저온 열 가교를 통해 용매 내성을 확보한 새로운 고분자 소재 개발
다층 구조 OLED에서는 일반적으로 전자와 정공의 원활한 이동을 돕기 위해 여러 유기물층이 적용된다. 이 중 정공 수송층(HTL)은 발광층(EML) 아래에 위치하며, 용액공정을 적용하려면 발광층 적층 시 사용되는 용매에 대한 내성이 필수적이다.
정공 수송층에 용매 내성을 부여하기 위한 전략으로는 광 가교와 열 가교가 있다. 광 가교는 광 개시제를 첨가한 뒤 노광을 통해 가교 반응을 유도한다. 이는 낮은 온도에서 단시간 내 네트워크를 형성할 수 있는 장점이 있지만, 첨가제의 부반응으로 인해 OLED 소자 성능을 저하시킬 수 있다. 반면, 열 가교는 열처리를 통해 가교 네트워크를 형성하기 때문에 추가 첨가제가 필요하지 않아 부산물이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
이번에 개발된 신규 고분자는 음이온 중합(anionic polymerization)을 통해 정밀하게 합성됐으며, 정공 수송을 위한 트리페닐아민 그룹과 열 가교가 가능한 벤조사이클로뷰텐 그룹을 포함한 블록 공중합체이다. 연구팀은 200℃ 이하의 열 가교 공정을 통해 정공 수송층에 용매 내성을 부여했으며, 이를 통해 정공 수송층의 붕괴 없이 용액공정을 활용한 OLED 제조를 가능하게 했다.
강범구 교수는 "이번 연구는 저온 열 가교 공정을 통해 용매 내성이 확보된 정공 수송층 고분자 소재를 음이온 중합으로 정밀하게 합성한 점에서 큰 의미가 있다"며, "추후 더 낮은 온도에서도 열 가교가 가능한 정공 수송층 고분자 소재 개발에 주력할 계획"이라고 밝혔다.
이번 연구는 숭실대학교 강범구 교수와 박민호 교수가 지도하고 김다빈 학생과 정재근 학생이 제1저자로 참여했다. 연구는 한국연구재단(NRF)의 개인기초연구사업(기본연구), 대학중점연구소지원사업, 나노팹활용지원사업의 지원을 받았으며, 연구 결과는 지난 12월 14일, 고분자과학 권위지 European Polymer Journal(JCR 상위 8.9%)에 온라인 게재됐다.
박용성기자 dragon@dt.co.kr
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