OLED 광색역 경쟁의 핵심 과제인 BT.2020 그린 색좌표 구현이 그동안 PSF(Phosphorescent Sensitized Fluorescence) 구조를 중심으로 전개되어 온 가운데, 순수 인광(PHOLED) 재료만으로도 BT.2020 그린에 도달할 수 있음을 입증한 연구 결과가 발표됐다. 중국 절강공업대학(ZJUT) 연구팀은 4좌 Pt(II) 인광 착체에 마이크로캐비티 구조를 결합해 CIE (0.22, 0.75)의 BT.2020 그린 색좌표와 14.8nm의 좁은 반치폭(FWHM)을 동시에 달성했으며, 관련 논문은 6월 10일 국제 학술지 Science Advances에 게재됐다.
그동안 업계에서는 BT.2020 수준의 고색순도 그린(CIEy 0.73 이상)을 구현하기 위해 MR-TADF 계열의 협대역 형광 도펀트와 이를 감광시키는 인광 센시타이저를 결합한 PSF 구조가 사실상 필수로 인식되어 왔다. 삼성디스플레이가 SID 2026에서 공개한 PSF 기반 기술과 Visionox, Tianma의 PSF 적용 방향이 이러한 흐름을 대표한다. 협대역 인광체 단독으로는 20nm를 넘는 반치폭 탓에 색순도 확보가 어려웠기 때문이다.
연구팀은 새로운 분자 설계로 이 한계를 돌파했다. PtN5N2 화합물은 톨루엔 용액에서 16.4nm의 반치폭을 구현했고, 상부 발광(TE) 소자의 마이크로캐비티가 진동 사이드밴드에 파괴적 간섭을 일으키며 반치폭을 14.8nm까지 추가로 좁혔다. 이는 현재 MicroLED와 QD-LED의 반치폭보다도 좁은 수치다.
PtN5N1·PtN5N2 인광 소재의 EL 스펙트럼, CIE 색좌표 및 분자 구조 (이미지 출처: Science Advances)
소자 성능 측면에서도 주목할 만하다. PtN5N2 기반 TE-OLED는 532nm 발광 피크에서 최대 전류 효율 174cd/A, 전력 효율 202lm/W를 기록했으며, CIE 색좌표는 (0.22, 0.75)로 BT.2020 그린 표준에 근접했다. 특히 수명 측면에서 PtN5N1 소자는 가속 열화 모델 외삽 기준 1,000cd/m²에서 LT90 약 54만 시간을 기록하였다.
* 1,000cd/m² 외삽 기준. 가속 계수(n) 2.14~2.17 적용. (출처: 유비리서치)
다만 수명 수치 해석에는 실제 양산 구동 조건에서의 수명 검증이 추가로 요구된다.
유비리서치는 이번 연구를 BT.2020 그린 구현 경로가 PSF 일변도에서 벗어나 다양화되는 신호로 평가한다. 패널, 재료 업체들은 색순도와 수명, 공정 복잡도 사이에서 서로 다른 트레이드오프를 갖는 복수의 선택지를 확보하게 됐다. 또한 PSF 구조 내에서도 Pt(II) 계열 인광체가 센시타이저로 기능할 경우, 이번에 입증된 99% 수준의 높은 광발광 양자효율과 466~525°C의 우수한 열, 화학 안정성이 장수명 소자 설계에 기여할 수 있을 것으로 분석된다.
이번 성과는 절강공업대학과 Zhejiang Huaxian Photoelectric Technology의 산학협력으로 도출됐으며, 연구팀은 관련 특허(CN202510336036.5, CN202510336057.7)를 출원한 상태다.
차세대 OLED 발광재료 기술 동향과 패널 업체별 서플라이 체인 및 발광 재료 시장 전망은 유비리서치 ‘2026 OLED 발광재료 보고서’에서 상세히 다루고 있다.
유비리서치 노창호 애널리스트(chnoh@ubiresearch.com)
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