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1 목 차 총론 1 Ⅰ. 개황 3 Ⅱ. 디스플레이산업의현황 6 Ⅲ. 디스플레이산업의기술개발동향 1 6 Ⅳ. 디스플레이부품 소재산업의현황분석 2 3 각론 3 5 TFT LCD 3 7 I. TFT LCD 계통도 및 제조공정 3 9 I I. TFT LCD 부품 소재 현황분석 유리기판 액정 B L U 컬러필터 편광필름 L C D D r i v e r I C 7 5 PDP 83 I. P D P 계통도및제조공정 8 5 I I. P D P 부품 소재현황분석 유리기판 I -

2 2. P D P 필터 형광체재료 전극재료 격벽재료 유전체재료 Pr oje cti on 13 1 I. P r o j e c t i o n 계통도 및 제조공정 I I. P r o j e c t i o n 부품 소재 현황분석 M D P 램프 렌즈 스크린 OLED 16 7 I. O L E D 계통도 및 제조공정 I I. O L E D 부품 소재 현황분석 유리기판 발광재료 전하수송물질 봉지재 O L E D D r i v e r I C II -

3 총 론 I. 개 황 1. 디스플레이 산업의 특성 2. 디스플레이 산업의 위상 II. 디스플레이 산업의 현황 1. 디스플레이의 분류 2. 시장동향 3. 업계동향 III. 디스플레이 산업의 기술개발 동향 1. 디스플레이별 기술특성 비교 2. 디스플레이별 기술개발 동향 3. 디스플레이별 기술경쟁력 비교 IV. 디스플레이 부품 소재산업의 현황분석 1. 디스플레이 부품 소재산업의 특성 2. 디스플레이 계통도 3. 디스플레이 부품 소재 현황분석 4. 육성방안

4 Ⅰ. 개황 1. 디스플레이산업의특성 디스플레이 (Displ ay) 란전자기기와사람과의인터페이스장치로써전자기기로부터출력되는전기적정보신호를광 ( 光 ) 정보신호로변환하여인간의시각을통해인식할수있는숫자, 문자, 도형, 화상등의패턴화된정보로표시하는장치를말함 디스플레이산업은정보화, 디지털화가진행되면서매년급성장하고있는산업으로서, 노트북, 모니터등기존수요의지속적인증가와함께디지털 TV, 휴대폰, PDA, PMP, DMB 전용단말기등과같은신규수요의출현이고성장을견인하고있음 디스플레이산업은후방산업으로부터유리기판, 컬러필터, 전극재료등의부품 소재를공급받는동시에, 전방산업인 TV, 휴대폰, 컴퓨터등의핵심부품으로공급되는부품산업의특성을가지고있어, 전 후방산업에많은연관효과를미치는산업임 디스플레이산업의전 후방산업과의관계 - 3 -

5 디스플레이산업은대규모투자가요구되는장치산업으로서규모의경제효과가있으며, 2~3년을주기로호황과불황이반복되어적기투자가매우중요한산업임 디스플레이의제조공정은일반적으로반도체제조공정과유사하여반도체분야에서경쟁력을갖춘한국, 일본, 대만을중심으로치열한경쟁이진행되고있음 2. 디스플레이산업의위상 국내디스플레이산업은일본에비해뒤늦게출발하였으나, 반도체기술과과감한대규모설비투자를바탕으로단기간내에세계적인경쟁력을확보하였음 -TFT LCD 는삼성전자와 LG 필립스LCD 가세계 1, 2위를다투고있고, PDP는삼성SDI와 LG 전자, 일본의마쓰시타가 3강을이루고있는등각디스플레이분야에서세계적인경쟁력을확보하고있음 국내디스플레이산업은 2000 년 28 조 9,900 억원규모에서 2003 년 34 조 6,260 억원규모로증가하였으며, 동기간동안전체제조업에서차지하는비중은 5.1~5.8% 수준임 국내디스플레이산업의생산비중추이 ( 단위 : 십억원, %) 연평균성장률 (00~03) 제조업 (A) 564, , , 전자산업 (B ) 1 1 1, , , 디스플레이 (C ) 28, , , C/A 5.1% 5.8% 5.1% - 비중 C/B 26.1% 30.6% 26.4% - 자료 : 통계청, 광공업통계조사보고서 - 4 -

6 - 디스플레이산업은전자산업내에서 26.1~30.6% 의비중을차지하면서반도체, 무선통신기기와더불어국내 IT 산업을이끌고있음 디스플레이제품중모니터, 컬러TV 는 2005년 9월현재국내 10 대수출품목중 8위와 9위를차지하고있으며, 평판디스플레이도 13 위로크게성장하였음 -모니터, 컬러TV, 평판디스플레이를합한디스플레이의수출비중은 2002년 4.17% 에서 2005년 9월 5.68% 로꾸준히증가하고있으며, 특히평판디스플레이는매년큰폭의수출액증가를보여 2002년 107위에서 2005년 9월현재 13 위까지수출순위가급상승하였음 국내 1 0 대수출품목추이 (MTI 4 자리기준 ) ( 단위 : 백만달러, %) (1~9 월 ) 수출액 순위 수출액 순위 수출액 순위 수출액 순위 집적회로반도체 15, , , ,195 1 승용차 13, , , ,477 2 무선전화기 9, , , ,833 3 선박 9, , , ,879 4 합성수지 4, , , ,714 5 자동차부품 2, , , ,169 6 무선통신기기부품 2, , , ,686 7 모니터 (A) 4, , , ,609 8 칼라TV(B) 1, , , ,459 9 경유 2, , , , 평판디스플레이 (C ) , , 디스플레이 (D = A+ B + C ) 6, , , ,8 05 총수출액 (E) 162, , , ,685 수출비중 (D / E) 자료 : 한국무역협회 - 5 -

7 Ⅱ. 디스플레이산업의현황 1. 디스플레이의분류및응용분야 디스플레이의 분류 디스플레이는크게 CRT 1), 평판디스플레이 (FPD 2) ), 프로젝션 (Projection) 등으로나눌수있음 디스플레이의 분류 1) CRT : Cathode Ray Tube 의약어로음극선관을말하며, 브라운관이라고도불림. 전기신호를전기빔 (Beam) 으로형광면에쏘아빛으로변환하여표시하는장치를말함 2) FPD : Flat Panel Display 의약어임 - 6 -

8 - CRT 는가장오랜역사를가진디스플레이로서, 현재까지도우수한화질, 저렴한가격등으로인해가장많이사용되고있으나, 큰부피와무게로인한이동의제약, 40 인치이상대형화면의구현어려움등으로인해평판디스플레이로대체되어가고있는상황임 - 평판디스플레이는크게자발광형 (Emissive) 과비발광형 (Non Emissive) 으로나눌수있으며, 자발광형은재질자체가발광특성을가지고있는디스플레이로서 PDP, OLED 등이해당되고, 비발광형은별도의광원을필요로하는디스플레이로서 LCD 가대표적임 LCD 와 OLED 의경우구동방식에따라수동형 (Passi ve Matri x) 과능동형 (Acti ve Matri x) 으로나눌수있는데, 수동형은화면표시영역에양극과음극을매트릭스방식으로교차배열하고, 양극과음극이교차되는부분에전압이가해질때빛이발생하는방식이고, 능동형은각화소마다스위치역할을하는 TFT 3) 가위치하여화소단위로 On/Off 시키는방식임 PDP는 방전구조에 따라 AC구동형 ( 간접방전형 ) 과 DC 구동형 ( 직접 방전형 ) 으로 나뉘며, AC구동형은 전극이 절연체로 피복된 구조로 펄스 전압에 의해 구동되며 장수명이 가능한 방식이고, DC 구동형은 전극이 방전공간에 노출되어 있으며, 직류전압에 의해 구동되는 방식임 - 프로젝션은 거울과 광학렌즈를 이용하여 화면의 뒤쪽에서 화면을 향해 투사시키는 방법으로 대형 화면을 구현하는 디스플레이로, 기존에는 CRT 를 이용한 프로젝션이 주류를 이루었으나, 최근에는 마이크로디스플레이 (Micro Display) 를 이용한 프로젝션이 개발되어 큰 폭의 성능개선이 이루어지고 있음 본보고서에서는향후디스플레이시장을주도할 LCD, PDP, OLED 와더불어현재디지털 TV 시장의한축을형성하고있는 Projection 을포함한 4 개디스플레이에대해조사 분석하였음 3) TFT : Th in Fil m Tr ans istor 의약어임 - 7 -

9 응용분야 주요디스플레이기술은각각의특징으로인해고유의주력분야를중심으로시장을형성하여왔으나, 점차시장이중첩되면서경쟁이심화되고있는상황이며, 향후시장에서어떤디스플레이가채택될것인가는성능과가격이크게좌우하게될것임 - 휴대폰, MP3 등소형분야에서는 TFT LCD 가주류를이루고있는가운데, OLED 가점차적용범위를확장하고있으며, 중형분야인모니터분야에서는기존의 CRT 를 TFT LCD 가대부분대체한상황임 - 대형분야인디지털 TV 분야에서는현재까지도 CRT 가시장의주류를차지하고있으나, 대형화, 슬림화등에서유리한 TFT LCD, PDP, 프로젝션 TV 등이치열한경쟁이벌어지면서그수요가확대되고있음 -TFT LCD 는휴대폰, PDA 와같은소형제품에서부터디지털 TV 와같은대형디스플레이에이르기까지다양한분야에쓰이고있으며, OLED 는소형에서, PDP 와 Projection 은대형디스플레이에주로사용되고있는상황임 디스플레이별 응용분야 응 - 8 -

