OLED 판도를 바꿀 청색인광, UDC는 어떤 특허를 가졌을까?

 

"2년 뒤 애플 탑재 가능성'청색인광 OLED'잡아라 1위 미국 UDC 쫒는 삼성"

- 원문링크

 

기사내용 요약

- 세계 1위 OLED 소재업체인 미국 UDC가 2024년까지 청색 인광 소재 상용화 발표

  - 2024년 발표할 애플 아이폰 프로 시리즈에 탑재 예측.

  - 삼성도 UDC에 선점 당하지 않도록 연구 진행 중.

 

- OLED 발광재료 시장은 연 8.6%씩 성장 중

  - 현재 2조 4000억에서 5년 뒤 3조 6000억으로 성장 전망.
  - 여러 구조의 OLED가 나오고 있지만 RGB-OLED의 점유율이 69.1%

 

- 청색인광 개발에 뛰어든 수많은 업체 10년 이상 소식이 없음

  - 일본 이데미츠 코산, 독일 바스프 등 2010년대 중반까지 상용화 목표 좌절.

  - 청색인광은 형광방식보다 효율은 4배, 수명은 10배 수준 (*기사의 잘못된 정보)

 

- 그 외

  - 많은 업체들에서 TADF, 청색인광 소재 등 OLED 기술을 크게 진보시킬 소재에 많은 투자 중.

  - 미국, 중국 소재 업체들도 기술 선점에 열을 올리고 있음.

 

정리하면..

최근 OLED의 청색인광 소재 관련해서 이런저런 뉴스들이 많이 나오고 있는 상황입니다.

청색 인광 재료에 관한 뉴스는 지속적으로 모니터링은 하고 있지만 이번 뉴스는 지난 시간들에 다룬 뉴스들과 큰 차이점은 없는 것 같습니다. 그렇지만 그 중요성이 시간이 갈수록 주목 받는 것 같아서 한번 더 정리를 해봅니다.

 

청색인광은 제가 학부시절에도 중요한 이슈였고, 대학교, 연구소, 기업 등 어느 곳이든 최우선 과제였습니다. 

 

OLED가 상용화 된지도 상당한 시간이 흘렀는데 지금까지 조용했던 이유는 만족스러운 성능의 재료가 수십년째 나오지 못하고 있어서 OLED 시장 전체가 체념에 가깝게 방치하고 있었다고 보는게 맞는 것 같습니다.

 

청색인광 재료의 실마리가 풀리지 않았던 것은 기존 녹색, 적색과 같은 이리듐 인광재료 개발이라는 틀에 박혀있었기 때문으로 보입니다. 이리듐은 큰 중원자효과를 일으키는 원소이고, 리간드(Ligand)라 불리는 발색단(Chromopore)를 3쌍을 붙일 수 있기 때문에 인광 발광의 아주 핵심적인 원소였습니다.

 

그러나 청색인광을 높은 효율로 안정하게 장시간 구동시키기 위해서는 더 단단한(Rigid)한 구조를 가져야 하며, 매우 빠른 삼중항 소멸시간을 가져야하는데, 인광 재료 단독으로 이 문제를 해결하기에는 역부족이었습니다.

 

그러나 최근 호스트재료의 다양한 에너지 전달 매커니즘을 활용하는 방안들이 제시되고 있고, 그 예시로 TADF 호스트와 청색인광 도판트 재료의 최적화가 시험되고 있는 것으로 보입니다.

 

TADF는 사실 1세대 형광, 2세대 인광 OLED의 후속 3세대 OLED 발광 매커니즘으로 불리며 기대를 많이 모았지만, 여러 이유로 TADF 발광 하나의 매커니즘으로는 완벽하게 기존 인광 발광 재료의 문제를 해결할 수도 없었고, 수명 등에서 취약점을 보였기 때문에 인광을 대체하지 못하고 있던 기술입니다.

 

그런데 TADF는 발광보다는 에너지전달 매커니즘으로서의 가능성이 더 크게 부각되고 있는 상황으로, 청색인광 도판트와 TADF 호스트 간의 에너지 전달이 청색 인광 재료 개발 성공의 실마리가 되지 않을까 싶습니다.

 

게다가 최근에 인광 도판트 개발이 백금(Pt) 도판트로 영역을 많이 넓혀가고 있기 때문에 이러한 추세에 맞추어 청색인광 도판트 개발도 백금 기반 재료가 되지 않을까 예상해봅니다.

 

UDC 백금 특허, 내용을 보면 청구항 범위가 어마무시하다...ㄷㄷ

UDC가 몇 달전에 자사의 청색인광 특허를 누구도 뚫지 못할것이라고 공언을 했는데, 특허들을 많이 본 것도 아닌데도 고개가 끄덕여지더군요. 

특허의 효력이 미치는 청구항을 너무 넓고 크게 잡아놓았습니다. 물론 등록특허는 아니기에 실제 심사과정에서 많은 범위 축소가 일어나겠지만 청구항 그대로 가져간다면 뭐... 또 다시 UDC 천하를 피하지는 못하겠습니다.

(특허 자체는 2014년에 이미 출원했던 특허를 분할하여 패밀리화 시킨 특허였습니다)

 

그리고 기사에 인광 재료의 수명이 형광에 10배가 된다고 언급되어 있는데, OLED 제품에 필요한 휘도(대략 1000nit 이상)를 너무 낮은 전기적 에너지에서 달성하는 적색과 녹색에서는 그럴 수 있지만, 청색 인광에서는 1000nit가 결코 작은 휘도가 아니기에 수명을 크게 확보하기 어렵습니다.

 

청색 인광이 상용화가 되지 못하는 이유가 수명때문인데 인광을 하면 수명이 10배가 된다고 쓰여있어서 저 부분은 조금 다르게 이해해야할 것 같습니다.

 

아무튼 UDC도 청색인광 개발을 이제 막바지 조율을 하고 있는 듯한 느낌입니다만, OLED 재료라는 것이 어떤 문제로 양산화가 이루어지지 않을지 모르기 때문에 지금은 자신감 있게 공언하고는 있지만 지금까지와 마찬가지로 쉽지 않을 수도 있습니다.

 

청색 인광 개발은 OLED 업계의 게임체인저급 사건이기 때문에 최대한 빨리 개발되었으면 합니다.

 

 

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