유기발광다이오드(OLED) 소재 업체 로오딘(Lordin)이 발광효율을 높인 청색 OLED 특허를 등록했다고 8일 밝혔다. 로오딘은 청색 OLED 특허를 2024년 스마트폰에 우선 양산 적용하는 것이 목표다. 1년여 밀린 기술특례상장은 올해 말 다시 추진한다.

오형윤 로오딘 대표는 "미국·일본과 차별화한 청색 OLED 원천특허를 등록했다"며 "2024년 상용화가 목표"라고 밝혔다. 

앞서 지난해 초 오형윤 대표는 "분자 내에서 발생하는 인광이나 열활성지연형광(TADF) 현상과 달리, 2021년 말에 특허를 출원(신청)한 로오딘의 청색 OLED 기술은 분자 간 에너지 전달속도를 조절하는 방법을 이용한다"며 "단일항과 삼중항 여기자를 모두 활용해 내부발광효율을 90% 이상 확보할 수 있다"고 밝힌 바 있다. 이론적으로는 내부발광효율을 100% 달성할 수 있지만, 이를 90% 이상이라고 표현한 것이다.

해당 기술은 지난달 27일 특허로 등록됐다. 또 19건의 특허를 추가 출원했다.

오형윤 대표는 "에너지 전달반경을 '제로'(0)로 만든 여기자 호스트(발광층)·도판트(발광체) 단일분자(ZRIET:Zero Radius of intramolecular energy transfer) 메커니즘을 특허에 적용했다"고 밝혔다. 그는 "에너지 전달효율은 여기자 호스트와 도판트 사이 거리에 의존한다"며 "이 거리가 제로에 가까워지면 분자 자체 양자효율과 무관해진다는 원리에 착안했다"고 설명했다. 이어 "에너지 전달반경을 제로로 만드는 분자를 설계해, 여기자 호스트와 도판트의 성질을 독립적으로 유지하면서도 효율적 에너지 전달이 일어나는 물질을 합성했다"고 덧붙였다.

오 대표는 "일반적 고효율 청색 발광층은 들뜬 복합체(Exciplex)에 발광물질을 도핑해서 만든다. 이러한 발광층은 대체로 2개의 여기자 호스트와 1개의 도판트 형태로 이뤄진다"며 "로오딘은 ZRIET 메커니즘을 활용해 기존 3성분계 발광층을 2성분계로 단순화하면서도 같은 효율을 얻었다"고 설명했다. ZRIET 메커니즘은 이론적으로 100% 내부발광효율을 기대할 수 있다. 현재 스마트폰·TV 등에 적용 중인 형광 방식 청색 OLED 내부발광효율 25%의 4배다.

오형윤 대표는 "로오딘 청색 OLED는 미국이나 일본 기업과 다른 원천특허"라며 "특허 4건을 등록했고 19건을 추가 출원했다"고 밝혔다. 미국 기업은 인광 방식 청색 OLED를 개발 중인 UDC, 일본 기업은 TADF 방식 청색 OLED를 개발 중인 큐럭스를 말한다. 마찬가지로 TADF 방식 청색 OLED를 개발했던 독일 사이노라(Cynora)의 특허는 삼성디스플레이가 인수했다. 삼성디스플레이도 인광 방식 청색 OLED를 개발 중이다.

오 대표는 "이번에 등록한 특허는 개념 특허여서 동일한 구조 기술을 다른 업체가 무단 사용할 수 없다"며 "앞으로 물질 특허도 등록해 상용화 준비를 할 계획"이라고 밝혔다. 이어 "UDC 등이 개발 중인 청색 인광 OLED 소재의 빈틈 공략이 가능할 것"이라고 기대했다.

현재 로오딘은 국내외 디스플레이 업체와 협력을 검토 중이다. 로오딘은 우선 2024년부터 스마트폰에 청색 OLED 양산 적용을 기대하고 있다.

누적 75억원 투자를 유치한 로오딘은 연말 기술특례상장할 계획이다. 당초 지난해 말로 계획했지만 1년여가 밀렸다. 경기와 자금시장 상황을 고려했다고 로오딘 측은 밝혔다.

지난 2020년 설립한 로오딘은 경기 화성 동탄에 있다. 오형윤 대표는 LG전자와 LG디스플레이에서 13년(1997~2011년) 근무했다. LG디스플레이에선 청색 OLED 시스템 기초개발 수석연구원을 맡았다. 이후 SFC(일본 호도가야화학과 삼성디스플레이 합작사)에서 청색 호스트·도판트 개발팀장, 머티리얼사이언스에서 최고기술책임자(CTO)를 역임했다.

한편, 현재 스마트폰 등 중소형 제품의 적색·녹색 OLED는 단일항과 삼중항 여기자를 모두 사용해 내부발광효율이 100%인 인광 방식 소재를 적용 중이지만, 청색 OLED는 아직 단일항 여기자만 사용하는 형광 방식 소재에서 벗어나지 못해 내부발광효율이 25% 수준에 그친다. TV 등 대형 OLED에서도 청색 OLED는 형광 방식을 사용하고 있다.

이 때문에 여러 업체가 단일항과 삼중항 여기자를 모두 사용하는 인광 방식 또는 TADF 방식 청색 OLED를 개발 중이다. UDC는 인광 방식 청색 OLED를 2024년 상용화하겠다고 밝힌 상태다. 국내 업계에선 삼성디스플레이의 인광 방식 청색 OLED 개발이 더 빠를 것이란 전망도 나온다. 삼성디스플레이가 인광 방식 청색 OLED를 개발하면 대형 퀀텀닷(QD)-OLED에 우선 적용해 현재 4개층(녹색 1개층과 청색 3개층)인 발광층을 3개층으로 줄일 가능성이 크다.

디일렉=이기종 기자 [email protected]
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