일본 연구진이 거의 단색광에 가까운 빛을 내는 새로운 유기분자를 개발해 차세대 디스플레이 기술의 새 지평을 열었다.
일본 교토대학교 하타케야마 타쿠지 교수 연구팀은 기존 유기발광다이오드(OLED)의 색 순도 한계를 뛰어넘는 신소재 개발에 성공했다고 11일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'를 통해 발표했다.
OLED는 높은 해상도와 저전력 소비 등의 장점으로 스마트폰 등에 널리 쓰이지만, 빛의 방출 스펙트럼이 넓어 색 순도를 높이는 데 한계가 있었다.
연구팀은 '다중 공명 효과'를 공간적으로 확장하고 증폭하는 새로운 분자 설계 개념을 도입했다. 이를 통해 'm-CzB10-Mes'라는 사다리형 구조의 신규 유기분자를 합성하는 데 성공했다.
이 분자는 기존 고성능 발광 소재보다 발광 대역폭이 획기적으로 좁은 것으로 나타났다. 레이저와 같은 강한 외부 자극 없이도 레이저 유도 방출에서나 관찰되던 수준의 좁은 스펙트럼을 구현했다.
논문의 제1 저자인 마사시 마마다 연구원은 "분자의 발광 스펙트럼을 처음 봤을 때 레이저 관련 연구에서나 보던 수준으로 매우 좁아 깜짝 놀랐다"고 말했다.
연구팀은 이 기술이 초고색순도 OLED 디스플레이 개발로 이어질 것으로 기대했다. 다만 실제 OLED 소자로 만들었을 때 분자 간 상호작용으로 발광 대역폭이 약간 넓어지는 현상은 향후 해결해야 할 과제로 남았다.
하타케야마 교수는 "이번 연구는 자발광은 본질적으로 넓은 스펙트럼을 갖는다는 통념을 뒤집는 것"이라며 "유기 발광 재료에 대한 새로운 설계 패러다임을 제공한다"고 밝혔다.