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TV, PC모니터, 휴대폰 등에 탑재된 디스플레이는 빛을 통해 우리에게 시각 정보를 전달합니다. 빛이 있기에 물체의 형태와 색, 광택 등 대상의 특성을 알 수 있게 되는 것이지요.

그렇다면 빛은 어떻게 만들어지는 것일까요?

모든 물체는 각기 특정한 분자구조를 가지고 있습니다.

원자핵을 중심으로 전자가 일정한 궤도를 그리며 존재하고 있는데, 그 궤도를 에너지 준위라고 합니다. 전자는 외부에서 에너지를 받으면 높은 에너지 준위로 이동했다가 낮은 에너지 준위로 내려오면서 에너지를 방출하게 됩니다.

이때의 에너지 방출은 열 혹은 빛과 같은 전자기파의 형태로 이뤄지는데요.

열의 형태로 에너지가 방출되는 것을 열복사(Thermal Radiation)라고 합니다.

태양의 열이 지구까지 도달하는 것이 열복사의 예입니다.
태양을 포함한 모든 물체는 온도에 따라 특정한 파장의 열을 방출합니다. 발생된 파장이
가시광 영역일 경우에 우리는 빛을 보게 됩니다.
보통 물체의 온도가 400℃보다 낮으면 적외선을 방출하고 물체의 온도가 높아 질수록
빛의 세기는 강해지고 파장은 짧아집니다.
일반적으로 500℃도 정도에서 붉은색, 950℃에서는 진한 주황색, 1100℃에서는
연한 노란색 빛을, 1400℃에서는 가시광선의 거의 모든 파장이 골고루 섞인 흰색의 빛을 내게 됩니다.

사람의 인체는 체온이 37℃ 정도로 파장이 긴 원적외선을 방출하기 때문에 눈으로는 그 열을 인식할 수 없습니다. 특수한 촬영기구를 통해서는 열복사 현상을 확인할 수 있지요.

< 영화 ‘프레데터(Predator)’ 1편의 한 장면. 외계인 프레데터는 헬멧의 적외선
감지장치로 인체의 체온을 인식합니다>
백열등도 열복사를 이용한 예로 필라멘트를 1800℃정도로 가열하여 빛을 냅니다.
열복사에 의한 빛을 보려면 물체가 고온이어야 합니다. 왜 백열등의 효율, 낮은지.
전력 소모가 많은지 아시겠지요?

이와 달리 저온의 물체에서도 빛을 낼 수 있는데요, 이것을 발광(luminescence)이라
합니다.

발광은 물체의 전자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 이동하면서 에너지 준위차이 만큼의
에너지를 빛으로 내놓는 현상입니다.

발광은 다시 형광과 인광으로 분류됩니다.

에너지를 받아 높은 에너지 준위(들뜬 상태)로 올라갔다가 곧 낮은 에너지 준위로 내려
오면서 빛을 내는 것이 형광(Fluorescence)이고,
처음의 들뜬 상태에서 다른 에너지 준위의 들뜬 상태로 이동했다가 내려오는 것이 인광(Phosphorescence)입니다.

인광은 에너지가 방출되는데 걸리는 시간이 10-3~10-5초로 10-8~10-9초인 형광보다
더 깁니다.

발광을 인위적으로 만들기 위해서는 전자에 에너지를 가해서 불안정한 상태로
만들어야 합니다. 이를 위해 빛, 화학, 전기, 열, 전자 등의 다양한 에너지가 사용됩니다.

에너지의 종류에 따라 다음과 같은 대표적인 발광현상이 있습니다.
생물체가 스스로 빛을 내는 현상을 통틀어 생물발광(Bioluminescence)이라 합니다.
반딧불이의 빛이 여기에 속합니다.

반딧불이는 몸안에 루시페린이라는 물질이 있는데요, 이 물질이 루시페라제라는 효소에 의해 분해되면서 빛을 내게 됩니다.
화학반응을 이용하여 빛을 생성하는 것은 화학발광(Chemicalluminescence)이라 합니다.
루미놀이라는 물질은 과산화수소, 촉매와 반응하여 청자색의 빛을 내게 됩니다. 혈액 속 철분도 촉매가 되어 빛을 내므로 범죄수사에 사용됩니다. CSI에서 많이 보셨죠?
밤낚시나 야간 응원 등에 사용되는 발광 막대도 화학발광을 이용한 예입니다.
수은등이나 형광등과 같은 조명이나 브라운관은 음극발광(Cathodeluminescence)
입니다. 음극에서 튀어 나온 전자가 관속의 기체 분자와 충돌하여 기체 분자를 들뜨게
하는 것이죠.

OLED(Organic Light Emitting Diode)와 LED(Light Emitting Diode)는 전기 발광(Electroluminescence) 방식으로 빛을 냅니다. 양극과 음극에서 각각 인위적으로 정공과 전자를 주입하면, 이들이 재결합하면서 빛을 냅니다.

LED는 무기(Inorganic) 물질의 반도체적 특성((PN접합)을 이용하는 것으로 현재 BLU 및 조명용으로 많이 사용하는 점 광원 형태의 소자입니다. OLED는 유기(Organic) 물질이 가지고 있는 유사 반도체적 성질을 이용하며, 면 광원 형태의 소자로 평판 디스플레이로서 상용화 되고 있습니다.

참고로 전기발광의 원리를 거꾸로 이용하는 것이 태양전지입니다. 전기를 빛으로 만들어
주는 것이 아니라 빛으로 전기를 만드는 것이죠.
이처럼 물체의 분자 구조와 빛의 관계를 이용한 많은 응용들이 여러 가지 제품에 적용되어
우리의 생활을 편리하게 해주고 있습니다.

차세대 디스플레이로 각광받는 OLED에서도 멋진 색상, 높은 효율을 가지는 아름다운
빛을 만들기 위해 여러 가지 재료의 합성 및 소자 구조의 개발이 진행되고 있는데요,
저희 삼성모바일디스플레이가 OLED를 통해 구현할 빛의 마술을 관심있게 지켜봐 주세요~

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