미국 유기발광다이오드(OLED) 재료업체 UDC의 마이크 핵(Mike Hack) 부사장이 "어떤 업체든 청색 인광 OLED를 상용화하려면 UDC 특허를 피할 수 없을 것"이라며 "2024년에 청색 인광 OLED를 상용화하겠다는 목표에는 변함이 없다"고 밝혔다. 청색 인광 OLED가 상용화되면 기존 청색 OLED의 효율을 4배까지 높일 수 있다. 마이크 핵 UDC 부사장 인터뷰는 IMID 2022 행사가 열리고 있던 지난달 25일 부산 벡스코 근처 한 카페에서 진행했다.

마이크 핵 부사장은 <디일렉> 인터뷰에서 "올해 말까지 청색 인광 OLED 소재 초기 목표사양을 달성하기 위한 개발이 순조롭게 진행 중"이라며 "2024년에 청색 인광 OLED 소재를 상용화하겠다는 목표에는 변함이 없다"고 말했다.

지난 2월 UDC는 2024년에 청색 인광 OLED를 상용화하겠다고 밝힌 바 있다. 현재 빛의 3원색(적·녹·청) 중 적색과 녹색 OLED는 내부발광효율이 100%인 인광소재를 적용 중이지만, 청색 OLED는 내부발광효율이 25%인 형광소재 적용에 그치고 있다. 적색과 녹색에 이어 청색까지 인광소재를 양산 적용하면 OLED 효율을 높일 수 있다.

마이크 핵 부사장은 업체명은 공개하지 않았지만 "여러 고객사와 다양한 형태로 청색 인광 OLED 소재를 개발하고 있다"고 밝혔다. 현재 삼성디스플레이는 자체적으로 청색 인광 OLED 소재를 개발 중인 것으로 알려졌다.

그는 "어떤 업체든 청색 인광 OLED를 상용화하려면 UDC 특허를 피해갈 수 없을 것"이라고 강조했다. UDC는 막대한 특허 포트폴리오를 기반으로 적색과 녹색 OLED에서도 핵심인 도판트를 독점 생산해왔다. 마이크 핵 부사장의 말은 청색 인광 OLED의 도판트도 앞으로 UDC가 주력으로 생산할 것이고, 다른 업체가 자체 기술로 만든 청색 인광 OLED를 양산한다고 해도 UDC의 특허를 사용해야 할 것이란 의미다.

마이크 핵 부사장은 청색 OLED에서도 인광 방식이 열활성지연형광(TADF) 방식보다 우위에 있다는 점도 강조했다. 그는 "청색 인광 방식이 TADF 방식보다 제품수명 등에서 강점이 있다"고 밝혔다. 

이어 'UDC는 청색 인광소재를 2024년에 상용화하겠다고 밝혔고, 업계 일각에선 삼성디스플레이의 청색 인광소재 상용화가 UDC보다 빠를 것이란 전망도 나온다. 하지만 청색 TADF 방식 소재 상용화 시점에 대해선 업계 추정이란 것이 없다'고 묻자, 마이크 핵 부사장은 "질문 속에 답이 있다"고 말했다. TADF 방식 청색 OLED 상용화는 기대하기 힘들다는 점을 에둘러 표현한 것으로 보인다. '삼성디스플레이가 독일 사이노라(Cynora)의 TADF 특허를 매입할 때 UDC는 관심이 없었느냐'는 질문에 그는 "UDC는 (사이노라의) TADF 특허를 매입하지 않았다"고 짧게 답했다.

마이크 핵 부사장은 OLED가 앞으로 10년간에도 디스플레이 시장을 주도할 것이라고 전망했다. 그는 "OLED의 경쟁기술은 OLED"라며 "양산성이 검증된 OLED가 응용처를 확대할 것"이라고 기대했다. 스마트폰 시장에서 OLED 침투율은 40% 수준이지만, 태블릿·노트북 등 IT 제품 시장에서 OLED 침투율은 2%, TV 시장에서 OLED 침투율은 3%에 불과하다.

마이크 핵 부사장은 IT 제품용 OLED에 기대를 걸고 있다. 그는 "IT 제품의 OLED 적용이 확대될 것으로 예상한다"며 "IT 제품은 화면(10~20인치)이 크고 발광층을 2개층으로 쌓는 '투 스택 탠덤'(Two Stack Tandem) 구조를 적용한다"고 설명했다. 화면이 커지고 발광층에 필요한 재료가 2배로 늘면 성장폭이 커질 수 있다.

