화학뉴스

국내 연구진이 청색 인광 OLED(Organic Light Emitting Diode) 상용화를 앞당길 메커니즘을 규명했다.
OLED 디스플레이는 청색 소자의 발광 메커니즘을 형광 발광에서 인광 발광 방식으로 전환하는 움직임이 가속화되고 있다.
인광 발광체를 도입하면 일중항과 삼중항 여기자를 모두 활용할 수 있게 돼 이론상 최대 효율을 300% 이상 향상시킬 수 있고 발광휘도과 전력 효율을 동시에 큰 폭으로 개선할 수 있기 때문이다.
다만, 청색 인광소자는 소자의 수명이 짧아 상용화하기 어려운 것으로 평가된다.
OLED는 소자 열화가 되면 휘도가 감소하고 전력 소모가 증가하며 청색 인광소자는 일중항 여기자보다 삼중항 여기자에 따른 소자 열화가 더 가속화될 뿐만 아니라 청색의 광자 에너지가 커 소자의 수명이 짧은 것으로 파악된다. 
기존 연구들은 소자 수명을 향상시키기 위한 방법으로 p형 호스트와 p-n형 쌍극자 호스트를 공동호스트로 사용하는 방법을 썼으나 n형 호스트 대신 p-n형 호스트를 사용해 수명이 향상되는 원리에 대해 이해도가 낮은 상황이었다.
중앙대 첨단소재공학과 김재민 교수 연구팀은 다양한 실험적 분석과 물리 기반 모델링을 통해 p-n형 쌍극자 호스트에서 폴라론과 여기자 거동을 바탕으로 소자 열화가 지연되는 메커니즘을 규명했다.
광범위한 전기광학적 분석 결과 p-n형 쌍극자 호스트로 정공 이동이 용이해지면서 재결합속도가 개선되고 여기자-폴라론 열화가 저감된다는 것을 밝혔고 기존 연구에서 p-n형 쌍극자 호스트의 전기화학적 안정성이 논의됐으나 연구 결과 주요한 인자가 아니라는 점을 확인했다. 
청색 인광 OLED의 소자 수명에 대한 이해도를 높인 것은 물론 열화 현상에 대한 분석법을 정립한 것으로, 별다른 제약 없이 적용할 수 있는 방법론을 발견한 것이기 때문에에 청색 소자의 메커니즘 전환을 위한 원천기술로 활용될 것으로 기대되고 있다. 
김재민 교수 연구팀과 성균관대 이준엽 교수 연구팀이 공동으로 수행한 연구로 국제학술지 Advanced Functional Materials에 게재됐다.
김재민 교수는 “청색 인광소자는 OLED 분야의 게임 체인저라고 부를 수 있을 만큼 많은 기대를 받고 있는 첨단 소재 기술”이라며 “청색 인광용 호스트 소재의 정교한 설계에 대한 방향을 제시했다는 것에 의의가 있다”고 강조했다. (강)