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‘OLED 기술의 진보: 고효율 백색 OLED 소재-소자 기술 구현’ ▸경상국립대학교 김윤희 교수팀-포스텍 정성준 교수팀 ▸공동 연구 통해 백색 OLED 조명 소재-소자 기술의 가능성 열어 ▸화학공학 분야 세계적 학술지 《케미컬 엔지니어링 저널》에 논문 게재
경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 화학과 김윤희 교수 연구팀이 포스텍 정성준 교수 연구팀과의 공동 연구를 통해 이리듐계 인광 소재를 개발하고, 이를 활용하여 고효율 및 고안정성의 백색 유기발광다이오드(OLED)를 구현하는 데 성공했다.
연구결과는 ‘2-페닐피리딘 보조 리간드의 페닐 그룹 치환을 기반으로 한 고효율 웜화이트 유기발광다이오드(Highly efficient warm white OLEDs based on phenyl group substitution with 2-phenylpyridine ancillary ligands)’라는 제목으로 3월 1일 화학공학 분야 세계적 학술지 《케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)》 (IF 13.4, JCR 상위 3.7%)에 게재됐다(논문 링크: DOI: 10.1016/j.cej.2025.159913).
백색 OLED는 일반적인 OLED와 기본적인 구조는 동일하며, 발광층을 적절하게 조절함으로써 백색의 발광 특성을 얻을 수 있다. OLED에서 백색을 구현하는 방법으로는 적색, 녹색, 청색 발광물질을 수평으로 적층하는 방법, 서로 보색 관계를 갖는 두 색을 적층하는 방법, 단일 발광층으로 백색 발광 특성을 얻는 방법 등이 있다.
인광 소재를 기반으로 하는 백색 OLED는 삼중항-삼중항 소광, 불균형 캐리어 분포, 롤오프 현상과 같은 여러 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 경상국립대학교 연구진은 상업용 녹색 인광 소재인 Ir(ppy)3을 대체할 목적으로, 주 리간드에 부피가 큰 트리메틸실릴 및 페닐 그룹이 치환된 3종의 이리듐 착물 소재를 개발했고 포스텍에서는 소자 최적화의 공동 연구를 진행하였다.
이 중 테트라메틸헵탄디온(tmd) 그룹을 보조 리간드로 사용하는 녹색 인광 OLED는 77.8cd/A와 69.8lm/W의 최고 성능을 기록하였으며, 이는 기존 Ir(ppy)3 소재의 60.2cd/A와 52.6lm/W를 능가하는 성능을 나타냈다. 백색 PhOLED는 86의 우수한 연색지수(CRI)와 (0.39, 0.43)의 CIE 좌표로 안정적인 색상의 백색 OLED를 구현했다.
이는 OLED 소재 기술 발전에 중요한 기여를 할 뿐만 아니라, 백색 OLED 조명 산업에 혁신적인 변화를 가져올 가능성을 보여준다.
이번 연구는 경상국립대학교의 G-LAMP 포닥인 천형진 박사와 상지대학교 손선영 교수가 공동 제1저자로 참여했으며, 한국연구재단 램프(G-LAMP) 사업과 글로벌형 중견 연구 등의 지원을 받아 수행했다.
경상국립대학교 G-램프사업단은 2023년에 설립되어 현재 3년 차를 맞이하여 신소재 분야의 첨단 연구를 지원하고 신진 교원 및 학문후속세대에 전폭적인 지원을 하고 있다. 이번 성과는 G-램프사업단의 이러한 노력을 잘 보여주는 사례로, 앞으로도 신소재 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고 국내 소재 산업의 경쟁력을 강화하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있다.
또한 경상국립대학교 G-LAMP 사업 중점테마 연구소장인 김윤희 교수는 “우수한 국내 박사 출신의 포닥들이 우수한 성과를 도출할 수 있도록 경상국립대학교 G-LAMP 사업단에서 국내외 공동 연구의 장을 마련해 준 결실이다.”라고 강조했다.
ㅇ 사진 설명: (1) 경상국립대 김윤희 교수, 상지대 손선영 교수, 천형진 박사(왼쪽부터) (2) 개발된 이리듐 착물 Ir(mPppyTMS)2(acac) 기반 WOLED의 전계발광스펙트럼 및 색좌표(86의 높은 연색지수(Color Rendering Index-CRI), (0.39, 0.43)의 안정적인 CIE 좌표, 균형 잡힌 전계 발광 스펙트럼을 보여 백색 OLED의 뛰어난 잠재력을 나타냄. ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 화학과 김윤희 교수 055-772-1491
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