삼성전자 종합기술원 연구진은 이화여대 화학신소재공학부 유영민 교수 연구팀과 함께 OLED 블루 인광 소재의 수명 저하를 가져오는 열화 메커니즘을 최초로 증명했다고 25일 밝혔다. 연구진은 이 문제를 개선할 수 있는 소재 설계 방법도 함께 제안했다.
OLED는 자체 발광이 되는 유기 화합물로, 화면이 밝고 명암비가 우수하면서도 소비 전력이 적다. 하지만 장기간 사용에는 적합하지 않다는 지적이 있다. 고효율 인광 소재가 상용화된 적색, 녹색과 달리 청색 인광은 짧은 수명 때문에 형광 소재를 쓰고 있어서다. 형광은 빛으로 변환할 때 변환 효율이 25%에 불과하지만 인광은 변환 효율이 100%에 이른다.
연구진은 청색 인광을 구성하는 요소간 전자 전이 과정에서 전하 분리종이 형성되면서 열화를 가속시킨다는 사실을 확인했다. 전화 분리종은 전기적 극성이 없던 분자가 주변 분자로부터 전자를 얻거나 잃으면서 성질이 변한 상태를 뜻한다.
연구진은 전하 분리종 소멸 속도에 따라 최대 수십배까지 수명 차이가 발생하는 것을 확인했다. 이후 전하 분리종을 최대한 빨리 소멸시켜 수명을 늘릴 수 있는 소재 결합 구조도 제시했다.
이 기술이 상용화된다면 현재 적·녹·청 발광 3원색 중 청색만 인광이 아닌 형광 소재를 사용하고 있는 OLED의 수명과 성능을 혁신적으로 늘릴 수 있게 된다.
이 연구 결과는 과학저널 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 게재됐다. 연구진은 열화를 최소화할 수 있는 청색 인광 소재를 찾고 이를 실제 시스템에 적용하는 것을 최종 목표로 삼고 있다.
ktop@fnnews.com 권승현 기자
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