머티어리얼사이언스, OLED용 청색 도판트 개발 성공…OLED 효율⋅수명↑

국내 한 벤처기업이 일본 업체가 특허를 독점하고 있는 유기발광다이오드(OLED)용 청색도판트(dopant)를 개발하는 데 성공했다. 도판트는 OLED 내에서 실제로 색을 내는 호스트(host)에 섞어 효율⋅수명을 개선해주는 소재다.

그동안 OLED용 호스트를 개발한 국내 재료 업체는 많았지만, 도판트를 대기업의 지원을 받지 않은 벤처회사가 독자적으로 상용화 수준까지 개발한 사례는 처음이라는 점에서 개가로 평가된다.

OLED용 유기재료 개발업체 머티어리얼사이언스(대표 이순창)는 일본 I사 청색 도판트 특허를 대체할 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 지난 2014년 설립된 머티어리얼사이언스는 국내외 OLED 패널 업체에 정공수송층(HTL)·전자수송층(ETL) 등을 공급하고 있다. 총 50여명 임직원 중 절반이 연구개발 인력이다. 지난해 매출은 66억원, 올해는 100억원을 돌파할 것으로 예상된다.

이번에 머티어리얼사이언스가 청색 도판트를 개발함에 따라 OLED 패널 업체들은 I사 외에 청색 호스트 및 도판트를 공급해 줄 수 있는 대안을 갖게 됐다.

일본 I사는 지난 1995년부터 청색 도판트를 개발해왔다. 현재 총 30건 이상(일본 출원 기준)의 청색 관련 특허를 보유하고 있으며, 이 중 8개의 주요 특허는 오는 2034년까지 유효하다.

특히 안트라센(벤젠 고리 세 개가 차례로 접합된 화합물) 구조로 된 청색 호스트와 파이렌을 포함하는 청색 도판트가 조합하는 방식에 대한 특허를 독점하고 있다. 이 때문에 I사 청색 도판트를 구매하는 패널 업체는 반드시 호스트까지 I사 재료를 구매해야만 한다. I사 청색 도판트에 다른 업체 호스트를 섞어 쓸 경우 호스트 물질이 안트라센 골격이면 특허 침해가 불가피하다.

삼성⋅LG디스플레이 모두 I사 청색 도판트 및 호스트를 사용하여 왔다.

머티어리얼사이언스가 개발한 청색 도판트는 I사 조합특허를 완전히 벗어나도록 분자를 설계하였다. 기존에는 OLED의 효율⋅수명을 개선하며 진청색을 얻기 위하여 강력한 전자 받개(electron acceptor)를 분자에 적용하는 방식을 사용하여 왔다.

머티어리얼사이언스는 반대로 전자 주개(electron donor)를 분자에 도입하여 효율과 수명을 개선하면서 진청색 구현을 실현하였다. 이 도판트는 주위의 극성에 따른 발광 파장이 변화되는 용매의존발색현상(solvatochromism)을 크게 감소 시킴으로 호스트의 극성에 따라 발광 파장이 변화하는 현상도 크게 줄었다.

정재호 머티어리얼사이언스 연구원은 “새로운 구조 및 합성 방법을 개발해 기존 도판트와 차별화된 제품을 생산했다”며 “패널 업체들이 다양한 종류의 청색 호스트를 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 머티어리얼사이언스는 최근 OLED 패널 업체들이 청색 형광체 수명을 늘리기 위해 도입을 추진 중인 열활성화지연형광(TADF) 기술도 개발하고 있다.

<발광재료 시장 전망, 유비리서치>

유비리서치에 따르면 OLED 유기재료 시장은 2021년까지 33억6000만달러(약 3조8000억원) 규모로 성장할 전망이다. 이 중 청색 재료의 매출 비중은 11.5%를 차지한다.