10 2. 시장동향 세계디스플레이시장은 2004년 603억달러규모에서 2008년 908억달러규모로확대되어연평균 10% 이상성장할것으로전망되고있음 -2008년까지 LCD 는 806억달러, PDP는 74 억달러로각각 9.7% 와 15.1% 의성장률을보일것으로전망되고있으며, OLED 는 2004년 321백만달러에서 2008년 2,644백만달러로연평균 70% 가까운급성장을보일것으로예상되고있음 평판디스플레이별 세계시장 전망 ( 단위 : 백만 달러, %) 연평균성장률 (04 ~08 ) LCD 55,745 54,234 63,242 72,196 80, OLED ,244 1,868 2, PDP 4,262 5,144 6,585 7,467 7, 합계 60,328 59,896 71,071 81,531 90, 자료 : Display Search, 2005년 1분기 세계 TV 시장은 2004년 166백만대에서 2009년 216 백만대로연평균 5.4% 의성장률을보일것으로전망되고있음 -CRT TV 는여전히 TV 의주류를이룰것이나소폭감소될것이며, LCD TV 와 PDP TV 는 40~50%, 프로젝션 TV 도 15% 대의성장률을보일것으로전망되고있음 -특히디지털 TV 시장은 2006년독일월드컵과 2008년북경올림픽등을계기로급속하게성장할것으로전망되고있음 - 9 -

11 디스플레이별세계 T V 시장전망 ( 단위 : 천대, %) 연평균성장률 (04 ~08 ) CRT 149, , , , , , Projection 5,848 6,649 8,111 9,316 10,729 11, PDP 2,079 4,131 6,714 10,133 14,145 18, LCD 8,850 16,689 23,827 32,090 42,184 55, 합 계 166, , , , , , 자료 : isupply, 한국일보 ( ) 재인용 주요디스플레이는우리나라를포함하여일본, 대만등아시아 3 개국에서대부분생산되고있으며, 디스플레이산업이대규모투자가요구되고기술장벽이높은점을고려하면이러한추세는지속될것임 - 최근대만의부상과중국의추격으로경쟁이치열해지고있는상황이나, 우리나라는주요디스플레이분야에서높은점유율을보이고있음 국가별세계디스플레이및 T V 시장점유율 ( 단위 : %) 디스플레이 T V T FT L C D P D P O L E D L C D T V P D P T V 한국 일본 대만 중국 기타 합계 자료 : DisplayBank, , 2005년 기준, 당행 재구성

12 3. 업계동향 TFT LCD 업계동향 TFT LCD 의주요생산국은한국, 일본, 대만 3 개국으로, 2000 년이전에는 PC 용 LCD 를중심으로한국과일본이선두경쟁을벌여왔으나, 2000 년이후대만이대규모투자를통해시장점유율을높이면서한국 일본 대만간에선두권경쟁이치열해지고있음 대형 TFT LCD 시장은삼성전자와 LG 필립스 LCD 가치열한선두경쟁을벌이면서세계 1,2 위를차지하고있는가운데, 세계 3,4 위업체인대만의 AUO 와 CMO, 그리고일본의샤프가추격하는양상임 주요 T FT L C D 업체의세계시장점유율 ( 단위 : %) 순위 업체명 점유율 순위 업체명 점유율 1 삼성전자 Quanta LG필립스LCD Sharp AUO Hannstar CMO TMDisplay CPT BOE Hydis 2.1 자료 : Display Search, 일본의 샤프는 2004년 1월 세계 최초로 6 세대 라인을 가동한 데 이어 2006년 10 월 가동을 목표로 8 세대 라인 (2,160 2,400mm) 을 건설중이며, 2007년까지 월 45,000 장의 생산능력을 확보할 예정임 - 삼성전자는일본의소니와합작으로 S-LCD 를설립하고 2005 년 4 월세계최초로 7 세대라인 (1, 870 2, 200 mm ) 에서 TFT LCD 를생산하였으며, 2006 년 4 월가동을목표로월 9 만장규모의 7 세대라인을추가건설할예정임

13 -LG 필립스 LCD 는 2004 년 9 월부터 6 세대라인의양산을시작하였으며, 2006 년상반기양산을목표로 7 세대라인 (1,950 2,250 mm ) 을건설중에있음 -대만업체들은 5 세대라인까지는대규모투자를진행하였으나, 6, 7 세대라인투자에대해서는다소신중한입장을취하고있으며, 중국은 BOE-OT 4), SVA-NEC 5) 등이 5 세대라인양산을시작하면서 LCD 경쟁에뛰어든상황임 삼성전자, LG 필립스 LCD, 샤프등 3 사는대형 LCD TV 용패널생산을위한차세대생산라인에서기판크기를다르게결정하였으며, 이로인해주력 TV 제품의크기가달라세계시장에서의경쟁은더욱치열해질전망임 주요 T FT L C D 업체의차세대라인투자동향 L C D 설비 ( 투입기판크기 : mm ) 6세대 7세대 8세대 TV 의주력인치 삼성 - 1,870 2,200 2,160 2, LG필립스LCD 1,500 1,850 1,950 2,250 na Sharp 1,500 1,800-2,160 2, 자료 : 삼성경제연구소, ) 중국비오이그룹 (BOE Technology Group Co., Ltd.) 은 2003 년 1 월하이닉스반도체의 LCD 부문을인수하여비오이하이디스 (BOE Hydis) 를출범시켰으며, 2003 년 6 월비오이그룹과비오이하이디스는각각 50%, 25% 를출자하여비오이오티 (BOE OT) 를중국에설립하고 5 세대라인을가동중에있음 5) SVA-NEC : 중국 SVA사와 일본 NEC 가 2003년 11 월 합작설립한 TFT LCD 생산회사

14 PDP 업계동향 PDP 업계는한국의삼성SDI 와 LG 전자, 그리고일본의 Matsushita 가세계출하량의 80% 이상을차지하면서 3강체제로재편되고있음 주요 P D P 업체의수급전망 ( 단위 : 천장 / 월 ) 1 Q 05 2Q 05 (E ) 3Q 05 (E ) 4 Q 05 (E ) 1 Q 06 (E ) 2Q 06 (E ) 삼성SDI LG전자 Matsushita FHP Pioneer Formosa CPT 오리온PDP 합계 ,014 1,074 1,134 자료 : Daiwa, 업계최초로월생산량 20 만대를초과한삼성 SDI 는 4 면취 6) 기준으로 25 만장 (6 면취전환시총 31 만장규모 ) 의생산능력을보유하고있고, 추가로신규라인을검토중에있음 - LG 전자는 2005년 9월세계최초로 6 면취공법을적용한 A3 라인 (4 기라인 ) 을가동하여월 31 만장규모의생산능력을확보한상황이며, 8 면취공법으로전환시최대 35 만장까지생산능력확충이가능한상황임 -Matsushita 는월 17 만장수준의생산능력을갖추고있으며, 2006년상반기까지단계적으로생산능력을확충하여총 42만장의양산체제를 갖출 예정임 6) 다면취공정은한장의유리기판에서여러장의패널을제조하는공정임

15 -일본의 NEC 는 2004년초 PDP 사업부문을 Pioneer에매각하였으며, Fujitsu 는 2005년초 FHP 7) 의보유지분을 Hitachi 에매각함으로써사실상 PDP 부문에서철수하였음 - 대만의 CPT 와 Formosa 가 PDP 패널을생산하고있으나, 시장점유율은미미하여큰영향력을행사하고있지는못한상황임 Pr oje cti on 업계동향 프로젝션 TV 는 대형화가 어려운 CRT TV 를 대신하여 대형 TV 시장에 진입하였으나, PDP 와 LCD 의 부상으로 점차 경쟁력을 잃을 것으로 전망되었음 - 그러나, 화면확대시화질이떨어지는 CRT 방식의프로젝션 TV 에서성능이개선된 LCD, DLP 8), LCoS 9) 등마이크로디스플레이를채용한프로젝션 TV 가출시되면서예상밖의성장세를보이고있음 현재 TI 의칩을이용한 DLP 방식의프로젝션 TV 가주류를이루고있는가운데, 소니, JVC 등은 LCoS 방식의프로젝션 TV 도출시하고있음 국내삼성, LG 그룹의경우 LCD 와 PDP 등평판디스플레이솔루션을모두가지고있는반면, 일본업체의경우는대체로 LCD 또는 PDP 가운데하나의솔루션을가지고있으며, 특히 PDP 패널을생산하고있지않은소니, 샤프, 엡손등을중심으로프로젝션 TV 에적극적으로대응해가고있는상황임 7) FHP(Fujitsu Hitachi Plasma Display Ltd.) : 후지쓰와히타치의 PDP 제조합작회사 8) DLP : Digital Light Processing 의약어로, 반도체상에구현된미세한거울들이영상신호에따라반사각도를조절하여이미지를구현하는기술임 9 ) LCoS : Liquid Crystal on Silicon 의약어로, 실리콘칩위에액정패널을결합한기술임

