발광 다이오드 document_id A220623061215

발광 다이오드(Light emitting diode; LED)는 전기ㆍ전자ㆍ통신 분야의 신호용부터 광고용, 교통ㆍ손전등, 디스플레이 분야, 자동차의 브레이크등, 간판, 피난 유도등(exit sign), 전광판 등에서 현재 광범위한 용도로 사용되고 있다. 발광 다이오드는 수은을 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이며, 초경량으로 전력 절감이 우수할 뿐만 아니라 비교적 긴 수명과 높은 신뢰성을 갖기 때문에 기존의 조명기기를 대체할 수 있을 것으로 예상된다. 더욱이, 발광 다이오드는 구동회로가 간단하고 R/G/B의 색상제어가 용이하기 때문에, 디지털 조명(digital lighting)과 백라이트 유닛(back light unit; BLU)에도 적용이 가능하다. 현재, LCD(liquid crystal display)의 백라이트 유닛으로는 주로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL)를 사용하고 있다. 또한, LCD의 특성상, 편광된 빛을 사용해야 하므로 액정층의 전후면에 편광자가 배치되어 있다. 그런데, CCFL에서 나오는 빛은 무편광 상태이기 때문에, CCFL에서 나오는 빛 중에서 약 50% 정도는 디스플레이에 사용되지 못하고 편광자 등에서 흡수된다. 이 문제를 해결하기 위하여 3M에서 제공하는 반사형편광필름(dual brightness enhanced film; DBEF)을 주로 사용한다. DBEF는 CCFL에서 나오는 빛 중에서 특정 방향으로 편광된 빛을 통과시키고 그와 수직으로 편광된 빛은 반사시키는 특성을 갖는다. 반사된 빛은 산란체나 리타더(retarder)와 같은 광학 재료를 이용하여 DBEF를 통과할 수 있는 편광 상태로 돌려진다. 따라서 CCFL에서 나오는 무편광 상태의 빛 중에서 실제 디스플레이에 사용되는 빛의 비율, 즉 광이용 효율을 높일 수 있다. 그러나 DBEF은 가격이 매우 비싸다는 문제가 있다. LED를 이용한 백라이트 유닛은 CCFL 백라이트 유닛에 비해 수명이 길고 전력 소비가 적다. 또한, 화면분할구동(local dimming)을 통해 높은 콘트라스트비를 얻을 수 있으며, NTSC 기준으로 100%가 넘는 색재현성을 구현할 수 있고, 빠른 응답 속도로 보다 효과적인 화질 제어가 가능하다. 이와 더불어, 편광을 제어한 LED 소자는 앞서 언급한 DBEF를 제거할 수 있어서 많은 연구가 진행 중에 있다. 그러나 박막 형태의 (In)GaN 재료를 근간으로 하는 현재의 LED는 무편광 상태의 빛을 발생시킨다. 따라서 LED의 편광을 제어하기 위하여 발광부 위에 편광자를 더 배치하거나 DBEF와 같은 다층의 층구조를 더 적층하고, 발광부 아래에는 복굴절 재료를 더 배치하여 반사광의 편광 상태를 변경하도록 하고 있다. 그러나 발광부 아래에 복굴절 재료를 배치할 경우, 발광부에 전극과 같은 금속 컨택을 형성하는 것을 곤란하게 한다.