LG디스플레이가 최근 개발한 신형 TV패널 올래드.EX(OLED.EX)가 주목 받는 이유는 유기발광 소자에 ‘중수소’를 사용하기 때문이다. 중수소란 수소 ‘동위원소(중성자 수가 다른 원소)’다. 중수소는 일반 수소보다 중성자가 하나 더 많다. 그래서 질량도 2배 정도 크다.

유기발광 다이오드(OLED)는 유기 화합물 층으로 이뤄진 발광다이오드(LED) 반도체 소자다. OLED 소재는 유기물이라 다양한 환경 인자에 따라 변형이 생기고 수명이 주는 단점이 있다.

동위원소로 물질을 치환하면 원자를 포함한 진동에너지가 달라져 다양한 물리화학 변화가 생긴다. 질량이 바뀌기 때문에 운동속도가 달라지고, 확산속도나 반응속도도 늦어진다.

이런 현상이 중수소에서 두드러진다. 중수소는 다른 동위원소와 달리 화학적으로 안정해 핵분열이 발생하지 않는다. 질량 변화에 의한 반응성 변화를 기초로 해 일반 수소보다 안정성을 높일 수 있다.

실제 중수소로 치환된 화합물은 수소와 결합된 화합물보다 더 낮은 영점 에너지와 더 낮은 진동에너지 때문에 기저상태 에너지가 낮아지고, 분자 간 상호작용이 약화돼 박막을 비결정질(원자배열이 불규칙적인 고체물질)상태로 만들 수 있다.

이러면 내열성이 향상돼 OLED 수명이 증가한다고 보고됐다. LGD가 중수소를 사용하는 이유다.

LGD는 중수소로 더 안정되고 밝은 빛을 내는 고효율 소자를 완성했다. LGD는 수소화합물(물·H2O)에서 중수소를 추출하고 있다. 중수소는 수소 원소 6000개당 1개꼴로 극소량만 존재한다. 

오창호 LGD 대형사업부장(부사장)은 29일 제품 미디어행사에서 “OLED 재료에서 중수소를 치환하면 성능과 효율이 개선되는 건 학계를 포함해 이미 잘 알려진 내용인데 상용화 이슈가 있었다”며 “중수소 확보를 해야 치환할 수 있는데 중수소는 전 세계 극소량이기 때문에 확보하는데 어려움이 있었고 실제 4년 정도 걸렸다”고 말했다. 그러면서 “현재 생산 상 이슈는 크게 없다”고 덧붙였다.

OLED.EX의 또 다른 특징은 ‘개인화 알고리즘’이다. LGD 자체 알고리즘이 소자를 제어한다. 알고리즘이 개인 시청 패턴을 학습한 후 3300만개 소자별 사용량을 예측해 에너지 투입량을 조절한다. 더 정교한 색 표현이 가능해진다.
베젤도 65인치 TV기준 6mm대에서 4mm대로 줄여 더 깊은 몰입을 선사한다.

LGD는 내년 2분기부터 OELD.EX를 OLED TV 패널 전 시리즈에 적용할 계획이다. 새해 목표 출하량은 1000만대로 예상하고 있다.

송금종 기자 song@kukinews.com