첨단 디스플레이 구현하는 고효율 진청색 OLED 개발

KAIST-경상대 연구진

(왼쪽부터) 유승협 KAIST 교수, 김윤희 경상국립대 교수. KAIST 제공

국내 연구진이 높은 수준의 소자 효율을 갖는 붕소 기반 청색 유기발광다이오드(OLED) 재료와 소자 기술을 개발하는 데 성공했다. 

KAIST는 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀이 김윤희 경상국립대 교수 연구팀과 공동으로 높은 효율을 갖는 진청색 OLED 소자를 구현하는 데 성공했다고 3일 밝혔다. 연구결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 온라인 판에 지난 5월 31일 게재됐다. 

OLED는 첨단디스플레이 기술로 활용되고 있는 발광소자다. 화질이 선명하고 두께가 얇으며 폴더블이나 롤러블 디스플레이 등에 핵심인 유연한 소자 제작이 가능한 게 장점이다. 이를 응용하기 위해서는 빛의 삼원색을 이루는 적·녹·청 광원의 충분한 효율과 수명을 확보하고 동시에 높은 색 순도의 삼원색을 얻는 것이 매우 중요하다. 청색 OLED 소자에서 이 세 요건을 동시에 확보하는 것은 대표적인 난제로 여겨졌다. 

연구팀은 진청색 OLED 소자 구현을 위해 최근 각광받고 있는 차세대 발광체인 붕소계 지연형광 재료의 설계에 주목했다. 이 재료는 뛰어난 색 순도를 구현한다는 장점이 있지만 평평한 분자구조로 인해 분자 간 강한 상호작용이 생겨 낮은 농도에서만 진청색이 구현된다는 한계가 있다. OLED 소자의 충분한 효율 확보를 위해 발광 분자의 농도를 높이면 발광체 자체가 가진 색 순도 장점을 충분히 살리지 못하는 문제가 있다.

연구팀은 합성이 까다로운 것으로 알려진 기존 붕소계 재료에 비해 합성 과정을 단순화하면서도 낮은 수율을 개선했다. 분자 간 상호작용을 억제할 수 있는 분자구조를 성공적으로 규명하고 이를 구현함으로써 색 순도와 효율이 저하되는 문제를 해결했다. 이를 통해 연구팀은 이전보다 효율이 35% 이상 개선된 진청색 OLED를 구현하는데 성공했다. 

유 교수는 “고효율 진청색 OLED 기술의 확보는 OLED 디스플레이를 궁극의 기술로 완성하는데 필수적인 과제 중 하나”라며 “이번 연구는 난제 해결에 있어 소재-소자 그룹 간의 체계적인 융합 연구와 협업의 중요성을 잘 보여주는 사례”라고 말했다.
 

[이승엽 기자 flame@donga.com]