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신비한 소재잡화점 : SK머티리얼즈 제이엔씨 OLED편

신비한 소재잡화점 : SK머티리얼즈 제이엔씨 OLED

딸랑🔔 어서오세요 손님! 소소하지만 알찬 소재 정보를 제공해주는 소재 잡화점을 재방문해주셔서 감사합니다! 오늘 준비된 소재는 SK머티리얼즈 제이엔씨의 OLED입니다😊

SK머티리얼즈 제이엔씨 SK머티리얼즈와 일본 jnc社의 시너지를 자랑하는 OLED 소재 기술과 상상력을 더해 가전, 웨어러블 기기, 자율주행 자동차까지 가능성을 무한대로 확장 시켜 나가고 있는 기업인데요. 더 오랜 수명, 더 높은 효율, 더 깊은 색감을 추구한 OLED 디스플레이의 새로운 표준을 만들고자 노력하고 있습니다.

제가 여러분들을 위해 SK머티리얼즈 제이엔씨의 대표적인 소재인 OLED에 대해 준비했으니, 자세한 상품목록들은 상품 메뉴판을 통해 보시길 바랍니다

메뉴판을 보시면 아시겠지만, 이번 소재잡화점에서는 OLED 소재에 대한 설명, 발광원리, 방광방식에 대한 정보 뿐 아니라 SK머티리얼즈 제이엔씨와 OLED의 차별적 경쟁력까지 모두 준비되어있습니다🔮 그럼 지금부터 하나씩 보러가시죠👀

SK Careers Editor 양주미

 

 

 

 

 

1. OLED

앞뒤가 튀어나온 배불뚝이 브라운관, 혹시 기억나시나요? 브라운관을 몰아낸 것은 바로 평평한 디스플레이인데요. 평판디스플레이 중 가장 흔한 것은 LCD(Liquid Crystal Display) 방식입니다.  LCD 방식은 액정 패널에 빛을 공급하는 백라이트가 탑재되어야 한다는 제약이 있습니다. 그러한 제약을 없앤 것이 바로 차세대 디스플레이인 ‘OLED’입니다.

OLED Organic Light Emitting Diodes의 약자로, 우리말로는 유기발광다이오드라고 불립니다. OLED는 형광성 유기화합물을 기반으로 한 발광 소자의 일종으로, LCD와는 달리 스스로 빛을 발산할 수 있습니다. 백라이트가 필요 없기에, 제품을 투명하거나 더욱 얇게 만들 수 있어 제품을 투과하여 볼 수도, 혹은 휘거나 접을 수도 있는 디스플레이 기기를 만들 수도 있어요. 최근에 나오는 투명 디스플레이, 롤러블 TV나 폴더형식 스마트폰을 가능하게 만든 주인공이라 할 수 있습니다.

 

 

 

2. OLED 구조와 발광 원리

OLED의 구조 발광 원리에 대해 자세히 알아보겠습니다. OLED는 양극과 음극 사이에 있는 다층 유기박막으로 구성되며, 다층 유기 박막은 전하의 주입, 전송, 발광의 역할을 담당하는 기능층으로 이루어집니다. 실제 응용 제품들에서는 OLED를 포함해 기판, OLED를 구동하기 위한 구동부, 수분과 산소 차단 봉지막, 다양한 광학기능막들을 추가로 가지고 있습니다.

발광원리는 전장이 형성되면, 두 전극으로부터 각 주입층을 통해 들어온 정공과 전자가 수송층을 거쳐 중앙에 위치한 발광층으로 전달되고, 발광층에서는 이동해 온 정공과 전자의 재결합이 일어나게 됩니다. 이 결합으로 정공과 전자는 정전기적인 힘에 의해 서로 속박되어 짝을 이루고 있는 여기자(Excition)를 형성합니다.

이때 여기자는 높은 에너지를 가진 불안정한 상태랍니다. 이 상태에서 안전한 상태로 들어오면서 빛에너지를 외부로 방출하게 됩니다. 마치 운석이 우주에서 지구로 떨어질 떄 빛을 뿜어내는 것과 같죠. 이것이 자체 발광의 원리이며, 방출되는 빛에너지가 낮아 파장이 길면 빨간색, 에너지가 높아 파장이 짧으면 파란색을 띱니다. 이처럼 빛에너지의 크기에 따라 각 소자가 띠는 빛의 색상도 달라지게 됩니다.

 

 

 

3. OLED 발광 방식

OLED는 발광 방식에 따라 형광(Fluorescence), 인광(Phosphorescence), 그리고 자연현광(TADF)으로 나뉩니다. 유기 발광층에 정공과 전자가 투입될 때 여기자는 하나의 일중항과 3개의 삼중항이 발생 가능한데, 형광 방식은 그 중 일중항만 빛으로 전환되고, 남은 3개는 열 혹은 진동으로 소멸됩니다.

형광 방식으로는 4개 중 하나의 여기자만 발광에 기여하게 되어 최대 효율은 1/4로 제한됩니다. 이렇게 발광 효율이 낮은 형광 방식에서, 나머지 여기자인 삼중항을 사용하여 빛을 냄으로써 효율을 높이는 방식이 인광 방식입니다. 현재 인광 방식은 레드와 그린 소자에만 적용되고 있으며, 단가가 높고 독점 공급되는 재료를 사용해야 한다는 단점이 있습니다. 이러한 단점을 극복한 것이 TADF 발광 원리입니다.