16 OLED 업계동향 OLED 업계는크게유기재료부문과패널부문으로구분되며, 유기재료는 Kodak( 미 ), Idemi tsu( 일 ), Dupont( 미 ) 등이, 패널에서는삼성 SDI, Ri Tdi spl ay, Pioneer 등이주도하고있음 -OLED 는타디스플레이에비해상대적으로진입장벽이높지않은편으로, 대기업뿐만아니라중소기업의참여도활발한편임 삼성SDI, RiTdisplay, Pioneer, Univision, LG 전자등상위 OLED 업체가세계시장 ( 출하량 ) 의 85% 가까이차지하고있으며, 출하량기준으로대만의 RiTdisplay 가 1위를차지하고있으나, 매출액에서는삼성SDI 가 1위를차지하고있음 2005 년상반기주요 O L E D 업체점유율 ( 단위 : %) 출하량기준매출액기준 순위 업체명 점유율 순위 업체명 점유율 1 RiTdisplay( 대 ) 삼성SD I 삼성SDI RiTdisplay( 대 ) Univision( 대 ) Pioneer( 일 ) Pioneer( 일 ) Univision( 대 ) LG전자 LG전자 7.4 기타 16.4 기타 12.9 합계 합계 자료 : Displaybank, 분기 현재상용화된 OLED 는대부분수동형 (PM) OLED 이나, TFT LCD 제조시설을보유하고있는업체를중심으로능동형 OLED 시장에진출하고있어향후에는대형화와저소비전력에유리한능동형 (AM) OLED 시장이활성화될것으로전망되고있음

17 Ⅲ. 디스플레이산업의기술개발동향 1. 디스플레이별기술특성비교 디스플레이의성능을평가하는주요특성으로는화면크기, 동작전압, 소비전력, 응답속도 10 ), 휘도 11), 시야각 12), 색재현성 13), 수명등이있으나, 모든특성에서앞서는기술은없는상황으로각각차별화된성능특성을나타내고있음 -TFT LCD 의경우동작전압및소비전력이낮고색재현성이우수한반면, 응답속도가늦고시야각이좁은단점을갖고있으며, PDP는상대적으로응답속도가빠르고시야각이넓으며대형화에용이한반면, 동작전압및소비전력은높은단점을갖고있음 -OLED 는소비전력, 응답속도, 휘도등에서우수한특성을나타내고있으며, 두께와무게도줄일수있고특히 Flexible 기판까지사용할수있어차세대디스플레이로각광받고있으나, 수명이짧고, 습도와산소에민감한단점을갖고있음 10) 응답속도 : 동영상을표시하는경우휘도특성이입력신호에대해어느정도지연되는가를나타내는지표 11) 휘도 (Brightness) : 단위면적당밝기. 휘도가높을수록화면은밝고, 특히밝은곳에서도보기쉬움 12) 시야각 (Viewing Angle) : 화면의콘트라스트, 휘도, 색등의화질이보는각도에따라변화하는경우화면을볼수있는각도의범위 13 ) 색재현성 : 디스플레이가구비하고있는표시색의색상, 채도, 명도의표현능력을나타냄. 색재현범위가넓을수록채도는높게되고재현할수있는색의영역이넓어짐

18 - 프로젝션의경우기존 CRT 소자를이용한방식에서는대화면구현시화질이다소떨어졌으나, 마이크로디스플레이소자를채택하면서화질, 시야각등에서도큰개선이이루어지고있음 디스플레이별성능비교 응답속도 시야각 수명 해상도 소비전력 대형화 두께 TFT LCD PDP Projection OLED 주 : ( 매우 우수 ), ( 우수 ), ( 보통 ), ( 개선요망 ) 그러나기술개발이꾸준히지속되면서디스플레이간에성능상의격차는갈수록좁혀지고있는상황임

19 2. 디스플레이별기술개발동향 TFT LCD 기술동향 TFT LCD 는 크게 대화면화, 광시야각, 응답속도, 친환경화 등을 향상시키기 위한 기술개발이 진행중이며, 이와 더불어 원가절감을 위한 노력이 지속되고 있음 년 10 월 LG 필립스 LCD 의 55 인치 LCD 개발로시작된대화면구현경쟁은 2004년 10 월샤프사의 65 인치 LCD TV 개발, 2005 년 3 월삼성전자의 82 인치 LCD TV 개발로이어지면서업체간경쟁이치열하게진행되고있음 -LCD 의시야각은 PVA 14), IPS 15), FFS 16 ) 등의기술을통해상당부분개선되었으며, 응답속도의경우액정에가해지는전압을순간적으로 Overdrive하는방법등을통해개선시키고있음 - LCD 의핵심부품중하나인백라이트는현재 CCFL 17) 이주로사용되고있으나유해물질금지에대한규제조치확대와원가절감을위해 EEFL 18), LED 를채택하기위한다양한기술이개발되고있음 14) PVA : Patterned Vertical Alignment 의약어임 15) IPS : In-Plane Switching 의약어임 16 ) FFS : Fr ing e Fie l d S w itching 의약어임 17) CCFL : Col d Ca thod e Fl ou rs ce nt La m p 의약어로, 냉음극형광램프로불림 18) EEFL : Ex te rna l El e ctrod e Fl ou r scent Lam p의약어로, 외부전극형광램프로불림

20 PDP 기술동향 PDP 는가격경쟁력을높이기위한공정기술의개선노력과더불어대화면화, 고효율화, 고화질화등을위한연구개발이지속되고있음 - LG 전자는 2003년 10 월 76 인치 PDP 를개발하였으며, 삼성전자도 2004년 1월 80 인치 PDP 개발, 2005년 3월 102인치 PDP 개발하면서대화면구현경쟁이치열하게진행되고있음 - 소비전력을낮추기위한고효율 PDP 개발은고효율방전모드개발, 격벽구조개선, 고효율형광체개발, 구동최적화등에서진행되고있음 일반적으로 PDP 는소비전력이높은것으로알려져있으나셀의밝기에따라소비전력이변하기때문에백라이트가항상켜져있는 LCD 에비해커다란차이는없는수준임 Pr oje cti on 기술동향 프로젝션은광학엔진의구현방식에의해크게 CRT 방식, 마이크로디스플레이방식으로나뉨 - 기존의 CRT 방식의프로젝션은대화면구현시화질저하가심하였으나, LCD, DLP, LCoS 등마이크로디스플레이를이용한프로젝션이등장함에따라큰폭의성능개선이이루어졌음 향후디지털 TV 시장의주력기술로전망되는 LCD 와 PDP 와의경쟁에서우위를확보하기위해프로젝션은이들기술보다저렴한가격과대형화면구현을위한기술개발이진행되고있음

21 프로젝션은작은화면을크게확대하여대화면을구현하는원리를이용한디스플레이로서, 작은먼지도크게확대되어화면에영향을끼침에따라이를방지할수있는기술과생산관리가중요한사항임 OLED 기술동향 OLED 는 LCD, PDP 등다른디스플레이대비응답속도, 전력소모, 색재현성등의기술특성이우위에있으나, 습도에대한높은민감성, 청색발광소재의짧은수명, 대형기판적용의어려움등으로인해시장확대가예상보다는늦어지고있는상황임 OLED 는구동기술에따라수동형과능동형으로나누어지는데, 수동형은대형화가어렵고소비전력이높은반면양산이용이하며, 능동형은화질이우수하고대형화가용이한반면 TFT 제작공정이필요하여제조비용이높은단점을지니고있음 - 수동형 OLED 는 휴대폰, PDA, MP3 플레이어 등 소형 디스플레이용으로 시장이 형성되고 있으나, 능동형 OLED 는 아직까지는 양산화가 미진한 상황임 OLED 는발광이일어나는유기물질에따라저분자 OLED 와고분자 OLED 로나눌수있으며, 저분자 OLED 의원천기술은 Kodak( 미 ) 사가, 고분자 OLED 의원천기술은 CDT( 영 ) 사가보유하고있음 OLED 는외부에서유입되는산소나수분에의해발광물질및전극물질이산화되기때문에이를방지하기위한봉지기술이요구되며, 봉지기술은 OLED 의수명에크게영향을끼침

22 3. 디스플레이별기술경쟁력분석 TFT LCD 에서한국은세계최대의 82 인치 TFT LCD 개발과공정기술우위를앞세운차세대생산라인에대한선행설비투자에힘입어신제품개발능력과생산기술경쟁력에서세계최고수준을 유지하고 있음 - 다만, 생산능력에서는대만이한국과비슷한 40% 의세계시장점유율로한국과치열한경쟁을벌이고있는상황임 -한편, TFT LCD 의소재 부품자급도에서한국이일본대비 70% 수준으로매우취약한수준이며, 대만은한국보다도더열위한수준임 국가별 T FT L C D 패널기술경쟁력 신제품개발능력 소재 부품자급도 생산기술경쟁력 종합경쟁력 한국 일본 대만 자료 : 당행 실태조사 PDP 에서한국은세계최대의 102 인치 PDP 개발로신제품개발능력에서가장앞서있고, 생산기술경쟁력에서도일본을능가하고있으며, 대만은한국 일본에비해상당히열위한수준에머물러있는상황임 국가별 P D P 패널기술경쟁력 신제품개발능력 소재 부품자급도 생산기술경쟁력 종합경쟁력 한국 일본 대만 자료 : 당행 실태조사

23 - 한국은세계최초의싱글스캔 (Single Scan) 기술개발, 다면취기술적용등일본에비해신제품개발및생산기술경쟁력에다소앞서고있는상황이나, 소재 부품의자급도는 80% 수준으로다소취약한실정임 표준화된제조공정이없어양산수율이중요한 OLED 의경우한국은 PM OLED 에서일본에비해높은시장점유율을차지하면서생산기술경쟁력에서앞서고있으나, 대만과는거의대등한수준임 - 반면, 일본은 LCD, PDP 분야에서한국에뒤쳐진경험으로인해 OLED 분야에서의기술유출을꺼리고있으며, 소재 부품에서의우위를바탕으로대형화에유리한 AM OLED 에주력하여상용화에앞서고있음 OLED는대부분의원천기술을해외업체가보유함에따라소재 부품자급도가매우낮은상황이며, 향후시장활성화에대비하여원천특허기술에대응할수있는응용기술개발에주력해야할것임 국가별 O L E D 패널기술경쟁력 신제품개발능력 소재 부품자급도 생산기술경쟁력 종합경쟁력 한국 일본 대만 자료 : 당행 실태조사 완제품형태인프로젝션 TV 에서는한국이일본과대등한기술경쟁력을보유하고있으나, 마이크로디스플레이, 램프등프로젝션패널핵심부품은원천기술부족에따른국내생산업체가전무하여전량수입되고있는상황임

