- 물리 분야 세계적 권위의 학술지 Physical Review X에 게재
서울대학교 공과대학은 전기·정보공학부 이재상 교수 연구팀이 삼성전자 SAIT(Samsung Advanced Institute of Technology)와의 공동 연구를 통해 유기 발광다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 성능을 저하시키는 핵심 메커니즘을 규명했다고 밝혔다.
서울대-삼성전자 SAIT 연구팀은 OLED 성능을 치명적으로 감소시키는 핵심인자, ‘계면 엑시톤-폴라론 소거(exiton polaron quenching)’ 현상의 존재 가능성을 이론적으로 제시하고 실험적으로 검증하는 데 성공했다.
OLED는 다층의 유기반도체 박막으로 이루어진 발광다이오드 소자로, 발광층 내부에 주입된 양·음전하가 엑시톤(양-음전하쌍)을 형성하고, 엑시톤이 방사결합함으로써 빛이 방출되도록 설계되어 있다. 한편, 발광층과 인접한 전하수송층 사이에는 미세한 에너지 장벽이 존재하는데, 이는 발광층 내부로 전하 주입을 방해하고 전하를 계면에 축적시키는 요인으로 작용한다. 공동연구팀은 계면에 축적된 전하에 의해 발광층 내부의 엑시톤이 소거되는 기제를 이론적으로 제시하고, 이를 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’ 현상으로 명명했다. 이어서 연구팀은 해당 현상을 독립적으로 관측할 수 있는 실험을 고안하여 해당 현상의 3대 결정인자(계면 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 엑시톤 소멸시간)를 밝혀냈다. 특히 주목할 발견은 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’가 OLED 방출광의 색이나 인광, 형광, 지연형광 등 발광방식에 상관없이 보편적으로 일어나는 현상이며, 소자효율 저하의 결정적 요인으로 작용한다는 점이다. 공동 연구팀은 해당 현상의 제어를 통해 적·녹·청 인광 OLED 효율을 최소 50% 이상, 청색 소자의 수명을 70% 이상 증대된 결과를 달성했다.
▲ (좌상) OLED 발광층과 인접 전하 수송층 계면에 축적된 폴라론에 의해 엑시톤이 소거되는 현상의 모식도 (좌하) 계면 에너지 장벽과 엑시톤-폴라론 거리에 따른 계면 엑시톤-폴라론 소거 세기 (3차원 등고선도) (우) 계면 에너지 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 발광 메커니즘에 따른 계면 엑시톤-폴라론 소거 세기
Interfacial Exciton-Polaron Quenching in Organic Light-Emitting Diodes
https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.14.041009
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현재 쓰이는 청색 형광소자 경우, 내부발광효율이 25% 밖에 안됩니다. 이거 극복하려고 여러방면으로 연구중이고요
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현재 쓰이는 청색 형광소자 경우, 내부발광효율이 25% 밖에 안됩니다. 이거 극복하려고 여러방면으로 연구중이고요 | 24.10.11 20:46 | | |
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그걸 모르는 사람이 없는데 당연한 소리를... | 24.10.12 12:57 | | |
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OLED 번인 문제는 오로지 청색소자. 그래서 한 때 퀀텀닷 필름 씌우고 자외선 빛을 투과 시키는 방법으로 수명 늘요보려고 꼼수 썼는데 자외선이라는게 알다시피 에너지가 높은 애라 퀀텀닷 필름이 누렇게 갈변되서 번인은 없는데 디스플레이가 누래지는 단점이 있었음. 지금 생각보다 소자 발전이 빨라서 예전에 비하면 몇 배는 수명 늘어서 야외 옥외간판이나 TV홍보부스 같은거 아니면 번인은 거의 무시할 정도까지 옴. | 24.10.12 17:17 | | |
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그 반대에요… 마이크로LED는 거쳐가는 단계에 불과함; 현재 모바일 쪽은 이미 올레드가 꽉 잡은 상태고… | 24.10.11 23:36 | | |
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현재 올레드가 시장 잡고 있는거는 팩트 맞습니다만 기본적으로 번인을 극복 못하면 소형 기기에서나 써먹지 자동차 tv 같은 대형장비에서는 한계가 명백하거든요. 탠덤으로 돌파한다 픽셀 쉬프트로 우회한다 하지만 사실 다 눈속임이라 한계가 명백하죠. | 24.10.12 02:28 | | |
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근데 화질이 마이크로led가 oled를 능가하기 힘들지 않나요? 그러면 결국 하이엔드는 oled를 못 버릴거 같은데... | 24.10.12 08:01 | | |
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OLED가 한계를 극복하는게 MLED 양산보다 더 빠를거라는데 한표 | 24.10.12 12:29 | | |
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mled 양산은 시간의 문제지만 oled 번인은 기술 자체의 근본적 한계에 가깝기 떄문에요. oled 블루소자 인광소재 적용한다는게 원래 2024,2025인데 요새 말도 안 하더라고요. 이러기를 매년 반복해서 제가 기억하는 것만 10 사이클이 넘으니 뭐. | 24.10.12 12:32 | | |
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그건 mled도 마찬가지죠 다 준비됐는데 라인만 깔리면 끝인것 처럼 얘기를 하시는데 전혀 그렇지 않잖아요 | 24.10.12 12:44 | | |
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소재 자체의 물리적 한계 때문에 극복이 안되는 것과 물리적 한계 자체는 극복이 가능한데 상업성 확보가 안되서 양산이 지연되는건 완전 다른 이야기입니다. 학계, 산업계에서 2024,2025에는 번인을 완전 극복한 소재 탑재한 oled 나온다고 했는데 지금 분위기로는 그냥 물 건너가는 분위기죠. 기존 lcd 수준의 내구성을 확보한 oled 만 나오면 중국 업체들 다 밟아버릴 수 있는데 고작 한다는게 텐덤 수준이면 할말 다한거죠 | 24.10.12 14:58 | | |
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마이크로 LED는 가정용으로는 안만들어. 그런건 초대형 디스플레이 만들때나 쓰는거고, OLED 후속 플랫폼은 올레도스라고 이미 있음. | 24.10.12 17:18 | | |
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대형을 만든다 안 만든다가 아니라 상업성 확보되면 대형이든 소형이든 들어가는거지. 뭘 안들어가냐? | 24.10.13 14:11 | | |