[디지털데일리 이수환기자] 삼성전자 종합기술원 연구진과 이화여대 화학신소재공학부 유영민 교수 연구팀이 유기발광다이오드(OLED) 블루 인광 소재의 수명 저하를 가져오는 열화 메커니즘을 최초로 증명하고 이를 개선할 수 있는 소재 설계 방법을 제안했다.

이 기술이 상용화되면 현재 적(R)·녹(G)·청(B) 발광 3원색 중 청색만 인광이 아닌 형광 소재를 사용하고 있는 OLED의 수명과 성능을 혁신적으로 늘릴 수 있게 된다. 이 연구 결과는 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인에 게재됐다.

OLED는 자체 발광이 되는 유기 화합물이다. 화면이 밝고 명암비가 우수한 동시에 전력소비량이 적다. 하지만 이미 고효율 인광 소재가 상용화된 적색, 녹색과 달리 청색 인광은 짧은 수명 때문에 상용화되지 못해 형광 소재를 쓰고 있고, 따라서 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(전기적 극성이 없던 분자가 주변 분자로부터 전자를 얻거나 잃으면서 성질이 변한 상태. 일종의 상태 변이종)이 열화를 가속한다는 메커니즘을 확인했다. 이는 청색 인광 소재가 적색, 녹색보다 왜 그렇게 빨리 수명이 단축되는지를 최초로 과학적으로 증명한 연구다.

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

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

한편, 삼성전자 종합기술원은 삼성SDI와 녹색 인광 소재를 개발하여 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.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr