효율적인 올레드 개발을 위한 열 활성 지연 형광 물질 최신 연구-윤응찬

[사무국]

윤 웅 찬

한국시니어과학기술인협회 화학‧화공‧섬유분과 연구위원

부산대학교 화학과 명예교수

초록

  발광을 위해 올레드 유기 발광층에 주입된 전자와 정공 전하의 스핀 상태는 무작위로 주입되어 그 전하의 재조합으로 생성된 엑시톤의 전자 스핀 상태도 무작위로 생성되어 단일항 엑시톤과 삼중항 엑시톤이 1:3의 비율로 생성된다. 일반적인 유기 분자계에서는 삼중항 들뜬상태(T1)에서 정상상태(S0)로 빛을 발하며 소멸하는 과정은 스핀금지 과정이다. 따라서 75%의 큰 분율로 생성된 삼중항 엑시톤은 빛으로 발광되지 못하고 열로 소비되고 올레드의 효율 저하를 가져온다. 최근 들뜬 삼중항 T1 에너지를 전기 발광으로 전환 시켜 효율적인 유기 올레드 계를 얻을 수 있는 또 다른 메커니즘인 효율적인 열활성 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본보에서는 TADF 과정 메커니즘과 TADF 세기에 영향을 미치는 요소에 대한 이해와 그 이해에 기반한 강한 TADF 분자를 디자인하는 가이드라인을, 특히 OLED 개발에 중점을 두어 분석 설명하였다. TADF를 이용하는 OLED의 발광 양자 수율은 이론적 한계인 ~100%에 도달하여 저가 고효율의 OLED 얻기 위한 미래의 연구에 밝은 전망을 던져주고 있다. 특히 TADF 분자는 중금속을 이용하는 인광 물질과는 달리 고가의 중금속을 사용할 필요가 없어 새로운 분자 디자인에 있어서 중금속의 속박 없이 더 자유로운 선택이 가능하다. 그러나 앞으로 높은 효율로 작동하며 청색을 발광하는 TADF-OLED를 얻기 위한 새로운 TADF 분자를 얻어야 하는 과제가 놓여 있다 

키워드: 열활성 지연 형광 (TADF), OLED 삼중항 엑시톤, TADF 메커니즘, TADF 분자 디자인, TADF-OLED, TADF 감광 형광 (TAF) 메커니즘, TAF-OLED

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