고비용 진공 공정에 의존해온 청색 OLED에서 용액공정만으로 세계 최고 수준 효율을 구현한 연구 성과가 나왔다. 인하대 연구진이 고색순도와 고효율을 동시에 확보하면서 차세대 디스플레이 생산 방식의 전환 가능성을 제시했다.

인하대학교(총장 조명우)는 이정환 신소재공학과 교수 연구팀이 차세대 디스플레이의 난제로 꼽히는 ‘용액공정 기반 고색순도·고효율 청색 OLED 소자’를 개발했다고 2일 밝혔다.

이번 연구는 이 교수팀이 진성호 부산대 교수 연구팀과 실시한 공동연구 결과다.

청색 OLED는 색 표현의 핵심 요소로, 높은 효율과 색 순도를 동시에 구현하는 것이 기술적으로 매우 어려워 ‘난제’로 여겨져 왔다. 기존에는 고성능 구현을 위해 고비용의 진공 증착 공정에 의존해야 했다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 신규 백금(II) 착물 ‘PtON-QBn’을 개발해 발광 에너지 수명을 약 1마이크로초 수준으로 단축하고 에너지 전달 효율을 높였다. 여기에 ‘PVK 템플릿 층’을 적용해 발광 분자의 배열 방향을 제어함으로써 수평 배향률을 기존 61%에서 78%까지 끌어올렸다.

이 기술을 적용한 OLED 소자는 친환경 용액공정으로 제작됐음에도 최대 외부양자효율(EQE) 36.7%를 기록했다. 발광 반치폭은 19nm로 좁고, CIEy 0.122의 고순도 심청색을 구현해 차세대 디스플레이 기준인 Rec.2020에 근접한 성능을 나타냈다.

이번 성과는 진공 증착 중심의 기존 OLED 생산 구조를 저비용·대면적 생산이 가능한 용액공정으로 전환할 수 있는 가능성을 보여준다는 점에서 의미가 있다. 또 할로겐 용매 대신 비할로겐 용매를 적용해 친환경 공정 측면에서도 개선을 이뤘다.

이 교수는 “용액공정 OLED의 한계를 넘어 세계 최고 성능을 입증했다”며 “차세대 초고화질 디스플레이 기술 경쟁력 확보에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF)의 중견연구, 글로벌선도연구센터 및 한국산업기술기획평가원의 전자부품산업기술개발 사업의 지원을 받아 진행됐다. 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 Materials Today에 게재됐다.