24 IV. 디스플레이부품 소재산업의현황분석 1. 디스플레이부품 소재산업의특성 부품 소재산업은해당산업의경쟁력을결정짓는핵심요소로서, 디스플레이부품 소재산업은차세대성장동력으로주목받고있는우리나라의디스플레이산업의경쟁력을결정짓는중요한산업임 경쟁의 패러다임이 부품 소재 중심으로 전환되면서, 부품 소재 산업의 발전이 뒷받침되지 않고서는 지속적인 대외의존이 불가피하며 경제발전이 어렵게 됨 부품 소재산업은특정분야에활용되는것이일반적이나, 새로운용도의제품개발또는생산공정의혁신을통해급속한시장확대를꾀할수있는산업이기도함 반도체의경우부품 소재의원가비중이 20% 내외인반면, 디스플레이는부품 소재의원가비중이 60% 에달해상대적으로부품 소재의원가경쟁력이디스플레이의가격경쟁력을결정하게되는중요한위치에있음 디스플레이산업은기판의대형화로인해부품 소재의사용량이반도체에비해 5~10 배나많으며, 이로인해디스플레이업체는해외업체보다는국내업체를통해부품 소재를공급받고부품 소재업체와클러스터를형성하여물류부담을줄이고자하는노력을하게됨

25 2. 디스플레이계통도 TFT LCD 는 2장의유리기판사이에액정이주입된패널과, 패널에부착된구동IC와각종회로소자가부착된 PCB 를포함한구동회로부, 백라이트유닛 (BLU) 및이를포함한구조물로구성됨 T FT L C D 의계통도 PDP 는전극, 유전층, 보호층이형성되어있는유리상판과, 어드레스전극, ITO 19 ) 투명전극, 유전층, 격벽, 형광체등이형성되어있는유리하판, 그리고밀봉된두기판내부에방전기체가채워져있는구조임 P D P 의 계통도 19) ITO : Indium Tin Oxide 의약어임

26 프로젝션은광학엔진, 구동회로부, 스크린등으로구성되며, 핵심부품인광학엔진은투사렌즈, 조명광학계, 램프등으로구성됨 프로젝션의 계통도 OLED 는일반적으로음극, 다층유기박막, 양극의구조를가지고있으며, 다층유기박막은전자수송층 (ETL), 정공수송층 (HTL) 및발광층 (EML) 으로구성되나, 소자특성의개선을위해전자주입층 (EIL) 과정공주입층 (HIL) 이추가로형성되기도함 O L E D 의계통도

27 3. 디스플레이부품 소재현황분석 ( 1) TFT LCD 부품 소재의현황분석 전량수입에의존하고있는액정과원재료의해외의존도가높은유리기판, 컬러필터, 편광필름등이선진국대비 1~3 년, BLU 는 6 개월정도의기술격차를보이고있으나, 드라이버 IC 는대등한수준임 T FT L C D 부품 소재의기술격차 선진국대비기술격차 ( 년 ) 유리기판 액정 BLU 컬러필터 편광필름 드라이버 IC 자료 : 당행실태조사 국내에서생산되고있지않은액정은국책과제로 ( 주 ) 동진쎄미켐, 삼성전자, LG 필립스 LCD 등이공동개발중이며, 그외의부품 소재는국내업체와해외업체로부터공급받고있음 부품 소재 유리기판 액정 BLU 컬러필터 편광판 DDI (Display Driver IC) 자료 : 당행작성 T FT L C D 부품 소재업계동향 업계동향 - LCD용 유리기판업체로는 코닝, 아사히유리, NEG 등이 있으며, 삼성코닝정밀유리는 삼성전자, LG필립스LCD에제품공급 - M e rc k ( 독 ), C hi s s o( 일 ) 2 개사가세계시장의 9 0% 가량 공급 - 동진쎄미켐 등이공동개발중이나, 국내생산업체는없는 상황임 - 국내 LCD 패널업체는국내에서 전량 BLU 공급받고 있음 - B LU 의부품중램프, 프리즘시트등은해외의존도가높은편임 - To ppan( 일 ), D N P( 일 ), L G필립스L C D 등이 세계시장 장악 - 국내수요는 대체로자급하고 있으며, 원소재도 국산화가 진척됨 - 국내업체 (L G 화학, 에이스디지텍 ) 와 일본업체 ( 니토덴코, 산리츠 ) 가 국내 시장을분점 - 삼성전자는 대부분자급 - LG 필립스 LCD 는 LG 와 OKI( 일 ) 의합작회사인루셈으로부터공급받을예정

28 타디스플레이에비해구조가복잡한 TFT LCD 는프리즘시트, 컬러필터등을사용하지않는부품개발과공정개선을통해원가절감을꾀하는한편, 특성이우수한액정, BLU, 컬러필터등의성능향상도추진되고있음 T FT L C D 부품 소재기술동향 부품 소재 기술동향 유리기판 - 유리기판제작법으로 Fusion법, Float법이사용됨 - 유리기판의대형화, 슬림화, 경량화에대응되는공정개발요구 - TFT LCD용 액정은 Merck( 독 ) 사가 대부분의 특허를보유 액정 - 응답속도, 시야각 개선을 위해액정화합물의 배합 합성기술, 분자구조 설계, 시야각 보상기술등이 개발되고 있음 BLU - 고휘도를위해램프효율개선, 부품의효율적배치등의기술개발 - EEFL, LED 등의광원채택및프리즘리스도광판개발 컬러필터 - 선택반사형콜레스테릭액정공법, 잉크젯프린팅법등의신공법개발 - 컬러필터소재개선및컬러필터없는 (Color Filter Less) LCD 개발 편광판 - 대형편광필름제조기술, 시야각향상기술, 광학성능기술의개발 - 위상차필름, 저반사필름, 표면반사방지필름등개발 DDI - 드라이버 IC의 Fine Pitch화, 소형화, 다채널화기술개발 자료 : 당행 작성 ( 2 ) PDP 부품 소재의현황분석 PDP 의 경우 선진국 대비 국내생산업체가 없는 유리기판은 3 년, 원재료의 해외 의존도가 높은 PDP 필터와 전극재료는 1 년 미만의 기술격차를 보이고 있으나, 국산화가 이루어진 형광체재료, 격벽재료, 유전체재료 등은 대등한 수준임 P D P 부품 소재의기술격차 선진국대비기술격차 ( 년 ) 유리기판 PDP필터 형광체재료 전극재료 격벽재료 유전체재료 자료 : 당행실태조사

29 PDP 부품 소재중 형광체재료, 격벽재료 등은 대부분 국내제품이 사용되고 있으며, 유전체재료, PDP 필터 등도 점차 국내제품의 채택 비중이 높아지고 있음 - 유리기판의 경우에는 국내생산업체는 없으나, 일본업체가 국내에 생산시설을 구축중에있어 수급 안정화에도움이 될 전망임 부품 소재 P D P 부품 소재업계동향 업계동향 - 아사히글라스, NEG가 세계시장의 90% 이상 점유 유리기판 - PDP 용유리기판을생산하는국내업체는없는상황이며, 아사히글라스와 상고방 ( 프 ) 은 구미에생산공장을 각각 신축중임 PDP필터 - 기존에는일본업체가세계시장을장악하였으나, 삼성코닝, LG화학, SK C 등국내업체도 30% 수준의세계시장점유율차지 형광체재료 - Kasei, Nichia 등은주로 Matsushita에공급 - 삼성SD I, L G 화학이생산하며, 거의대부분국산화됨 - ITO재료는닛코머티리얼즈가 국내시장의 70% 를 공급하고 있으며, 전극재료 국내업체로는삼성코닝이생산하고있음 - Ag 전극은 D upo nt, T aiy o I nk 등이생산하고있으며, 국내제품의채용율 은 높지 않음 격벽재료 - 휘닉스PDE, 대주전자재료 등이양산화하고 있음 유전체재료 - 기존에는 Asahi Glass, Noritake 등일본업체가국내시장을장악 - 휘닉스PDE, 대주전자재료등이개발 생산 자료 : 당행 작성 PDP 는대형분야에서 TFT LCD 와의경쟁이심화됨에따라소다라임 (Soda Lime) 유리적용, 통합기능필름사용, ITO Target 재사용등원가절감을위한기술개발이진행되고있음 부품 소재 P D P 부품 소재기술동향 기술동향 유리기판 - 열처리에대한안정성, 두께및평탄도확보를위한공법개발 - 원가절감을위한소다라임유리채택, 얇은두께의유리기판등의개발 PDP필터 - 원가절감을 위한필름타입 필터 개발, 필름기능 통합등의 개발 형광체재료 - 가시광선으로의높은변환효율을갖는형광체개발 - 낮은휘도 ( 적색 ), 잔광시간 ( 녹색 ), 열화및변색 ( 청색 ) 개선 전극재료 - I TO 대체투명전극개발및 I TO T arg e t 재사용연구 - 경제적인 Ag전극형성법개발 격벽재료 - 기존 Sand-Blasting 방식에서 Etching 방식의확대적용 - 무연 (Pb-free) 재료개발 유전체재료 - 수입된원재료의자체조성설계를통한생산 - 무연 (Pb-free) 재료개발 자료 : 당행 작성

