성균관대 이준엽 교수 "증착·용액공정 가능 TADF 형광물질 개발"
국내 연구진이 적·녹·청색 유기발광소자(OLED) 가운데 낮은 효율로 OLED 확대 적용에 걸림돌이 되고 있는 청색 OLED의 효율과 수명을 획기적으로 높이고 증착·용액 공정이 모두 가능한 형광 발광물질을 개발했다.
성균관대 화학공학부 이준엽 교수팀은 12일 증착과 용액공정에 모두 사용할 수있고 형광 유기발광 재료의 저효율과 인광 발광물질의 단수명 문제를 개선할 수 있는 청색 열활성화지연형광(TADF) 발광소재를 개발했다고 밝혔다.
이 연구결과는 광학소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼스'(Advanced Optical Materials)에 게재됐다.
OLED는 휴대전화나 대형 TV 등에 적용되고 있으며 향후 휘어지는(플렉시블) 디스플레이 등 차세대 디스플레이 등에 적용이 확대될 것으로 전망된다.
OLED 발광 재료로는 적색과 녹색에서는 고효율 인광 재료가 사용되고, 청색은효율이 낮은 형광 재료가 사용되고 있다. 인광 발광물질은 형광 발광물질보다 이론적으로 4배의 효율을 구현할 수 있는 장점이 있어 그동안 인광 발광물질을 이용한청색 OLED가 개발됐으나 수명이 짧아 실용화가 어려웠다.
인광 대체 기술로 개발되고 있는 TADF 발광물질은 청색 인광 재료의 단수명 문제를 해결하고 인광 재료와 동등한 수준의 효율을 구현할 수 있을 것으로 기대되고있다.
이 교수팀은 이 연구에서 벤젠고리에 질소가 결합한 벤조니트릴에 질소를 포함하는 5원자고리에 벤젠고리 두 개가 결합해 있는 화합물인 카바졸(carbazone) 5개를결합해 새로운 청색 TADF 발광물질(5CzCN)을 합성했다.
5CzCN은 기존의 청색 인광 OLED와 유사한 발광효율을 보였고, 용액공정으로 청색 OLED를 제작할 경우에도 증착공정 소자와 비슷한 수준의 효율을 보여 증착과 용액공정 모두에 사용할 수 있는 가능성을 보였다.
5CzCN을 이용해 증착공정으로 만든 청색 OLED 소자는 양자효율(QE)이 19.7%였고용액공정으로 제작한 소자는 18.7%를 기록했다. 이 연구에서 달성한 증착 소자와 용액공정 소자 효율은 기존 청색 형광소자보다 효율이 3배 이상 높아진 것이다.
또 5CzCN를 이용한 증착 청색 OLED는 최초 밝기의 80% 이상이 유지되는 시간이100시간 이상으로 수명이 기존 인광 OLED나 TADF OLED보다 2배 이상 개선된 것으로확인됐다.
이 교수는 "이 연구는 증착 공정과 용액공정에 모두 사용할 수 있고, 기존 증착공정 고효율 OLED의 단수명 문제와 형광물질을 이용한 용액공정 OLED의 저효율 문제를 동시에 개선할 수 있는 청색 TADF 발광물질을 처음으로 개발한 것"이라며 "향후기술 선점 효과가 클 것으로 기대한다"고 말했다.
scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
국내 연구진이 적·녹·청색 유기발광소자(OLED) 가운데 낮은 효율로 OLED 확대 적용에 걸림돌이 되고 있는 청색 OLED의 효율과 수명을 획기적으로 높이고 증착·용액 공정이 모두 가능한 형광 발광물질을 개발했다.
성균관대 화학공학부 이준엽 교수팀은 12일 증착과 용액공정에 모두 사용할 수있고 형광 유기발광 재료의 저효율과 인광 발광물질의 단수명 문제를 개선할 수 있는 청색 열활성화지연형광(TADF) 발광소재를 개발했다고 밝혔다.
이 연구결과는 광학소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 옵티컬 머티리얼스'(Advanced Optical Materials)에 게재됐다.
OLED는 휴대전화나 대형 TV 등에 적용되고 있으며 향후 휘어지는(플렉시블) 디스플레이 등 차세대 디스플레이 등에 적용이 확대될 것으로 전망된다.
OLED 발광 재료로는 적색과 녹색에서는 고효율 인광 재료가 사용되고, 청색은효율이 낮은 형광 재료가 사용되고 있다. 인광 발광물질은 형광 발광물질보다 이론적으로 4배의 효율을 구현할 수 있는 장점이 있어 그동안 인광 발광물질을 이용한청색 OLED가 개발됐으나 수명이 짧아 실용화가 어려웠다.
인광 대체 기술로 개발되고 있는 TADF 발광물질은 청색 인광 재료의 단수명 문제를 해결하고 인광 재료와 동등한 수준의 효율을 구현할 수 있을 것으로 기대되고있다.
이 교수팀은 이 연구에서 벤젠고리에 질소가 결합한 벤조니트릴에 질소를 포함하는 5원자고리에 벤젠고리 두 개가 결합해 있는 화합물인 카바졸(carbazone) 5개를결합해 새로운 청색 TADF 발광물질(5CzCN)을 합성했다.
5CzCN은 기존의 청색 인광 OLED와 유사한 발광효율을 보였고, 용액공정으로 청색 OLED를 제작할 경우에도 증착공정 소자와 비슷한 수준의 효율을 보여 증착과 용액공정 모두에 사용할 수 있는 가능성을 보였다.
5CzCN을 이용해 증착공정으로 만든 청색 OLED 소자는 양자효율(QE)이 19.7%였고용액공정으로 제작한 소자는 18.7%를 기록했다. 이 연구에서 달성한 증착 소자와 용액공정 소자 효율은 기존 청색 형광소자보다 효율이 3배 이상 높아진 것이다.
또 5CzCN를 이용한 증착 청색 OLED는 최초 밝기의 80% 이상이 유지되는 시간이100시간 이상으로 수명이 기존 인광 OLED나 TADF OLED보다 2배 이상 개선된 것으로확인됐다.
이 교수는 "이 연구는 증착 공정과 용액공정에 모두 사용할 수 있고, 기존 증착공정 고효율 OLED의 단수명 문제와 형광물질을 이용한 용액공정 OLED의 저효율 문제를 동시에 개선할 수 있는 청색 TADF 발광물질을 처음으로 개발한 것"이라며 "향후기술 선점 효과가 클 것으로 기대한다"고 말했다.
scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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