하이브리드 공정과 PSF 소재의 적합성 입증
Beijing Summer Sprout Technology와 Guangdong Juhua Printed Display Technology 공동 연구팀은 ICDT2026에서 phosphorescent-sensitized MR-TADF(이하 PSF) 소재를 스핀 코팅하여, 진공 열증착(VTE) 소자와 동등한 수준의 효율과 색순도, 수명을 달성했다고 밝혔다. 이번 연구는 잉크젯 인쇄 기반 대면적 RGB OLED 양산을 추진 중인 TCL CSOT의 기술 행보와 맞물려 주목된다.
PSF는 진공 증착 소자에서 고효율, 고색순도와 낮은 롤오프를 동시에 충족하는 기술로 이미 검증됐으며, Visionox가 PSF 소재를 스마트폰용 AMOLED 패널에 적용하기 시작하였다.
이번 연구에서 채택한 소자 구조는 발광층(EML)까지는 스핀코팅으로 형성하고, 전자 수송층(ETL)/전자 주입층(EIL)/음극/캐핑층(CPL)은 진공 증착으로 적층하는 하이브리드 방식이다. 연구팀은 정공 측 3개 층을 스핀코팅으로 형성한 뒤 UV 오존 처리와 230°C 베이킹으로 기판을 전처리하고, EML을 스핀코팅으로 도포한 후 나머지 층을 진공 증착으로 완성하는 공정 시퀀스를 사용했다. EML의 발광 효율과 색순도에 집중하며 양산 가능성을 높인 현실적 접근이다.
하이브리드 공정이 적용된 용액 공정 OLED의 (a) Bottom-emission 및 (b) Top-emission 소자 구조 다이어그램
연구팀이 제작한 PSF 소자는 1,000니트에서 전류 효율 200 cd/A 이상을 달성했다. 기존 폴리머 기반 용액 공정 소자는 물론 진공 증착(VTE) 소자와도 동등한 수준이다. 롤오프 특성 역시 VTE 소자와 사실상 동일한 수준으로 확인됐다. 색역은 조성에 따라 DCI-P3 100%, BT.2020 95% 이상을 만족했다. 수명은 인광 단독 소자 대비 최대 170%를 나타내었다.
인광 OLED 소자 대비 PSF 하이브리드 공정 소자의 동작 수명(LT95) 비교 그래프. 용액 공정(Spin coating)에서도 기존 진공 증착(Evaporation) 소자와 동등하거나 최대 170% 향상된 수명을 입증했다.
TCL CSOT는 10년 이상의 연구 끝에 2024년 11월 우한 5.5세대 라인에서 잉크젯 인쇄 OLED 패널 소량 양산을 개시했으며, 2026년 7월에는 모니터용 27인치 4K 120Hz 잉크젯 OLED 패널 출하를 목표로 하고 있다. 2025년 10월 착공한 광저우 T8 8.6세대 팹에는 약 41억 5,000만 달러를 투자하여 월 22,500매 규모의 잉크젯 OLED 전용 라인이 구축되고 있으며, 2027년 양산을 목표로 한다. TCL CSOT가 잉크젯 공정을 선택한 핵심 근거는 FMM(파인 메탈 마스크) 없이 RGB 화소에 발광 소재를 직접 도포하여 소재 이용률을 90% 이상으로 높이고 설비 투자 비용을 VTE 대비 약 30% 절감하여 제품 경쟁력을 확보하기 위함이다.
스핀코팅과 잉크젯 인쇄는 모두 용액 공정 범주에 속하지만, 잉크젯은 화소 단위의 선택적 도포라는 점에서 스핀코팅보다 공정 난이도가 높다. 잉크젯 공정 고유의 도포 균일성과 건조 제어, 토출 안정성은 별도로 해결해야 하지만, PSF 분자 소재가 용액 내에서 고효율과 고색순도, 낮은 롤오프를 유지할 수 있다는 재료적 근거를 마련했다.
하이브리드 공정 결과는 팹 환경에 직접 이식 가능한 데이터로서 가치를 갖는다. PSF + 저비용 잉크젯 OLED 패널 양산이 FMM 공정 기반의 OLED 공급 구조에 균열을 낼 중국발 원가 혁신이 될지 주목된다.
유비리서치 노창호 애널리스트(chnoh@ubiresearch.com)
QD 소재의 디스플레이 응용 기술 및 산업 분석 보고서
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