Theme 3. OLED
스물 여덟 번째 개념: TADF와 초형광
TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence): 형광에서역 계간 전이를 통해 내부 양자 효율을 100%까지 향상시키는 발광 기술
초형광(Hyper Fluorescence): TADF를 바탕으로 TADF 도펀트를 추가해 100% 형광 발광을 도모하는 방식
사실감 넘치는 화질, 생생한 컬러, 딥 블랙 등 OLED의 장점은 다양합니다. 다채로운 매력만큼 OLED가 빛을 내는 방법에도 여러 가지가 있는데요. 지난 디스플레이 상식사전에서는 형광과 인광 외에도 OLED의 발광 방식에는 TADF와 초형광이 있으며, 이들은 한층 발전되어 비용 절감, 색 순도 강화, 수명 개선 등을 이뤄냈습니다. 형광과 인광을 이은 차세대 OLED 발광 방식, TADF와 초형광을 소개합니다!
형광의 효율을 끌어올리다! TADF와 초형광
TADF와 초형광은 형광을 기반으로 한다는 공통점이 있습니다. TADF와 초형광을 알아보기 전, 잠시 형광을 되짚어보는 것이 도움이 될 텐데요. 형광은 에너지를 받아 고조되어 불안정한 ‘들뜬 상태’의 전자가 안정화를 위해 ‘바닥 상태’로 돌아가면서 빛을 방출합니다. 다만, 총 4개의 스핀 다중도 중 단일항이라는 하나의 상태에서만 형광이 발생하기에 효율이 25%에 그친다는 한계가 있죠. 이러한 형광의 발광 효율을 극대화해 100%까지 높이고자 개발된 것이 TADF와 초형광입니다.
TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)는 명칭을 자세히 들여다보면 그 원리를 쉽게 파악할 수 있습니다. 우선 형광에서 활용하지 못하는 나머지 삼중항(T)에 열을 가해 (Thermally Activated) 단일항(S)으로 바꾸는 인위적인 과정인 역 계간 전이(Reverse Intersystem Crossing)를 유도합니다. 다음으로 역 계간 전이가 진행되는 동안 시간이 지연되며 형광이 늦게 (Delayed Fluorescence) 빛을 내게 되죠. 즉 열을 더함으로써 형광에서 사용하지 못하는 삼중항을 단일항으로 변화시키고 이러한 전이가 일어나면서 발광이 늦추어지지만, 효율은 100%에 이르는 것입니다.
그렇다면 초형광은 어떻게 형광의 효율을 높이며 빛을 방출할까요? 초형광은 형광에서 파생된 TADF를 기반으로 하는데요. TADF와 마찬가지로 역 계간 전이를 거쳐 삼중항을 단일항으로 변형시키지만 기본 재료인 발광체에 에너지를 전달하는 물질 ‘호스트’와 ‘형광 도펀트’, ‘TADF 도펀트’를 추가한다는 점에서 차이가 있습니다. 이렇게 세 가지 재료가 동시 증착된 이 구조는 형광 도펀트의 T1으로 소실되는 에너지 75%를 TADF의 역 계간 전이를 통해 형광 도펀트 S1으로 발광시켜 내부 효율을 100%으로 활용할 수 있습니다.
Recap Quiz
Q. TADF와 초형광은 ( )을 기반으로 발광 효율을 100%까지 끌어올린 발광 기술이다. 빈칸에 알맞은 단어는?
① 형광
② 인광
답: ①