30 ( 3 ) 프로젝션부품 소재의현황분석 프로젝션의경우에는대부분의부품 소재를수입해사용하고있는실정으로 DLP(Digital Light Processi ng), 램프, 스크린등이선진국대비 4 년이상, LCD, LCoS, 렌즈등은 2 년미만의기술격차를보이고있음 P r o j e c t i o n 부품 소재의기술격차 선진국대비기술격차 ( 년 ) LCD DLP LCoS 램프렌즈스크린 자료 : 당행실태조사 DLP, LCoS 등마이크로디스플레이패널은국내에서생산되고있지않아전량수입에의존하고있으며, 램프, 렌즈, 스크린등도일부국내업체에서개발이시도되고있으나상용화실적은미미한상황임 - 프로젝션은 TFT LCD, PDP 등에비해시장불확실성이높고해외업체대비기술격차가커부품 소재의국산화가어려운상황임 프로젝션부품 소재업계동향 부품 소재 MDP (Micro Display Panel) 램프 렌즈 스크린 자료 : 당행작성 업계동향 - 국내업체중 MD P 를생산하는 업체는 없는상황임 - LCD MDP는 Epson, Sony에서, DLP용 DMD은 TI에서, LCoS MDP는 JVC, Sony, MDC, SpatiaLight 등에서 생산하고 있음 - Ph ili ps, O s ram, M ats us hi ta 3개사가세계시장을 주도 - 국내에서는 생산되지않아 전량 수입하고있음 - Sekinos, Young Optics, Carl Zeiss 3개사가 국내 MD 프로젝션 TV용 투사렌즈의대부분을 공급 - 삼성테크윈, 세코닉스 등이 MD 프로젝션 TV용투사렌즈 샘플 제작 - DNP, Toppan 등일본업체가 프로젝션 TV용스크린 시장을 주도 - LG 화학이 CRT 프로젝션 TV 용스크린을생산중이며, MD 프로젝션 TV 용 스크린은개발중

31 프로젝션은 CRT 방식에서 LCD, DLP, LCoS 등을이용한마이크로디스플레이방식으로전환되고있는것이큰특징임 -최근관심이높아지고있는 LCoS 는우수한특성에비해안정적인수율을확보하고있지못한것이단점이며, 프로젝션의수명을늘리기위해서램프의수명을연장하기위한기술개발이이루어지고있음 프로젝션부품 소재기술동향 부품 소재 기술동향 - LCD : 수명및명암비개선, 개구율향상을위한 MLA 탑재등 MDP - DLP : SD급 DMD 를 HD 급으로개선시켜주는 SP기술등보완기술개발 - LCoS : 안정화된생산공정기술확립램프 - 전극간격최소화, 램프수명연장, 원가절감을위한기술개발렌즈 - 원가절감을위해사용되는렌즈수를줄이기위한기술개발 - Diffuser 방식에서 Wide Angle 방식확대적용스크린 - 휘도, 명암비, 미세 Pi t c h 화, 대형화를위한기술개발자료 : 당행작성 ( 4 ) OLED 부품 소재의현황분석 OLED 의경우발광재료, 전하수송물질과같은소재분야에서선진국대비 1.5 년정도의기술격차를보이고있으며, 유리기판, 봉지재, 드라이버 IC 등은 1년미만의격차를보이고있음 O L E D 부품 소재의기술격차 선진국대비기술격차 ( 년 ) 유리기판발광재료전하수송물질봉지재 DDI 자료 : 당행실태조사

32 OLED 의경우드라이버 IC 를제외한주요소재를해외업체에의존하고있는실정으로, 일부부품 소재의국산화가진행중에있음 O L E D 부품 소재업계동향 부품 소재 유리기판 발광재료 전하수송물질 봉지재 DDI (Display Driver IC) 업계동향 - 지오마텍, 아사히유리등일본업체에서세계수요의 90% 이상생산 - 신안에스엔피에서 PM-OLED용 ITO 전극물질증착유리기판생산중 - 이스트만코닥, 이데미츠코산, UDC, 머크등이세계시장을주도 - 그라쎌 ( 국내 ) 이적색, 녹색발광재료를생산하고있음 - 이스트만코닥 ( 저분자 OLED), CDT( 고분자 OLED) 가원천특허를보유 - L G화학등이일부물질개발 생산중임 - 메탈캔은 NHK Spring( 일 ) 이주로공급하고있으며, 상신이디피, 태진정공등국내업체들도납품시작 - 글래스캔은선에이 ( 일 ), 나노닉스 ( 국내 ) 가선도하고있음 - OLED용 DDI업체는기존 LCD용 DDI 업체들이대부분임 - 솔로몬시스텍 ( 대 ), 오키전기 ( 일 ), 파이오니어 ( 일 ) 등이제품을개발중 - 국내업체로는 삼성전자, 매그나칩반도체, 리디스테크놀로지, 엘디티등 이있음 자료 : 당행 작성 OLED 는소재의특성을향상시키고양산을위한기술개발이진행중이며, 특히청색발광재료의수명향상에주력하고있음 O L E D 부품 소재기술동향 부품 소재 기술동향 유리기판 - 평활도향상, 표면불순물제거를위한생산기술연구 - 유리기판대형화 ( mm이상 ) - 저분자 물질 : 형광재료 다층박막에서 인광재료다층박막으로 발광재료 - 고분자물질 : 단층발광재료에서인광고분자구조로 - 저분자발광재료는기술의안정화로양산화단계이나, 고분자물질은 양산화단계에 이르지 못함 전하수송물질 - 계면접착력, 열적안정성, 전하이동도최적화 - 기존전하수송물질의대체물질개발 봉지재 - 기존메탈캔에서글래스캔의사용확대 - 유리기판의가공사이즈확대, 가공정밀도향상등 DDI - AM OLED는출력전류 차이에 따른색조 차이 보정기술적용 (Display Driver IC) - 저소비전력 회로구현 자료 : 당행 작성

33 4. 육성방안 ( 1) 국내디스플레이부품 소재산업의 S WOT 분석 국내디스플레이부품 소재산업의강점은세계적경쟁력을갖춘국내디스플레이업체의보유로풍부한수요기반을갖고있을뿐만아니라, 디스플레이산업의클러스터화추세로국내에위치한국내업체의입지가강화될것으로전망됨 반면, 국산화된부품 소재의경우에도원재료는해외에의존하는등핵심부품 소재의해외의존도가높고, 국내대기업의수직계열화추세로인해전문중소기업의시장진입이어려워지는약점이있음 부품 소재산업은경쟁력을갖출경우독과점할수있는가능성이있으며, 신제품출시및적용분야의확대등을통해다각화가가능한기회요인을지님 그러나, 디스플레이업체들이원가절감을위해부품 소재의사용량을줄이기위한기술개발에힘쓰고있고, 해외기업의국내생산거점확보에따른국내기업의입지축소는위협요인으로작용할전망임 국내디스플레이부품 소재산업의 S W O T 분석 강점 (S t r e n g t h ) 약점 (W e e k n e s s ) - 국내디스플레이업체의수요기반풍부 - 클러스터화추세에따른국내기업의입지여건강화 - 국내대기업의참여 - 핵심 부품 소재의해외의존도 높음 - 수직계열화에 따른전문 중소기업의 시장 진입의어려움 - 해외 대형업체와의경쟁 기회 (O p p o r t u n i t y ) 위협 (T h r e a t ) - 경쟁력확보시 국내시장 독과점의가능성 - 사업다각화의 가능성 - 패널업체의소재사용량절감기술개발 - 가격인하요구 - 해외기업의국내생산거점확보 - 장기간의연구개발에따른위험부담 자료 : 당행작성

34 ( 2 ) 국내디스플레이부품 소재산업육성방안 선택과집중을통한핵심부품 소재개발 -핵심부품 소재의개발에는오랜기간의연구개발이필요하여위험요소가큰만큼, 고부가가치창출과수입대체효과가큰품목을중심으로산 학 연이협력을통해핵심기술을개발해야할것임 - 자체연구개발능력이부족한중소부품 소재업체의기술확보를위해대학, 출연연구소등이보유하고있는기술의이전을적극추진해야할것임 신뢰성평가및인증기능강화 -전문부품 소재업체가제품개발에성공하더라도실제제품공급에는오랜시간이소요되는만큼, 공인기관의신뢰성인증을통해패널및세트업체로하여금국산부품 소재의채용을유도함으로써부품 소재업체의시장진입을촉진해야할것임 부품 소재업체의클러스터입주지원 -세계각국은디스플레이산업의경쟁력강화를위해대규모산업단지인클러스터를추진중으로, 국내의경우에도탕정, 파주등을중심으로클러스터화가진행되고있음 -클러스트화는디스플레이패널이대형화되면서증가하고있는물류비용을절감할수있고, 부품 소재업체와패널업체, 그리고세트업체간의정보교환과협력강화를통해디스플레이의경쟁력을가져올수있는만큼, 부품 소재업체의클러스터입주를지원해야할필요성이있음

