김윤희 경상국립대학교 교수. 사진/경상국립대학교
경상국립대학교, 삼성전자 SAIT, 경희대학교 공동 연구팀이 차세대 초고화질(UHD) 디스플레이 시장을 겨냥한 핵심 소재 기술을 개발했다고 밝혔다.
국제 색역 표준인 BT.2020에 근접한 순수 녹색 발광은 물론, 초고효율과 고휘도 안정성까지 한 번에 잡은 차세대 초형광(HF: Hyper Fluorescence) 올레드(OLED) 기술이다.
경상국립대 연구팀은 새로운 다중공명 기반 열활성화지연형광(MR-TADF) 발광체 DBF-v-DABNA를 설계·합성하고 실제 소자에 적용해 성능을 검증했다.
이 과정에서 분자 중심의 강직한 구조와 발광 부위를 보호하는 입체적 설계를 통해 효율 저하의 주범으로 꼽혀 온 덱스터(Dexter) 에너지 전달과 진동 결합, 분자 간 상호 작용을 효과적으로 억제했다.
DBF-v-DABNA를 적용한 초형광 녹색 OLED는 최대 외부양자효율(EQE) 35.6%를 기록했다. 실사용 수준인 1000cd m-2의 고휘도 조건에서도 33.9%의 효율을 유지했으며 5000cd m-2 기준 600시간 이상의 구동 수명도 확보했다.
전면 발광(top-emitting) 구조에서는 국제조명위원회(CIE) 색좌표 (0.14, 0.79)를 달성해 BT.2020 녹색 표준에 근접한 색 순도를 입증했다.
BT.2020은 현존하는 가장 넓은 색역으로 자연의 색을 가장 정확하게 재현할 수 있는 표준이다. 발광 스펙트럼을 매우 좁게 유지해야 해 소재 설계 난도가 높고, 기존 녹색 MR-TADF 발광체들은 색 순도·고휘도 효율·소자 수명을 동시에 충족하는 데 한계가 있었다.
이번 연구는 이 세 가지 조건을 모두 만족하는 분자 설계 방향을 제시했다는 점에서 의미가 크다는 평가다. 공동 제1저자는 이선정 경상국립대 석사와 심명선 삼성전자 SAIT 박사다.
한국연구재단 램프(G-LAMP) 사업과 글로벌형 중견연구, 삼성전자 SAIT의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 재료과학 분야 권위지 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'에 게재됐으며 후표지 안쪽 지면(Inside Back Cover) 논문으로도 선정돼 5월 오프라인 호에 실릴 예정이다.
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