국내 한 벤처기업이 일본 업체가 특허를 독점하고 있는 유기발광다이오드(OLED)용 청색 도판트(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.

(자료=머티어리얼사이언스)

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 수명을개선하면서 진청색 구현을 실현하였다. 특별 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.

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