형광 뛰어넘는 인광OLED 최고효율 청색 개발

부산대 진성호 교수팀, 질소-헤테로 고리 카벤 기반 이리듐 복합체 이용

부산대 진성호 교수

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 고효율 진청색 인광 유기발광다이오드(OLED)를 개발했다. 인광은 형광보다 적은 에너지로도 4배 이상의 높은 효율을 가져 녹색과 적색에 이어 청색까지 인광OLED 실용화가 기대되는 물질이다.

한국연구재단은 부산대 화학교육과 진성호 교수 연구팀이 외부양자효율이 24%에 달하는 최고 효율의 진청색 인광OLED를 제작했다고 14일 밝혔다. 연구진은 여기에 질소-헤테로 고리 카벤 기반 이리듐 복합체를 이용해 성공했다.

연구진은 도핑 농도를 조절해 발광층의 전자와 정공의 농도 균형을 최적화해 낮은 휘도 및 효율 문제를 모두 해결했다. 연구진은 기존 카벤 기반 이리듐 복합체를 이용한 진청색 인광OLED의 문제점을 발광층 내부의 전자 및 정공의 농도 불균형이라고 본 것이다.

컬러TV의 색표현 기준을 제정한 NTSC 기준색상(적색, 녹색, 청색)을 만족하는 진청색 인광OLED를 개발한 것이다. 연구진은 이번 연구성과가 QLED의 후면광 및 차세대 디스플레이에 활용될 수 있는 진청색 인광OLED의 상용화에 기여할 것으로 전망했다.

외부양자효율은 OLED 내부에서 생성된 빛 입자가 외부로 튀어 나오는 비율을 말한다. 인광 발광체를 이용한 이상적 인광OLED의 외부양자효율은 25% 수준이다.

OLED의 원리는 전자가 에너지값이 높은 상태에서 최소인 상태로 내려오면서 빛을 방출하는 것이다. 청색은 적색과 녹색에 비해 에너지의 최고와 최저값 차이가 커 에너지 차이를 구현할 수 있는 유기분자가 제한적이고 낮은 효율로 실용화에 어려움이 있다.

OLED의 핵심인 발광층은 주로 주재료인 유기분자에 소자효율과 색의 순도를 높일 수 있는 불순물을 더한 '호스트-도판트' 구조이다. 기존에 카벤 기반 이리듐 착화합물을 도판트로 사용한 진청색 인광OLED가 보고됐지만 외부양자효율이 15% 수준이다.

이번 연구성과는 지난 9일 재료분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자