35 부품 소재분야의전문기술인력양성 -최근이공계기피등으로인해적정한수준의기술인력수급에대한우려가높아지고있으며, IT, BT 등차세대산업에의관심으로인해부품 소재연구인력이부족할가능성이있음 -따라서, 지역별, 대학별로특화하여육성지원할필요성이있으며, 정부의개발과제수행시전문가현황등을실태조사를통해인력수급계획에반영해야할것임 수급구조의수평적구조로의개선 - 국내디스플레이산업은대기업을중심으로수직계열화되어가고있어전문부품 소재업체의시장진입이어려워지고있음 - 부품 소재업체와호혜적인파트너십을구축하고, 대기업과전문업체간기술협력및인력교류를확대해야할것임 해외선발업체의국내투자유치확대 -단기간내에기술확보나국산화가어려운품목에대해서는선진기업과의제휴및국내투자유치를이끌어내야할것임 -해외선발업체의유치를통해국내업체와의경쟁을통해기술개발을촉진시키고, 원활한수급에도움을줄것이며, 투자기업이보유한핵심기술이국내에내재화될수있도록여건을조성해야할것임 핵심부품 소재국산화를위한장기육성책마련 -부품 소재육성을위해세제혜택이나병역특례등정책적인지원에힘기울여야할것이며, 기술로드맵을통해기술개발방향을제시하고정부주도의개발프로젝트에반영해야할것임

36 각 론 TFT LCD PDP Pr oje cti on OLED I. TFT LCD 계통도및제조공정 II. TFT LCD 부품 소재현황분석 I. PDP 계통도및제조공정 II. PDP 부품 소재현황분석 I. Projection 계통도및제조공정 II. Projection 부품 소재현황분석 I. OLED 계통도및제조공정 II. OLED 부품 소재현황분석 개요구동원리 3. 계통도 4. 제조공정 1. 유리기판 2. 액정 BLU 컬러필터 5. 편광필름 6. LCD Driv er IC 1. 개요 2. 구동원리 계통도제조공정 1. 유리기판 PDP 필터형광체재료 4. 전극재료 격벽재료유전체재료 1. 개요 구동원리계통도 4. 제조공정 MDP 램프 3. 렌즈 4. 스크린 1. 개요 2. 구동원리 계통도제조공정 1. 유리기판 발광재료전하수송물질 4. 봉지재 5. OLED Driv er IC

37 T FT L C D I. TFT LCD 계통도 및 제조공정 1. 개요 2. 구동원리 3. 계통도 4. 제조공정 II. TFT LCD 부품 소재 현황분석 1. 유리기판 2. 액정 3. BLU 4. 컬러필터 5. 편광필름 6. LCD Dr i v er I C

38 I. TFT LCD 계통도및제조공정 1. 개요 TFT LCD 는 초박막 액정표시장치 (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 의 약자로, TFT Array 와 컬러필터 사이에 고체와 액체의 중간상태인 액정 (LC : Liquid Crystal) 을 상하가 서로 90 나 270 비틀리도록 주입하고 상하 유리판의 전극에 전기적 신호를 인가하여 액정분자의 배열을 변화시킴으로써 명암을 발생시켜 숫자나 영상을 표시하는 디스플레이 장치로서 노트북 PC, LCD TV 및 컴퓨터 모니터, mobile 이동기기 등에 이용되고 있음 TFT LCD 는트랜지스터를구성하는고체물질의종류에따라 a-si, Poly-Si으로분류되며, Poly-Si는 LPTS 와 HTPS 로나뉨 T FT L C D 의종류및특징 구분장점단점 Poly-Si a-si -대형화면 구현이용이 -제조공정 용이 - 저소비전력, 고응답속도 LTPS 20) -고집적화가능 -고해상도구현 HTPS 21) -높은구동속도 - 응답속도느림 - 시야각좁음 -제조공정난해 -a-si에비해고가 -구동전압높음 - 대형화불리 20) LTPS( 저온폴리실리콘 ) : Low Temperature Poly-Silicon 21) HTPS( 고온폴리실리콘 ) : High Temperature Poly-Silicon

39 2. 구동원리 TFT LCD 는크게 TFT LCD 패널, 구동회로 Unit, BLU(BackLight Unit) 등으로구성됨 -TFT LCD 패널은구동회로 Unit 로부터전달받은각화소의신호에따라 BLU 로부터투영된빛을제어하여컬러영상을표현함 - 구동회로 Unit 는표시장치에나타내야할자료를각화소로분해하여 TFT LCD 패널에신호를보내는역할을함 -BLU 는표시장치에나타나는컬러화소의광원역할을함 BLU 에 있는 형광 Lamp로부터 밝기가 균일한 평면광이 발생되어 TFT LCD 패널로 들어가고, LCD Driver IC로부터 입력된 신호전압이 TFT LCD 패널에 전달됨 - TFT LCD 패널에 전압이 전달되면 빛이 차단되어 액정을 통과하지 못하고, 전압이 전달되지 않으면 빛은 통과됨 -전압의 크기에 따라 액정의 배열 상태가 달라지고, 배열 상태에 따라 통과되는 빛의 양도 조절됨 T FT L C D 의구동원리 액정을통과한빛은 R, G, B 세종류의컬러필터가부착된 TFT LCD 패널의각화소를통과하게되고, 통과한빛의양이 LCD Driver IC 로부터입력된신호전압에따라조절되어, 여러종류의문자와도형및컬러영상을표시하게됨

40 3. 계통도 TFT LCD 는 화면 영상을 구현하는 TFT LCD 패널, TFT LCD 구동전압을 각 화소마다 인가하는 구동회로 Unit, 밝기가 균일한 평면광을 만드는 BLU 로 나뉠 수 있음 - TFT LCD 패널은 BLU 에서 나오는 빛을 투과하게 하는 액정, RGB 화소에 의해 TFT LCD 의 색 구현을 해주는 컬러필터 등의 부품으로 구성됨 - 구동회로 Unit 는 TFT LCD 패널의 표시창에 글자나 이미지 등의 영상이 표시될 수 있도록 해당되는 전기신호를 표시창으로 보내주는 LCD Driver IC, 인쇄회로기판인 PCB 등으로 구성되어 있음 -BLU 는 광원으로 사용되는 Lamp, 광원에서 나오는 빛을 분사시키는 도광판, 빛의 손실을 막아주는 반사시트 등의 부품으로 구성되어 있음 T FT L C D 구성요소

41 4. 제조공정 TFT LCD제조공정은크게 TFT공정, 컬러필터공정, 액정공정, 모듈공정등네단계로나눌수있음 TFT 공정은액정에신호를전달하거나차단하는스위칭 (Switching) 소자인 TFT 를배열한기판을제조하는공정임 컬러필터공정은컬러자료를표현할수있는컬러화소를배열한기판을제조하는공정임 액정공정은 TFT 공정에서만들어진 TFT Array기판과컬러필터공정에서만들어진컬러필터기판사이에액정셀을형성하는공정임

42 모듈공정은각공정에서제작한 TFT LCD 패널과 LCD Driver IC, BLU 등을하나의 T FT LCD 모듈로조립하는공정임

43 I I. TFT LCD 부품 소재현황분석 1. 유리기판 ( 1) 개요 유리기판은 TFT LCD 패널구성요소인 TFT Array 와 컬러필터 에부착되는기판으로 TFT LCD 패널의핵심소재임 -일반적인유리기판속에있는알칼리성분이 TFT 기능을저하시키기때문에 TFT LCD 용유리기판은알칼리성분이거의없는무알칼리유리를사용함 - 유리기판은육안으로는구분이불가능할정도의평탄한표면과열에의한변형이없어야하는등의고품질의특성이필요함 L C D 패널에서의유리기판

44 ( 2 ) 기술동향 유리기판 제조시 실리카, 알루미나와 같은 원료를 용해성형하는 가공기술이 가장 중요하고, 유리기판 제품은 유리표면 품질이 정밀해야하며 열에 의한 변형이 없고, 고온에서도 유리 품질을 유지할 수 있는 내열성이 강한 특성이 요구됨 -유리기판 제작 공법은 타 공정 대비 표면 품질이 매우 우수한 fusion 법 22) 이 60% 정도 사용되고 있고, 나머지는 float 법 23) 이 사용되고 있음 TFT LCD 패널이 대형화됨에 따라 유리기판도 대형화, 슬림화, 경량화되는 특성이 요구되고 있고, 이를 위해 fusion 법과 같은 새로운 공정법 및 우수한 성형, 가공 기술 등 많은 기술개발과 투자가 진행중에 있음 - 유리의 밀도를 줄여 패널의 무게를 줄이고 유리 두께를 0.5mm 이하로 균일하게 하여 경량화된 유리를 제조하는 방법 등의 기술개발이 이루어지고 있음 -유리기판이 TFT LCD 제조 공정중 고온 처리 공정에서 필요한 열에 대한 내열성과 각종 부식성 화학물질에 대한 내화학성의 특성을 가지도록 하는 공정기술의 개발이 이루어지고 있음 유리기판 공정상 열처리에 의한 수축과 팽창을 감소시키고, 원가절감을 위한 유리기판 형성방법의 개선이 필요하며, 가공공정의 정밀화 및 완전 자동화를 이룰 필요가 있음 - 유리기판산업은 장치산업이기 때문에 생산성이 높은 공정 및 설비개발이 중요함 2 2 ) fusion 법은코닝사 ( 미국 ) 에의해개발된공법으로중력에의해서녹은유리를밑으로내려서공기이외에는기판유리표면에닿는부분이없어서연마공정이필요없는방법 2 3 ) float 법은 녹은 유리를 흘려보내 밀어내서 미리 용해되어 있는 금속맥 속을 서서히 지나가게하므로불순물이발생, 이를 제거하기 위한 연마공정을 하여 유리를 제조하는 방식임

