유기발광다이오드(OLED) 패널 성능을 높이기 위한 차세대 소재·소자 기술 연구개발이 활발하다. OLED 소재 중 수명과 밝기 문제를 해결하기 가장 어려운 것으로 꼽히는 청색 OLED 소재를 대체할 수 있는 연구뿐만 아니라 OLED에서 8K 해상도를 구현할 새로운 소자기술에 대한 업계 관심이 커졌다. 차세대 분야 원천기술과 특허 등을 일찌감치 확보해 미래 경쟁력을 높이려는 시도도 활발하다.
김재훈 한양대 교수 연구팀은 미래 디스플레이 핵심 원천기술 개발(KDRC) 사업 일환으로 50대 1 편광비의 고효율 고편광 유기발광소자 기술을 개발 중이다. 그동안 빛의 세기를 제어하는 위주로 디스플레이 소자 기술을 개발했다면 이번 연구는 빛의 방향을 제어해 OLED 패널 명암비를 끌어올려 고효율을 구현하는 게 핵심이다.
연구팀은 TV용 대형 OLED 패널에서 편광필름을 제거해 효율성을 높이는 방안을 고심했다. 금오공대 연구팀이 기존 저분자 소재를 이용해 50대 1 편광비를 구현하고 한양대 연구팀이 분자 정렬과 소자 기술 연구를 맡았다. 세계적으로 1.1칸델라 밝기와 30대 1 편광비를 구현한게 가장 높은 성과인데 이번 1차연도 과제 수행 결과에서 이를 상회하는 결과를 도출했다.
김재훈 교수는 “편광 효율을 높이는 기술은 OLED뿐만 아니라 향후 3차원 홀로그램 등 다양한 응용분야에 접목할 수 있다”며 “이 분야 특허도 많지 않아 우리나라가 선점할 수 있는 가능성이 높다”고 설명했다.
기술 난도가 가장 높은 OLED 인광블루 소재 문제를 극복할 수 있는 대체 소재 연구에 대한 관심도 커졌다. 기존 인광블루 소재를 대체하는 열활성화지연형광(TADF) 블루 소재가 인광블루의 수명, 효율성, 색 문제를 가장 효과적으로 극복할 수 있는 대체 물질로 거론되고 있다.
인광블루 소재는 인광레드, 인광그린에 비해 수명이 훨씬 짧아 전체 OLED 패널 수명과 신뢰성을 떨어뜨리는 문제가 있다. 세계적으로 인광블루의 수명과 효율성, 색 개선을 위한 연구가 활발하지만 기술 난도가 높다.
최근 인광블루를 대체할 물질로 TADF가 꼽히고 있다. 발광 스펙트럼이 넓어 색순도가 낮아지고 수명이 감소하는게 한계지만 최근 기술이 발전해 색순도와 수명이 향상되고 있다. 당장 상용화하기에는 해결해야 할 기술 문제가 많지만 업계에서 인광블루를 대체할 가장 가능성 높은 대체 물질이 될 것이라는 기대감이 크다.
이준엽 성균관대 교수는 “지연형광 물질도 해외 대학과 세계적인 OLED 소재 기업이 오래 전부터 개발해온 분야여서 향후 특허 문제가 발생할 수 있다”며 “중국도 차세대 OLED 소재 분야 특허를 확보하는데 집중하고 있어 핵심기술 개발과 특허 확보에 대한 전략이 필요하다”고 말했다.
배옥진 디스플레이 전문기자 withok@etnews.com
