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부산대 진성호 교수, 최고 효율 진청색 인광 OLED 개발
부산대 진성호 교수, 최고 효율 진청색 인광 OLED 개발
  • 하영
  • 승인 2020.06.14 14:56
  • 댓글 0
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질소-헤테로 고리 카벤 기반 이리듐 복합체를 이용한
고효율 진청색 인광유기발광소자 개발

국내 연구진이 고효율 진청색 인광 OLED를 개발하였다. 이미 형광에서 인광으로 대체된 녹색과 적색에 이어, 청색 인광OLED가 실용화될 수 있을지 기대된다. 인광은 형광보다 4배 높은 효율을 달성할 수 있다.

진성호교수

한국연구재단(이사장 노정혜)은 진성호 교수(부산대학교 화학교육과) 연구팀이 질소-헤테로 고리 카벤 기반 이리듐 복합체를 이용하여 외부양자효율이 24%에 달하는 진청색 인광OLED를 제작했다고 밝혔다.

외부양자효율은 OLED 내부에서 생성된 빛 입자가 소자 외부로 튀어 나오는 비율로, 내부양자효율(인가된 전하 개수 및 생성된 빛 입자 수의 비)과 광추출효율의 곱으로 정의한다. 즉 물질 외부로 실제 빛이 튀어나오는 비율을 의미한다. 인광 발광체를 이용한 이상적 인광OLED의 외부양자효율은 25% 수준이다.

(그림1) 개발된 진청 이리듐 발광체와 광발광스펙트럼(a) 본 연구에서 개발 및 합성된 이리듐 발광체의 분자구조(b) 비극성 및 극성매질에 따른 광 발광스펙트럼(제공 : 부산대 진성호 교수)
(그림1) 개발된 진청 이리듐 발광체와 광발광스펙트럼
(a) 본 연구에서 개발 및 합성된 이리듐 발광체의 분자구조
(b) 비극성 및 극성매질에 따른 광 발광스펙트럼
(제공 : 부산대 진성호 교수)
(그림2) 개발된 소자의 구조 및 도핑농도에 따른 외부양자효율(a) 본 연구에서 개발된 OLED 디바이스 구조(b) 도핑농도에 따른 외부양자효율(제공 : 부산대 진성호 교수)
(그림2) 개발된 소자의 구조 및 도핑농도에 따른 외부양자효율
(a) 본 연구에서 개발된 OLED 디바이스 구조
(b) 도핑농도에 따른 외부양자효율
(제공 : 부산대 진성호 교수)

전자가 여기상태에서 바닥상태로 내려오면서 빛을 방출하는 것이 OLED의 원리인데, 적색이나 녹색에 비해 청색의 경우 여기상태와 바닥상태의 차이가 크다. 때문에 에너지 차이를 구현할 수 있는 유기분자가 제한적일 수 밖에 없었고 구현하더라도 낮은 효율로 인해 실용화에는 어려움이 있었다.

OLED의 핵심인 발광층은 주로 주재료인 유기분자(호스트)에 소자효율과 색의 순도를 높일 수 있는 불순물(도판트)을 더한 호스트-도판트 구조이며 기존에 카벤 기반 이리듐 착화합물을 도판트로 사용한 진청색 인광OLED가 보고되었으나 외부양자효율이 15% 수준이었다.

연구팀은 기존 카벤 기반 이리듐 복합체를 이용한 진청색 인광OLED의 문제점을 발광층 내부의 전자 및 정공의 농도 불균형에 의한 것이라 가정하고,
도핑 농도를 조절하여 발광층의 전자와 정공의 농도 균형을 최적화함으로써 낮은 휘도 및 효율 문제를 모두 해결하였다.
 
컬러TV의 색표현 기준을 제정한 NTSC 기준색상(적색, 녹색, 청색)을 만족하는 진청색 인광OLED를 개발한 이번 연구성과가 QLED의 후면광 및 차세대 디스플레이에 활용될 수 있는 진청색 인광OLED의 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 6월 9일에 게재되었다.


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