"OLED 성능 저하 원인 찾았다"…동국대·고려대, 분석 플랫폼 개발

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 동국대학교는 류승윤 물리학과 교수 연구팀이 고려대 연구진과 함께 유기발광다이오드(OLED)의 내부 열화 과정을 실시간으로 분석할 수 있는 오페란도(Operando) 플랫폼을 개발하고, OLED의 성능이 저하되는 원인을 규명했다고 16일 밝혔다.

연구팀은 자체 개발한 전기 자극 분광법(EPS·Electrically Pumped Spectroscopy)과 시간분해 분광 분석을 결합해, 구동 중인 OLED 내부에서 발생하는 여기자(exciton)의 생성·이동·소멸 과정을 실시간 추적하는 데 성공했다.

OLED의 효율 감소와 수명 저하는 산업계와 학계의 핵심 난제로 여겨져 왔으며, 기존 전기적 분석법이나 광학 분석법만으로는 실제 발생하는 발광층 내부 및 계면에서의 열화 과정을 직접 확인하기 어려웠다.

이에 연구팀은 EPS와 ▲시간분해 광발광(TRPL) ▲특이종 스펙트럼(SAS) ▲감쇠연관스펙트럼(DAS) 분석을 통합한 분석법을 구축해 OLED 내부의 열화 위치와 원인을 층별(layer-resolved)로 규명했다.

연구 결과, 발광층에서는 열화에 의해 초고속 여기자 산란(exciton scattering)이 발생해 발광 효율이 감소하며, 발광층과 여기자 차단층 계면에서는 계면 구조 변화로 인해 기생 여기자가 증가했다.

연구팀은 이러한 두 가지 열화 메커니즘이 동시에 OLED의 효율을 저하하고 스펙트럼을 변화시키는 주요 원인임을 밝혔다. 특히 개별적으로만 해석되던 열화 현상을 하나의 통합 반응 모델로 설명해, OLED 열화를 정량적으로 해석할 수 있는 기반을 제시했다.

연구팀은 해당 플랫폼을 새로운 OLED 소재 개발에 적용할 수 있을 뿐 아니라, 소재 개발 이전 단계에서 열화 위치를 빠르게 진단할 수 있어 연구개발 비용과 시간을 대폭 절감할 것으로 기대한다고 밝혔다.

류 교수는 "이번 연구는 오페란도 분석을 통해 열화 위치와 원인을 층별로 규명할 수 있는 진단 플랫폼을 제시했다"며 "향후 차세대 디스플레이와 다양한 광전소자의 신뢰성 향상에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 류 교수와 이창민·이현재 박사가 고려대 신소재화학과 김철훈 교수, 전자및정보공학과 이재우 교수와 함께 수행한 이번 연구는 광학 분야 국제 학술지인 '라이트: 사이언스 앤 애플리케이션(Light: Science＆Applications)'에 게재됐다.

◎공감언론 뉴시스 xieunpark@newsis.com ...