마이크로디스플레이도 기대요인이다. 그는 "마이크로디스플레이에서 마이크로 OLED(OLEDoS)가 당장 큰 폭의 성장을 기대하긴 힘들지만 장기적으로 기회가 있다"고 전망했다. 그는 "구글과 애플 등이 이 시장에 뛰어들어서 성장을 기대할 수 있다"고 설명했다.

시장조사업체 DSCC는 지난 2월 UDC가 청색 인광 OLED를 2024년에 상용화하겠다고 밝히자, 기대감을 드러낸 바 있다. DSCC는 애플이 2024년 아이폰 상위 라인업인 '프로' 시리즈에 청색 인광 OLED 소재를 적용할 것이라고 예상했다. 반면 국내 업계에선 청색 인광 OLED 소재 상용화 여부에 대해선 지켜봐야 한다는 관측이 우세하다. 현재 기술 개발 속도를 볼 때 단기간 내 청색 인광소재 상용화가 쉽지 않고, 기술 개발을 마쳐도 높은 가격이 상용화 걸림돌이 될 수 있다고 보기 때문이다.

삼성디스플레이가 자체 개발 중인 청색 OLED 인광 소재에는 TADF 방식 기술도 함께 적용되는 것으로 전해졌다. 삼성디스플레이가 청색 인광 OLED 소재를 상용화할 경우 첫번째 응용처는 퀀텀닷(QD)-OLED가 유력하다. 현재 양산 중인 QD-OLED는 청색 형광소재 3개층과 녹색 인광소재 1개층 등 4개층(Four Tandem)의 발광층을 사용한다. 청색 형광소재를 인광소재로 대체하면 청색이나 녹색 발광층을 하나 줄일 수 있다.

한편, OLED 발광 방식은 크게 인광 방식과 형광 방식으로 나뉜다. 인광 방식은 발광(들뜬 상태→바닥 상태) 에너지의 25%인 '단일항 여기자'(singlet exciton)와, 나머지 75%인 '삼중항 여기자'(triplet exciton)를 모두 활용하기 때문에 내부발광효율이 최대 100%에 이른다. 이와 달리 형광 방식은 단일항 여기자만 활용해 내부발광효율이 25% 수준에 그친다.

빛의 3원색(적·녹·청) 중 적색과 녹색 인광소재는 이미 OLED에 양산 적용되고 있다. 하지만 청색 인광소재는 색상 순도와 수명 등에서 약점을 노출해왔고, 이 때문에 상용화된 OLED는 청색 형광소재를 사용 중이다. 시중에서 판매 중인 OLED 제품은 일반적으로 적색과 녹색 인광소재, 청색 형광소재를 함께 적용하고 있다.

아래는 마이크 핵 UDC 부사장과의 인터뷰 내용이다.

Q. 내년에 UDC의 인광 특허 일부가 만료돼 다른 업체들도 해당 기술을 사용할 것이란 추정이 나온다.

A. 내년에 인광 디바이스(기기) 관련 특허 일부가 만료되는 것은 맞지만, UDC는 인광 재료와 관련한 막대한 특허 포트폴리오를 보유하고 있다.

Q. UDC보다 삼성디스플레이의 청색 인광 OLED 소재 상용화가 더 빠를 것이란 업계 추정도 나온다. 삼성디스플레이가 청색 인광 OLED 소재를 상용화한다면 UDC의 특허를 회피할 수 있을 것으로 보나?

A. 고객사 관련 내용을 언급하기는 어렵다. 하지만 어떤 업체든 청색 인광 OLED 소재를 상용화한다면 UDC의 특허를 사용해야 할 것이다.

Q. UDC가 연말까지 청색 인광 OLED 소재와 관련한 내부 초기 목표사양을 달성할 것이란 전망은 변함이 없나?

A. 그렇다, 내부 목표사양을 만족하기 위한 개발은 순조롭게 진행되고 있다.

Q. 2024년에 청색 인광 OLED 소재를 상용화하겠다고 했는데, 응용처와 고객사는 어떻게 되나?

A. 청색 인광 OLED 소재 응용처와 관련해서 여러 고객사와 각기 다른 형태로 개발 중이다.

Q. UDC가 청색 인광 OLED 소재를 2024년에 상용화하려면 삼성디스플레이나 LG디스플레이 등 국내 대표 패널 업체와 개발 과제를 진행해야 할텐데, 관련 프로젝트가 진행 중이란 얘기는 듣지 못했다.

A. 고객사 관련 사항은 구체적으로 언급하기 어렵다. 

Q. 독일 사이노라(Cynora)의 청색 열활성지연형광(TADF) OLED 소재 특허를 삼성디스플레이에서 매입했다. UDC는 사이노라의 TADF 방식 OLED 소재 특허에는 관심이 없었나?

A. UDC는 사이노라 특허를 매입하지 않았다. 

Q. UDC는 청색 인광 OLED 소재를 2024년 상용화하겠다고 했고, 삼성디스플레이가 UDC보다 빨리 청색 인광 OLED 소재를 상용화할 것이란 추정도 나온다. 그런데 청색 TADF OLED 소재 상용화 시점에 대해선 추정이 나오지 않는다. TADF 상용화 시점은 언제로 보나? 

