 자매지인 '어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies)' 9월호 표지논문으로 게재됐다.
대구=최일영 기자 mc102@kmib.co.kr
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