TADF는 형광 발광 방식에서 소멸되는 삼중항 여기자를 상온의 열에너지로도 더 높은 일중항 에너지 준위로 이동시켜 빛을 내는 방식으로, 삼중항을 활용함으로써 최대한 효율을 높일 수 있는 방식입니다. TADF는 재료비 감소 및 높은 발광 효율로 차세대 발광 재료로 각공 받고 있지만 아직은 연구 개발 중에 있습니다.

 

 

 

1. SK머티리얼즈 제이엔씨가 생산하는 블루도펀트

SK머티리얼즈 제이엔씨는 OLED의 발광층 소재를 책임지는 회사입니다. 현재 발광층은 전자, 정공 이동 및 1차 여기자 생성 역할을 하는 호스트와 최종적으로 원하는 파장의 빛을 발하는 도펀트로 구성되어 있습니다.

디스플레이를 구현하기 위해서는 적합한 파장을 갖는 레드, 그린, 블루가 필요하며 각각에 맞는 호스트와 도펀트 재료들이 사용되고 있습니다. 이중 SK머티리얼즈 제이엔씨는 가장 중요하고, 난이도가 높은 블루 도펀트를 개발하고 생산하는 회사랍니다! 또한 이를 기본으로 하여 고객사의 다양한 기술적 Needs에 대응하여 성능이 개선된 호스트, 주변층들의 개발 및 공급도 가속화하고 있습니다.

 

 

 

2. 블루도펀트의 중요성

블루도펀트를 포함한 블루 소자는 OLED의 번인 현상 방지에 중요한 역할을 합니다. 번인 현상이란, 특정 로고나 이미지를 매우 장시간 정지화면으로 꺼놓는 사용 환경에서 해당 부분의 색상이 틀어지는 현상입니다. 이는 R, G, B 소자 각각의 수명이 다르기에 시간이 흐르면서 휘도, 즉 화면을 통해 전달되는 빛의 변화 정도가 달라서 발생합니다. 레드와 그린 소자에 비해 블루 소자는 수명이 짧기 때문에 시간이 지날수록 레드와 그린은 휘도 변화가 적지만 블루 소자는 상대적으로 크게 휘도가 줄어듭니다. 이렇듯 색마다 휘도의 감소폭이 달라서 초기에 설정해둔 색의 비율이 시간이 지날수록 동일하게 유지되지 않게 되고 이를 방지하기 위해서는 수명이 긴 성능의 블루 소자를 개발, 사용해야합니다. 이 외에도 전체 패널의 밝기를 끌어올리기 위해서도 블루 소자의 고효율화가 매우 중요합니다.

 

 

 

3. SK머티리얼즈 제이엔씨의 차별적 경쟁력

수명과 효율이 좋은 블루 소자를 개발하는 것은 꽤나 난이도가 높은 일입니다. 그 이유는 블루 소자의 높은 방출에너지 때문입니다. 우선, OLED를 구성하는 유기화합물은 많은 원자 간의 결합으로 이뤄져 있고 각 결합마다 여기자 상태에서의 결합에너지 값이 있습니다. 그런데 블루 소자의 발광층에서 방출되는 에너지가 유기화합물의 결합에너지보다 높은 경우에는 결합이 끊어질 가능성이 높아집니다. 에너지가 커서 불안정한 상태에서 빛을 내다 보니 레드와 그린 소자에 비해 블루 소자는 수명이 짧고 동일한 전력에서 효율도 낮은 것이 일반적입니다. 그렇기에 블루 소자의 경우 높은 기술 수준을 요구하고 레드와 그린의 연구와 상용화에 비해 블루는 아직까지 진입장벽이 높은 편입니다.

SK머티리얼즈 제이엔씨에서는 블루의 수명과 효율을 높이기 위해 여러 방면으로 연구를 진행 중입니다. 붕소 화합물 관련 특허권을 다수 보유하고 있어 붕소를 이용해 기존 타입과는 완전히 다른 새로운 타입의 블루 발광 재료를 개발, 생산하고 있습니다. 붕소 화합물을 주요 구조로 하기에 기존의 소재 대비 발광 파장 조절이 용이하고 발광 스펙트럼이 좁아 SK머티리얼즈 제이엔씨의 블루도판트는 광학의 손실이 적은 상태로 빛을 추출할 수 있습니다. 결과적으로 발광 에너지의 효율 개선이 가능해졌고 더 나아가 붕소 화합물을 통한 OLED 재료 개발은 TADF 발광 방식에서도 확장 가능성이 있습니다.

 

 

 

 

 

OLED 소재의 끊임없는 발전을 이뤄나가고 있는, SK머티리얼즈 제이엔씨가 생산하는 OLED 소재에 대한 소개는 여기까지입니다! 소재잡화점은 여러분들이 소재에 대한 궁금증이 해결되는 그날까지 계속될 예정인데요. 다음번에도 소소하지만 알찬 소재 정보를 가지고 오도록 하겠습니다. 오늘도 즐거운 쇼핑이 되셨길 바라며, 이만 폐장하겠습니다. 다들 방문해주셔서 감사합니다🔔