미국 유기발광다이오드(OLED) 재료업체 UDC가 "청색 인광 OLED 가격은 효율을 고려하면 합리적일 것"이라며 "2024년 청색 인광 소자를 양산하겠다는 계획은 변함이 없다"고 밝혔다. UDC는 지난해 2월부터 2024년에 청색 인광 OLED를 상용화하겠다고 밝히고 있다. 청색 OLED 소자를 기존 형광 방식에서 인광 방식으로 바꾸면 내부발광효율을 4배 높일 수 있다.

마이크 핵(Mike Hack) UDC 부사장은 14일 서울 중구에서 진행한 인터뷰에서 "2024년에 청색 인광 OLED 소자를 상용화하겠다는 계획은 변함이 없다. 지난해 청색 인광 OLED 소자 초기 목표사양을 달성했다"며 이처럼 밝혔다. 현재 빛의 3원색(적·녹·청) 중 적색과 녹색 OLED는 내부발광효율이 100%인 인광소자를 적용 중이지만, 청색 OLED는 내부발광효율이 25%인 형광소자 적용에 그치고 있다. 적색과 녹색에 이어 청색까지 인광소자를 양산 적용하면 전체 OLED 효율을 높일 수 있다.

청색 인광 OLED 양산시기에 대해 핵 부사장은 "UDC 차원에서 2024년 양산이 가능하도록 모든 준비를 마칠 수 있다는 의미"라며 "(소비자제품) 양산 적용은 고객사 판단"이라고 밝혔다. 핵 부사장은 지난해 <디일렉> 인터뷰에 이어 이번에도 업체명은 공개하지 않았지만 "여러 고객사와 다양한 형태로 청색 인광 OLED 소자 개발 프로젝트를 진행 중"이라고 말했다. 삼성디스플레이는 청색 인광 OLED 소자를 자체 개발 중인 것으로 알려졌다.

핵 부사장은 청색 인광 OLED 가격에 대해서는 "합리적 수준에서 결정될 것"이라고만 했다. 현재 업계에선 UDC 기대대로 청색 인광 OLED가 개발되더라도 양산 적용 초기에는 높은 가격이 채용의 걸림돌이 될 수 있다는 추정이 나오고 있다. 그는 '청색 인광소자 개발이 대형 OLED 재료원가에 미칠 영향'에 대해서는 "답하기 이른 시점"이라면서도 "청색 인광소자 적용에 따른 효율을 고려하면 청색 인광소자 가격은 합리적일 것"이라고 기대했다.

기존에 양산 중인 대형 OLED에 청색 인광소자를 적용하면 발광층을 1개 이상 줄일 수 있다. LG디스플레이의 화이트(W)-OLED는 전체 3개 발광층 가운데 2개층이 청색 형광층, 삼성디스플레이의 퀀텀닷(QD)-OLED는 전체 4개 발광층 가운데 3개층이 청색 형광층이다. 발광층 수가 줄어들면 재료원가가 낮아질 수 있지만, 양산 초기 청색 인광소자의 높은 가격이 이를 상쇄할 수도 있다.

그리고 핵 부사장은 청색 인광소자 개발이 '투 스택 탠덤'(Two Stack Tandem) 구조 수요에는 영향을 미치지 않을 것이라고 예상했다. 투 스택 탠덤 구조는 현재 중소형 OLED에서 적용 중인 적(R)녹(G)청(B) OLED에서 발광층을 2개층으로 만드는 기술을 말한다. 이러한 RGB 방식 OLED는 파인메탈마스크(FMM)를 사용해서 RGB 서브픽셀을 같은 발광층에 인접 증착하기 때문에, 오픈메탈마스크(OMM)만 사용하는 대형 OLED(W-OLED·QD-OLED)와는 기술 방식이 다르다.

핵 부사장은 "탠덤 구조는 제품수명 확대와 고휘도가 목적"이라며 "청색 인광소자는 수명보다는 효율 증가, 소비전력 감소 역할이 크다"며 "고객사가 어디에 초점을 맞추느냐에 따라 (탠덤 구조 적용 여부는) 결정될 것"이라고 말했다. OLED 화면이 커지고 투 스택 탠덤 구조를 적용하면 OLED 재료 수요가 늘어날 수 있다.

RGB OLED에서 투 스택 탠덤 구조는 LG디스플레이가 양산 중인 차량용 OLED에 이미 적용 중이다. 그리고 내년에 애플이 출시할 예정인 아이패드 OLED에도 적용된다. 해당 OLED는 삼성디스플레이와 LG디스플레이가 개발 중이다.

핵 부사장은 UDC가 청색 인광소자에서 도판트(발광체)와 호스트(발광층)만 생산하고, 프라임(보조층)은 생산하지 않을 것이라고 밝혔다. 현재 적색과 녹색 OLED에서 핵심인 도판트를 UDC가 독점 생산하고 있다.

삼성디스플레이가 자체 개발 중인 청색 OLED 인광소자의 첫번째 응용처는 QD-OLED가 유력하다. 기존 QD-OLED에서 QD 색변환층용 유리기판 상판을 빼는 기술과, 청색 인광 OLED 개발 여부가 삼성디스플레이의 QD-OLED 추가 투자 여부에도 영향을 미칠 것이라고 업계에선 보고 있다. 기존 QD-OLED의 재료원가는 W-OLED의 1.5배 수준이어서, 원가는 추가 투자의 중요한 고려요인이다.

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. 시중에 판매 중인 OLED 제품은 일반적으로 적색과 녹색 인광소자, 청색 형광소자를 함께 적용하고 있다.

디일렉=이기종 기자 [email protected]
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