45 ( 3 ) 업계동향 세계유리기판시장은삼성코닝정밀유리가시장점유율 1위이며, 그뒤를코닝 ( 미 ), 아사히유리 ( 일 ), NEG( 일 ), NH 테크노 24) ( 일 ) 등의업체가차지하고있음 - 삼성코닝정밀유리는용해성형을할수있는용해로를포함한전공정을국내에가지고있으며최고수준의가공기술력을바탕으로세계시장의약 30% 정도점유하고있음 - 코닝 ( 미 ) 은 fusion 공법의원천기술을가지고있으며, 약 28% 정도의세계시장점유율을달성하고있음 -아사히유리( 일 ) 는 float 공법의원천기술을가지고있고, 2005년하반기부터 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 에유리기판을가공공급하고있음 -NEG( 일 ) 는 2003년부터 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 에유리기판을가공공급하고있음 유리기판관련국내업계동향 유리기판제조업체 L C D 패널제조업체 한국삼성코닝정밀유리 LG 필립스엘시디 ( 주 ), 삼성전자 ( 주 ) 아사히유리 LG 필립스엘시디 ( 주 ), CMO( 대만 ) 일본 NEG LG 필립스엘시디 ( 주 ), AUO( 대만 ) 자료 : 당행실태조사 N H 테크노삼성전자 ( 주 ), CMO( 대만 ) 외국 TFT-LCD 유리기판업체들이 TFT-LCD 유리기판생산과관련, 가공공정부터단계적으로국내에진출하고있음 -NH테크노( 일 ) 는 2005년 6월경기도평택현곡산업단지에 2만 6800평규모의 TFT-LCD 유리기판생산공장건설을시작함 24) 호야와니폰시트글라스 (NSG) 의합작사

46 -쇼트디스플레이글라스( 독 ) 는 2008년까지충북오창과학산업단지내 TFT LCD 유리기판생산라인을구축할예정임 TFT LCD 유리기판은유리기판을제조하기위한고난이도의생산공정과대규모의설비투자가필요하므로기술및시장진입장벽이매우높음 -현재까지대만업체들이유리기판제조에시도했지만전부상용화에실패하였음 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내유리기판의기술수준은선진국대비 85% 정도이며, 기술격차는원천기술의경우 1년의차이가나고있음 -기술요소중가장열위에있는부분은소재자급도로선진국대비 50% 에불과하며, 유리기판을제조하기위한원천기술은 80% 를차지하나코닝 ( 미 ) 사와아사히유리 ( 일 ) 사가유리기판제조기술에대한특허를가지고있음 -유리기판의원료가되는실리카등의무기재료는대부분외국으로부터수입하고있는실정임 -생산기술면에서는미국등선진국과대등한수준임 유리기판의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 80 소재자급도 50 생산기술 90 인적자원 90 종합 85 자료 : 당행 실태조사 1 년 코닝 ( 미 ) 사및아사히유리 ( 일 ) 가원천기술을가지고있음

47 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내유리기판제조업체의가공기술이나제조기술은선진국과동등한수준이나, 소재의해외의존도가크고, 코닝 ( 미 ) 사및아사히유리 ( 일 ) 등이원천기술을가지고있어서원천기술개발에대한장벽이높음 유리기판의원료가되는실리카등의원천소재를유리기판에사용할수있도록가공된것을수입하고있음 육성방안 단기적 육성방안 -불필요한 공정을 감소하여 원가를 절감하고, TFT LCD 패널 제조업체에 적기에 유리기판을 공급할 수 있도록 해야 하며, 새로운 대형 유리기판 개발 공정을 통해 원천 특허를 피하는 등의 접근 방법의 다양화가 필요시 됨 -수율 안정화 및 공정 합리화 등을 통한 가격경쟁력 확보에 많은 노력을 기울이고 생산성이 높은 공정 개발 및 환경친화적인 유리기판 개발이 중요함 중장기적육성방안 - 유리기판은대규모의시설투자비와연구개발비가필요한제품이므로다양한금융지원을통해시설투자에소요되는대규모의자금을지원하여유리기판생산업체를육성하는것이필요함 - 유리기판에사용할수있도록원천소재를가공하는업체를육성하고, 산 학 연의공동연구개발을통해유리기판제조원천기술을개발하여기술경쟁력을확보하여야할것임

48 2. 액정 ( 1) 개요 액정은 TFT LCD 패널에서 TFT Array 와 컬러필터 Array 사이에위치하여인가된전압에따라액정분자의배열이변화함으로써 BLU 에서나오는빛을차단하거나투과하는역할을함 - 액정은 TFT LCD 의적용모드에따라 TN 25) 모드용, PVA 26) 모드용, IPS 27) 모드용으로나뉠수있음 액정은온도영역이넓고점성이낮은특성을가지는액정조성물에 TFT LCD 패널의요구특성에맞는특성조절성분인액정화합물을첨가하여제조되므로 TFT LCD 패널에사용되는액정은일반적으로 10~20 가지이상의단일액정화합물 28) 을배합하여제조함 ( 2 ) 기술동향 국내에서는제일모직 ( 주 ), ( 주 ) 코오롱등의회사에서액정의국산화에관심을갖고액정재료개발및생산에대한연구를진행하였으나, Merck( 독 ) 사가보유한액정재료특허를극복해야하는기술적어려움으로실행하지못하고있는실정임 -액정의개발은수집종의단일액정화합물을개발하고조성비에맞춰혼합하는작업의연속으로조성비율에따라경우의수가기하급수적으로늘어나고그때마다품질이달라지기때문에적어도 5년이상의 2 5) TN(Twisted Nematic) : 보상필름을사용하여시야각을항샹시키는방법 2 6) PVA(Patterned Vertical Alignment) : 액정의초기방향을수직방향으로배열하고액정의아래에있는상하판의전자를모두일정하게 patterning 하여시야각을향상시키는방법 2 7) IPS(In-Plane Switching) : 배향이 horizontal 하고한쪽기판에두개의전극을가지고구동하여액정은평면위에서회전하게되고이로인해서광을투과하기도하고차단하는방법으로시야각을향상시키는방법 2 8) 단일액정화합물은분자량이 300~500 정도이고기다란막대모양의분자구조를가지는유기물질로서, 분자구조에따라액정의특성이달라짐

49 꾸준한투자가필요함 -이를극복하고자국내에서는 ( 주 ) 동진쎄미켐에서 2002 년부터신규사업으로액정재료개발을위한팀을구성하여연구기자재, 배합설비등을구축하여액정재료개발을수행하고있음 T FT L C D 액정재료의국내기술동향 구분개발내용진행상황상용화시기 TN-TFT 용도액정 VA-TFT 용도액정 IPS-TFT 용도액정 자료 : 당행 실태조사 저전압과고속응답을구현하고 Co ntr ast 비및시야각을개선함동작온도범위개선및저전압, 고속응답구현함 저전압과고속응답을구현하고 Co ntr ast 비및시야각을개선함 개발중 2008 년상반기 ( 예정 ) 개발중 2008 년상반기 ( 예정 ) 개발중 2008 년상반기 ( 예정 ) 현재국내에서개발중인액정재료는응답속도가느려동화상구현이어렵고소비전력이크며, 시야각이좁다는단점이있어, 이를개선하기위한기술개발이이루어지고있음 - 단일액정화합물의배합기술, LCD 패널특성을조절하는액정화합물의분자구조설계및합성기술, PVA 와같은시야각보상기술등의기술개발이진행중임 - 또한 TFT LCD 의잔상과어른거림으로인한표시성능의저해를억제하기위해단일액정화합물을일정비율로혼합하여정제하는방법을개발하려는노력이계속되고있음 ( 3 ) 업계동향 Merck( 독 ) 사와 Chisso( 일 ) 사가세계액정시장을거의독점 (90%) 하고있는가운데, DIC( 일 ) 사, Sli-Chem( 중 ) 사등도참여하고있음 -현재세계 1위인 Merck( 독 ) 사는액정산업의선두주자이나최근에 1980 년대중반개발된액정의특허가종료되면서신규액정생산업체의추격을받고있는실정이지만 현재세계시장수요의약 65% 정도점유하고있으며새로운액정의

50 개발및액정조성물배합기술의개발을통해계속하여특허를갱신하고있음 -Chisso( 일 ) 사는 1980 년대중반에개발된벤젠계열의단일액정화합물에대한특허가종료되면서신규액정생산업체의추격을받고있지만현재까지세계 2 위를유지하고있음 -DIC( 일 ) 사는주력제품을단순메트릭스용액정으로국한하고있음 -그밖에 Asahi Denka( 일 ) 사, Sli-chem( 중 ) 사등이액정을생산하고있으나, 단순메트릭스 TN-LCD 와 STN-LCD 용액정으로일본및중국등에소량판매하고있음 국내에서는액정을생산하는업체가전무하였기에 Merck( 독 ), Chisso ( 일 ) 사로부터전량수입에의존하고있음 - Merck( 독 ) 사는액정생산공장을경기도평택시포승공단에설립하여 2003년부터생산을시작하였으나국내에서는단순한배합공정을거쳐완제품을생산하는체계를갖고있음 - ( 주 ) 동진쎄미켐에서는산업자원부부품 소재기술개발사업국책과제로삼성전자 ( 주 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ) 등과공동으로 TFT LCD 용액정재료개발을진행하고있으며 2008 년 1월까지 HDTV 용 TFT LCD 에적용가능한액정재료개발을목표로하고있음

