[서울와이어 이방원 기자]삼성전자 종합기술원 연구진과 이화여대 화학신소재공학부 유영민 교수 연구팀이 OLED 블루 인광 소재의 수명 저하의 원인인 열화 메커니즘을 최초로 증명하고, 이를 개선할 수 있는 소재 설계 방법을 제안했다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인에 게재됐다.

 
25일 삼성전자에 따르면, 이 기술이 상용화되면 현재 적∙녹∙청 발광 3원색 중 유일하게 인광이 아닌 형광을 사용하는 청색광에 대해 수명을 개선한 인광을 사용하고 OLED의 수명과 성능을 혁신적으로 늘릴 수 있게 된다.  

 

청색광 인광 소재가 전자를 얻으면, 질소와 페닐기와의 결합이 약해져 쉽게 분해된다는 이론이다.

형광이 짧은 시간 고 에너지의 빛을 발하는 반면 인광은 상대적으로 적은 에너지로도 들뜬상태를 만들고 이상태에서 서서히 빛이 생한다. 통상적으로 높은 에너지가 필요한 형광의 수명이 인광보다 짧아야하지만, 청색광의 경우는 인광의 수명이 짧아 부득이하게 형광소재를 사용해 왔다.

 

OLED는 자체 발광이 되는 유기 화합물로, 화면이 밝고 명암비가 우수한 동시에 소비 전력도 적은 장점을 가지고 있다. 하지만 청색광에는 형광 소재를 쓰고 있어 버닝 등 수년 이상 장기간 사용하기에는 적합하지 않다는 지적이 있어왔다.
 

연구진은 청색 인광의 소재 분해 경로를 분석하던 중, 인광 구성 요소 간의 전자 전이 과정에서 형성된 전하 분리종이 열화를 가속시킨다는 메커니즘을 확인했다.

연구진은 나아가 과다하게 포함된 전자(음이온)를 빠르게 제거하면 최대 수십 배까지 수명 차이가 발생하는 것을 확인했고, 전하 분리종을 최대한 빨리 소멸시켜 수명을 늘릴 수 있는 소재 결합 구조도 제시했다.

 
이번 공동 연구에 참여한 종합기술원 인수강 전문연구원은 "향후 추가 연구를 통해 열화를 최소화할 수 있는 청색 인광 소재를 찾고 이를 실제 시스템까지 적용하는 것이 최종 목표"라고 말했다.

이화여대 유영민 교수는 “청색 OLED 소자 수명이 짧은 원인을 설명하는 새로운 화학 메커니즘을 제시한 데에 의의가 있으며, 이 메커니즘은 나아가 유기 트랜지스터 등 다른 전자 소자의 수명을 이해하는 데에 요긴하게 쓰일 수 있을 것"이라고 말했다.

 
한편, 삼성전자 종합기술원은 삼성SDI와 녹색 인광 소재를 개발해 2014년부터 삼성 갤럭시 스마트폰에 적용해 왔으며, 모바일 제품용 청색 인광 소재 기술을 확보하기 위해 2015년부터 분자 광학(Molecular Photonics) 분야 전문가인 이화여대 유영민 교수 연구팀과 협력을 진행해 왔다.

 

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