[iR52 장영실상] 녹색빛 내는 소재, 전압 낮추고 수명 3배 늘려

삼성SDI 'OLED용 프리믹스 인광그린호스트'

왼쪽부터 김형선 그룹장, 정성현 상무, 김봉옥 부사장, 이한일 프로.

현존하는 디스플레이 기술 중 가장 뛰어나며 TV·스마트폰 화면에 많이 쓰이는 유기발광다이오드(OLED)는 많은 부품과 소재로 구성돼 있다. 크게는 전류가 이동하는 공통층과 빛을 내는 발광층으로 분류된다. 발광층의 핵심 소재는 빛을 내는 도펀트와 도펀트가 빛을 잘 낼 수 있도록 도와주는 호스트다. 이 중 녹색 빛을 내는 데 도움을 주는 호스트를 '인광그린호스트'라고 부른다. 광원을 제거했을 때 빛 방출이 바로 중단되는 형광과 달리 인광은 광원을 없앤 후에도 빛이 지속적으로 방출되는 형태를 말한다.

2014년 국내 기업 중 처음으로 인광그린호스트 양산에 성공한 삼성SDI가 2018년 양산을 시작한 'OLED용 프리믹스(premix) 인광그린호스트'로 2023년 제35주 차 IR52 장영실상을 받았다.

시장의 요구 사항에 맞춰 고해상도·고효율 OLED를 제작하는 과정에서 고효율 인광그린도펀트가 만들어지고, 여기에 적합한 인광그린호스트를 개발해야 했다. 기존 호스트는 단일 분자로 구성되는데, 이에 적합한 에너지 레벨을 가지도록 설계하면 분자량이 커지는 문제점이 생겼다. 분자량이 커질 경우 호스트를 패널에 붙이는 증착 과정에서 더 높은 온도가 필요하고, 이 때문에 공정 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

삼성SDI 연구진은 발상을 전환해 한계를 극복했다. 대부분의 연구가 단일 분자 인광그린호스트 개발에 주목하고 있을 때 여러 분자를 사용한 호스트 개발을 시도한 것이다. 여러 분자를 사용하되 이들이 마치 하나의 물질처럼 작용하고 증착될 수 있게끔 하기 위해 '오가닉 알로이(Organic Alloy·유기적 합금)'라는 자체 기술을 개발·활용했다. 복수의 유기화합물이지만 자체 기술로 각 화합물 사이에 화학적·물리적 상호작용을 유도한 것이 제품의 차별점이다. 삼성SDI 관계자는 "공정 효율화, 소재 성능 향상 등으로 구동전압이 10% 이상 낮아지고 수명이 3배가량 늘었다"고 말했다. 프리믹스 인광그린호스트는 현재 인광그린호스트 세계 점유율 1위를 기록 중이다. 또 프리믹스 기술은 레드호스트 등으로 확대되며 '대세 기술'로 자리 잡았다. 삼성SDI는 "아직 같은 타입의 인광블루호스트를 논하기에는 어려운 점이 있지만, 인광그린 소재를 개발한 경험을 바탕으로 세계 최초로 인광블루호스트를 상용화하기 위해 노력할 것"이라고 말했다.

주최 : 과학기술정보통신부

주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[이새봄 기자]