OLED 청색 소자 '수명저하' 이유는… 삼성電·이대 연구팀 "열화 메커니즘 확인"

삼성전자와 이화여대가 OLED(유기발광다이오드) 블루 인광 소재의 수명 저하를 가져오는 열화 메커니즘을 증명하고, 이를 개선할 수 있는 소재 설계 방안을 제안했다. 이 연구 결과는 과학저널 네이처 커뮤니케이션즈' 온라인에 게재됐다. 

삼성전자는 자사 종합기술원 연구진과 이화여대 화학신소재공학부 유영민 교수 연구팀이 이같은 성과를 거뒀다고 25일 밝혔다. 

해당 기술이 상용화되면 현재 적∙녹∙청 발광 3원색 중 청색만 인광이 아닌 형광 소재를 사용하고 있는 OLED의 수명과 성능을 혁신적으로 늘릴 수 있게 된다.  

OLED는 자체 발광이 가능한 유기 화합물로 화면이 밝고 명암비가 우수한 동시에 소비 전력도 적은 장점을 가지고 있다. 하지만 이미 고효율 인광 소재가 상용화된 적색, 녹색과 달리 청색 인광은 짧은 수명 때문에 상용화되지 못해 형광 소재를 쓰고 있다. 이 때문에 수년 이상 장기간 사용하기에는 적합하지 않다는 지적이 있다. 

연구진은 청색 인광의 소재 분해 경로를 분석하던 중, 인광 구성 요소 간의 전자 전이 과정에서 형성된 전하 분리종(주변 분자로 전자를 얻거나 잃어 성질이 변하는 상태)이 열화를 가속시킨다는 메커니즘을 확인했다. 청색 인광 소재가 적색, 녹색보다 왜 그렇게 빨리 수명이 단축되는지를 최초로 과학적으로 증명한 것이다.

또 전하 분리종 소멸 속도에 따라 최대 수십 배까지 수명 차이가 발생하는 것을 확인했고, 전하 분리종을 최대한 빨리 소멸시켜 수명을 늘릴 수 있는 소재 결합 구조도 제시했다. 

인수강 삼성전자 종합기술원 전문연구원은 "향후 추가 연구를 통해 열화를 최소화할 수 있는 청색 인광 소재를 찾고 이를 실제 시스템까지 적용하는 것이 최종 목표"라고 말했다. 유영민 이화여대 교수는 "청색 OLED 소자 수명이 짧은 원인을 설명하는 새로운 화학 메커니즘을 제시한 데에 의의가 있다"며 "이 메커니즘은 나아가 유기 트랜지스터 등 다른 전자 소자의 수명을 이해하는 데에 요긴하게 쓰일 수 있을 것"이라 기대했다.