[IR52 장영실상] 선명한 디스플레이는 기본 … 생산·보관도 편리

LG화학·LG디스플레이 OLED용 재료 'p-도펀트'
1년 연구로 국산화 성공이뤄
외국산 대비 전류누설 절반

◆ IR52 장영실상 ◆

왼쪽부터 신지철 책임, 백지호 상무, 이동훈 상무, 홍성길 연구위원. 한국산업기술진흥협회

'p-도펀트(p-Dopant)'는 유기발광다이오드(OLED) 패널에서 소비전력을 낮추고, 효율과 수명을 향상시킬 목적으로 정공주입층 및 전하생성층 구성에 사용되는 재료다. 지금까지 p-도펀트는 개발 난도와 특허 장벽이 매우 높아 기술력 확보와 국산화가 쉽지 않았다. p-도펀트는 해외 업체에서 독점적으로 공급했기 때문에 국내 업체들은 100% 수입에 의존하며 비싼 비용을 지불했다.

2024년 26주차 IR52 장영실상 수상 제품으로 LG화학과 LG디스플레이가 개발한 OLED 디스플레이용 p-도펀트 재료가 선정됐다. p-도펀트는 강한 전자 수용 능력을 가진 재료로 OLED 소자 내에서 전하의 생성을 유도함과 동시에 전하의 이동 에너지 장벽을 낮춰 저전압으로 디스플레이의 구동을 가능하게 한다. 이 때문에 p-도펀트는 OLED 디스플레이의 소비전력을 낮추고 효율과 수명을 증가시키는 데 필요한 핵심 재료로 꼽힌다.

p-도펀트는 국내외 개발 사례가 거의 없어 재료 설계 단계부터 쉽지 않았다. 연구팀은 계산화학을 이용한 분자 모델링과 OLED 재료 전문가들의 지식을 총망라해 현재 사용되고 있는 경쟁 제품의 구조를 탈피한 새로운 구조를 확보할 수 있었다.

설계된 재료의 실제 합성 및 증량 과정은 수많은 실험을 요구했다. 합성 초기, 낮은 합성 수율을 높이기 위해 각종 실험 변수와 반응 조건들을 바꿔 가며 반복 실험을 진행했다. 시행착오를 통해 약 1년 만에 양산이 가능한 수준으로 수율을 높일 수 있었다.

수상 제품은 경쟁 상품 대비 안정적인 화학 구조를 채택해 화학·열·광학적 안정성이 뛰어나기 때문에 재료의 생산, 분석, 보관, 취급 과정의 용이성이 높다. 덕분에 안정적인 OLED 패널 제작과 공정이 가능하다.

수상 제품은 해외 경쟁 제품과 비교해 누설되는 전류가 절반 이하 수준으로 크게 낮다. 낮은 측면 누설 전류는 적록청(RGB) 개별 구동 또는 흰색 전환 시 색 순도 향상에 기여함으로써 보다 밝고 선명한 고해상도의 디스플레이 구현을 돕는다.

주최 : 과학기술정보통신부 주관 : 매일경제신문사 한국산업기술진흥협회

[강민호 기자]