TADF 원조 Adachi 선생을 만나다

2010년 Nature에 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 논문을 최초로 개제한 Kyushu 대학의 Adachi 연구소를 방문했다. Adachi교수의 인상은 대학교수 보다는 대학원생 같은 수더분한 이미지다.

<Prof. Adachi , 출처 : OLEDNET>


Adachi 교수가 TADF 재료에 대해 열정을 가지고 있는 이유는 OLED 패널 제조 가격을 낮출 수 있는 최선의 재료라고 확신하고 있기 때문이다. 현재 사용중인 발광재료는 형광재료인 1세대 재료와 인광재료인 2세대 재료가 있다. 1세대 형광재료는 가격은 싸나 효율이 낮은 단점이 있으며, 2세대 인광재료는 효율은 높으나 가격이 비싼 단점이 있다. 희토류인 이리듐을 사용하기 때문이다. Adachi 교수가 주도하고 있는 3세대 발광재료 TADF는 1세대 재료의 구조로서 2세대 재료의 효율을 달성할 수 있는 장점을 보유하고 있다.

TADF 재료는 이론적으로 100% 내부 효율을 달성할 수 있으며 분자 설계가 매우 자유로운 특징이 있다. 즉 봉 형태의 분자 설계가 가능하여 배향성이 있는 재료를 만들 수 있어 외부 광효율을 40%까지 올릴 수 있다.

Adachi 교수는 TADF 재료 상용화 시점에 대해서는 갤럭시용 OLED 재료로서는 아직 특성이 미흡하지만 스펙이 다소 낮은 용도에는 내년부터 적용이 가능할 것이라고 언급했다. 특히 녹색이나 적색 도판트가 사용가능해 질 것으로 예상했다. 하지만 디스플레이에 사용되기 위한 궁극적인 TADF가 되기 위해서는 T1과 S1 밴드갭을 줄여 전자 전이 속도를 올리는 것이 필수적이라고 강조했다. 전자 전이 속도가 현재는 1μsec 정도이나 10-1 ~ 10-2 μsec까지 빨라지면 분자 열화가 줄어들어 수명도 확보된다고 언급했다. 또한 아직 TADF 도판트 효율을 충분히 발휘할 수 있는 전용 호스트 재료가 없는 것은 TADF 재료 개발에 지장이 되고 있어 발광재료 업체들의 적극적인 참여가 필요하다고 피력했다.

Adachi 교수는 최근 독일 저널인 Angewandte에 색좌표가 (0.148, 0.098)이며 외부 광효율이 19.2% 이상인 deep blue TADF 논문을 실었다.

Meet Prof. Adachi, the initiator of ‘Thermally Activated Delayed Fluorescence’

We visited Adachi’s laboratory at Kyushu university that published the TADF (abbr., Thermally Activated Delayed Fluorescence) thesis firstly to ‘Nature’ in 2010. He looked like a naive graduate student rather than a professor.

<Prof. Adachi , source : OLEDNET>


The reason that Prof. Adachi’s showing a full of enthusiasm for the TADF materials is that he convinces it is the best materials to lower manufacturing costs of OLED panel. Luminescence materials used in present are divided like fluorescence materials as 1st generation, and phosphorescence materials as 2nd generation. Fluorescence materials as 1st generation have a cost-effective and a low-efficiency, whereas phosphorescence materials as 2nd generation have both high-efficiency and also high-costs. This is because it utilizes the rare-earth metal, iridium. TADF as 3rd generation which Prof. Adachi has been driving, is as a structure of 1st generation materials and it has the merit of achieving the efficiency of 2nd generation materials.

TADF materials have special features that are theoretically capable of reaching 100% inter-efficiency and being free to plan molecular. It means that TADF can raise external light-efficiency up to 40%, because it is possible to form oriented materials by rod-shaped molecular planning.

About the question of the timing of commercialization of TADF materials, Prof. Adachi said that it is still insufficient to apply to OLED of Galaxy, while it’ll be possible to utilize it for products with somehow low specification from next year. It is especially expected that green or red dopant may be available. However, he also emphasized that it is essential to increase the electron transfer speed by reducing the band gap of T1 and S1 in order to be the ultimate TADF for use in displays. The electron transfer speed is currently around 1μsec, but if its speed goes up to 10-1 ~ 10-2 μsec, the lifetime would be secured due to reducing molecular degradation. He expressed about that it is necessary to actively attend by manufacturers of luminescence materials, because there are no dedicated host materials that can sufficiently demonstrate the efficiency of TADF dopant due to difficulties in developing TADF materials.



He recently put a thesis, deep blue TADF with a color coordinate of (0.148, 0.098) and external light-efficiency of more than 19.2% at German journal Angewandte.