KAIST, 경상대와 효율 35% 넘는 진청색 OLED 구현

붕소 기반 청색 OLED 재료, 소자 기술 개발
협력연구로 고효율, 높은 색순도 동시에 확보

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 세계 최고 수준의 35%이상의 높은 효율을 지닌 진청색 유기발광다이오드 소자를 만들었다.

한국과학기술원(KAIST)은 유승협 전기전자공학부 교수 연구팀이 김윤희 경상국립대 화학과 교수 연구팀과 함께 이같은 연구성과를 발표했다고 3일 밝혔다.

유승협 KAIST 교수(오른쪽)와 김윤희 경상국립대 교수(왼쪽).(사진=KAIST)

OLED는 첨단디스플레이 기술로 활용되고 있는 발광소자이다. 화질이 선명하고, 폴더블이나 롤러블 디스플레이에 필요한 유연 소자를 제작할 수 있다.

빛의 삼원색을 이루는 적·녹·청 광원의 충분한 효율과 수명을 확보하면서 높은 색 순도의 삼원색을 갖춰야 한다. 하지만 청색 OLED 소자에서 이 세 요건을 동시에 확보하기 어려웠다.

연구팀은 최근 주목받는 차세대 발광체인 붕소계 지연형광 재료 설계에 주목했다. 이 재료는 뛰어난 색 순도 구현의 장점이 있지만 평평한 분자구조로 분자 간 강한 상호작용이 생겨 낮은 농도에서만 진청색이 가능하다. OLED 소자의 충분한 효율을 확보하기 위해 발광 분자의 농도를 높이면 발광체 자체가 가진 색 순도 장점을 충분히 살리지 못했다.

연구팀은 합성이 까다로운 기존 붕소계 재료에 비해 합성 과정을 단순화하면서도 낮은 수율을 개선했다. 분자 동역학 관점에서 분자 간 상호작용을 억제할 수 있는 분자구조를 규명하고, 이를 분자 설계를 통해 구현해 색 순도와 효율이 떨어지는 문제를 해결했다.

그 결과, 35% 이상의 최대 외부 양자효율을 가진 진청색 OLED 소자를 구현했다. 해당 파장에서 진청색 OLED 단위 소자 효율 중 세계 최고 수준이다.

유승협 교수는 “고효율의 진청색 OLED 기술 확보는 OLED 디스플레이를 궁극의 기술로 완성하는데 필수적인 과제 중 하나”라며 “이번 연구는 난제 해결에서 소재, 소자 그룹 간 체계적인 융합 연구와 협업의 중요성을 잘 보여주는 사례”라고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 지난 5월 31일자 온라인판에 게재됐다.

강민구 (science1@edaily.co.kr)