A. 질문 속에 답이 있다. TADF와 비교해 인광 방식은 제품수명 등에서 장점이 있다. 

Q. OLED의 가장 강력한 경쟁 기술은 무엇이라고 보나?

A. OLED의 경쟁상대는 OLED다. OLED는 여전히 응용처를 확대하고 있다. 앞으로 10년간은 OLED가 디스플레이 시장을 이끌 것이다.

Q. 스마트폰 시장은 포화 상태이고, 중국 스마트폰 업체의 OLED 채용 성장률은 더디다. 삼성전자의 OLED 스마트폰은 오히려 줄어들고 있고, 애플만 스마트폰 OLED 분야에서 성장세인 것 같다. OLED의 새로운 성장 동력은 어디에서 나올 것이라고 보나? 

A. IT 제품용 OLED다. IT용 OLED 수요가 늘고 있다. IT 제품은 화면 크기가 크고, 투 스택 탠덤(Two Stack Tandem) 구조가 적용될 가능성이 커서 OLED 시장 성장을 이끌 수 있다.

Q. AR·VR 메타버스 디스플레이에서 마이크로 OLED(OLEDoS)가 쓰인다고 하더라도 여전히 화면 크기가 1인치 내외이고, 앞으로 몇 년이 지나더라도 전세계 메타버스 기기 출하량은 수천만대 수준에 그칠 것이란 전망이 여전히 나오고 있다. OLED 시장 성장에 미칠 영향은 크지 않을 수도 있다.

A. 1차적으로는 맞는 얘기다. 단기간에 마이크로 OLED를 적용한 메타버스 디스플레이 시장이 급성장하진 않을 것이다. 마이크로 OLED만 놓고 본다면 시장 성장이 가파르지 않을 수 있지만, 나머지 분야 OLED 침투율 확대와 함께 생각해야 한다. 그리고 구글과 애플 등 세계 주요 IT 기업이 메타버스 디스플레이를 개발하기 위해 뛰어들었다. 많은 기회가 창출될 것이다. 

Q. 마이크로디스플레이 분야에서 마이크로 OLED(OLEDoS)의 경쟁 기술로 마이크로 LED(LEDoS)가 자주 언급된다.

A. 마이크로 LED는 전사(Transfer) 공정 등에 따른 높은 비용 문제와 신뢰성 문제 등 아직 해결해야 할 과제가 많다. 마이크로 OLED에 청색 인광 OLED 소재가 적용되면 제품수명도 늘어날 수 있다. 

Q. UDC가 개발 중이거나 현재 관심이 있는 다른 기술 분야는 어떤 것이 있나?

A. 새로운 제조 인쇄 공정인 유기기상제트프린팅(OVJP:Organic Vapor Jet printing)을 연구하고 있다. OVJP는 패널 업체가 가스 증기(gas vapor stream)를 사용해 마스크 세트나 용제 없이도 적색·녹색·청색의 작은 분자 물질을 기판에 직접 인쇄할 수 있다. OLED 산업은 수십년간 8.5세대 이상 유리기판에 적(R)녹(G)청(B) 화소를 병렬배치한 OLED TV용 패터닝 제조 공정을 추구해왔다. OJVP가 저비용, 고성능, 높은 처리량, 고효율, 대면적 OLED 제조 공정 플랫폼을 대표한다.

Q. IMID 2022에서 고효율 소자 성능 달성을 위한 플라스모닉(Plasmonic) 기술을 연구하고 있다고 밝혔다.

A. 플라스모닉 폴레드(Plasmonic PHOLED) 아키텍처는 에너지 효율적 플랫폼의 일부분이다. 차세대 OLED 소재와 기술 발굴, 개발·전달을 위한 OLED 기술 발명과 함께하는 에너지 효율 여정을 시작했다. 현재 플라스몬(Plasmon) 모드에서 에너지를 추출하기 위해 나노 입자 기반 아웃커플링 방식을 사용하는 플라스모닉 폴레드를 개발 중이다. 새로운 아키텍처는 폴레드 수명과 에너지 효율 측면에서 새로운 수준의 성능을 지원할 것이다.

이기종 기자 다른기사 보기