51 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내액정의기술수준은선진국대비 80% 정도이며, 기술격차는 3 년정도차이가나고있음 - 기술요소중가장열위에있는부분은소재자급도와원천기술로선진국대비 50% 에불과하며, TFT LCD 용으로사용되는단일액정재료물질의상당부분은 Merck( 독일 ) 사와 Chisso( 일 ) 사가특허를대부분보유하고있는실정임 액정의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 50 소재 자급도 50 생산기술 90 인적자원 80 종합 80 자료 : 당행 실태조사 3 년 Merck( 독 ) 사, Chisso( 일 ) 사가액정재료물질특허를대부분보유함 ( 5) 과제및육성방안 과제 액정은 Merck( 독 ) 과 Chisso( 일 ) 가 원천기술에 대한 특허를 대부분 보 유하고 있어 국내 업체가 액정재료를 국산화하는데 상당한 어려움이 있음 -TFT LCD 용 액정에 사용되는 단일액정의 상당부분이 1980 년대 초반에 개발되어 특허가 등록되어 있어 2005년경 종료될 예정이나, 특허 보유 업체들은 특허가 만료되더라도 새로운 액정 재료 물질의 개발 등으로 계속하여 특허를 갱신해나가고 있음

52 육성방안 단기적육성방안 -기존의액정구동방식에적용되는액정재료를개발하고이를상용화할수있는국내의액정제조업체의수를증가시킴 -액정관련전문연구인력을양성하여국내중소기업에관련노하우를전해줄수있도록고급기술인력의국내활용방안이마련되어야함 -TFT LCD 의다양한특성을만족시키는액정재료물질의개발을위해 TFT LCD 패널업체와액정제조업체간의기술, 인력, 개발자금지원을포함하는전략적인파트너쉽구축이요구됨 중장기적육성방안 -액정제조업체들이원천특허를피하기위해새로운액정재료및액정화합물의분자구조설계와합성기술을개발할수있도록정부의적극적인지원대책이필요함 -부품 소재개발전문중소기업의개발소요기간단축을위해대기업과긴밀히협력할수있는시스템을구축하여선진국의선행기술을파악하고중소기업에액정관련기술을제공하는전문연구기관이설립 운영되도록정부와대기업의지속적인참여와관심이필요함

53 3. B LU ( B a ck Li g h t U ni t) ( 1) 개요 액정디스플레이장치인 LCD 는자체적으로발광을할수없기때문에그후면에광원을두어 LCD 화면전체를균일하게밝혀주는별도의장치가필요한데, 이때빛을제공하여주는장치를 BLU(Back Light Unit) 라고함 29) -BLU 는정밀가공금형및사출기술, 광학패턴설계등을복합적으로응용한 LCD 모듈의핵심부품임 BLU 는 일반적으로 램프, 도광판 (LGP; Light Guide Panel), 반사판 (Reflector Sheet), 확산판 (Diffuser plate), 프리즘시트 등의 부품으로 구성됨 B L U 의 구조 29) BLU 는크기에따라모니터, TV 등에사용되는중ㆍ대형 BLU, 휴대폰, PDA 등에사용되는소형 BLU 로나눌수있으며, 본원고에서는중ㆍ대형 BLU 에국한함

54 B L U 구성부품의기능 부품기능 램프도광판으로빛을공급하는역할을함 도광판램프에서입사된빛을균일한평면광으로변환시켜줌 반사판 확산판 프리즘시트 도광판하단부로빠져나오는광을전면으로반사시키고, 도광판후면으로부터빛의손실을막아주는역할을함 도광판을통해입사되는빛을확산, 산란시켜전체화면에서의휘도를균일하게하는기능을함 여러각도에서올라오는광을프리즘형상의피치와각도로일정한방향으로바꾸어정면휘도를높여주는역할을함 ( 2 ) 기술동향 BLU 의연구개발은고휘도화, 저가격화를목표로이루어지고있음 BLU 생산업체들은 BLU 의고휘도화를위하여램프의효율성향상, 백라이트구성부품들의효율적배치등휘도를높이기위한연구개발을활발히진행중임 - 20 인치이상의 LCD TV 용 BLU 는에지방식 30) 으로고휘도를구현하는데한계가있어대부분직하방식 31) 을채택하고있음 -복수개의 CCFL 32) 을직하방식으로배치하는구조에서사용램프를 CCFL 에서 EEFL 33) 로전환된제품이출시되고있음 30) 에지방식은반사패턴이인쇄된도광판을두고냉음극형광램프가가장자리에위치하는방식으로생산성은높으나, LCD 가대형화될수록전체적인휘도의균일성이나빠지는단점이있음 31) 직하방식은확산판의후면에수개의형광램프를일렬로배치하는방식으로에지방식보다휘도를높이고균일도를개선한방식이나, 램프의수가늘어나므로전력소모가증가하고가격이높아지는단점이있음 32) CCFL(Cold Cathode Fluorescent lamp) : 냉음극형광램프로현재 BLU 에서광원으로쓰이는램프 33) EEFL(External Electrode Flourescent Lamp) : 외부전극형광램프로 CCFL 보다휘도가 60% 이상뛰어나며, 에너지효율이높고수명이긴램프

55 ㆍ현재 BLU 의광원으로사용되는 CCFL 은 1개당하나의인버터가필요한데반해, EEFL 은단일인버터로다수개의 EEFL 의연결이가능해원가를절감할수있고, 휘도가밝아전력소모량을줄일수있는장점이있으나, 40인치이상의대형 LCD TV 용에서는신뢰성에대한검증이필요한것으로알려짐 -또한, 차세대 BLU 광원으로유력한 LED 에대한연구개발이진행중임ㆍLED는 CCFL 대비높은수명, 높은색재현성, 저전력소모, 수은을사용하지않는친환경성제품등의장점을가지고있어 CCFL 을대체할수있을것으로주목받고있음 BLU 의핵심부품인도광판은초기에는주로인쇄패턴방식 34) 을통해생산되었으나, 무인쇄형도광판 35), 프리즘리스도광판등이개발되어원가절감및시트기능의복합화연구개발이활발히이루어지고있음 BLU 의경우조립생산에대한기술적인진입장벽은낮은편이나, 필름조립공정등생산공정이수작업에의해이루어지고있어안정적인수율을확보하는것이중요함 34) 인쇄패턴방식 : 도광판표면에유기안료를입혀인쇄하는방식으로가공공정과인쇄및부식공정으로구분되어시간과비용이늘어나고품질도저하되는단점이있음 35) 무인쇄형도광판은도광판표면에미세홈 (groove) 패턴가공을수행하여인쇄과정을생략하면서도도광판의광학적특성을향상시킬수있는공법으로스탬퍼 (Stamper) 방식, 에칭 (Etching) 방식, 레이저가공등이있으나, 초정밀가공기술의발전으로양산성이우수한스탬퍼방식이대세를이루고있음

56 ( 3 ) 업계동향 세계적으로 TV 용 LCD 패널을생산하는국가는한국, 일본, 대만등 3국으로 BLU 는대부분자국내 BLU 생산업체를통하여공급받고있음 최근 TFT-LCD 등디스플레이산업의비약적인성장에따라세계 BLU 시장은연평균 20.7% 의견실한성장이전망되고있음 B LU 세계시장규모 ( 단위 : 백만달러 ) 연평균증가율 4,618 6,618 8,587 11,028 11,700 11, % 자료 : Displaybank, 국내 LCD 패널제조업체는삼성전자 ( 주 ) 와 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 의양분화체제로서, 국내에서전량공급받고있는상황임 -삼성전자( 주 ) 는 ( 주 ) 우영, 한솔LCD( 주 ), 태산엘시디 ( 주 ), ( 주 ) 디에스엘시디, ( 주 ) 이라이콤등에서 BLU 를공급받고있으며, -LG 필립스엘시디 ( 주 ) 는희성전자 ( 주 ), ( 주 ) 원우정밀, 희성정밀 ( 주 ), ( 주 ) 엘앤에프, 레이젠 ( 주 ) 등으로부터 BLU 를공급받고있음 국내주요 B L U 생산업체별점유율현황 (2004 년매출액기준 ) L C D 패널 제조업체 B L U 업체 점유율 (% ) ( 주 ) 우영 30 삼성전자 ( 주 ) 한솔LCD( 주 ) 30 태산엘시디 ( 주 ) 20 기타 (( 주 ) 디에스엘시디, ( 주 ) 이라이콤등 ) 20 희성전자 ( 주 ) 5 0 ( 주 ) 원우정밀 20 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 희성정밀 ( 주 ) 10 ( 주 ) 엘앤에프 10 기타 ( 레이젠 ( 주 ) 등 ) 10 자료 : 당행 실태조사

57 현재 대부분의 BLU 생산업체들은 CCFL 을 사용한 BLU 를 생산하고 있음 - EEFL 을 적용한 BLU 는 해리슨 - 도시바 ( 일 ), NEC( 일 ) 등이 개발에 성공하여 상용화하였으며, 국내에서는 희성전자 ( 주 ), 우리이티아이 ( 주 ) 에 의해 국산화가 이루어져 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 에공급되고있음 - Stanley 전기 ( 일 ) 와 SANKEN 전기 ( 일 ), 삼성전기 ( 주 ) 등이 LED 를 적용한 BLU 개발을 진행 중임 2004년 국내 시장규모만 7,000 억원에 이르는 프리즘 시트는 그동안 3M( 미 ) 이 독점공급해 왔지만, LG 전자 ( 주 ) 가 개발하여 LG 필립스 엘시디 ( 주 ) 에 납품하고 있음 - SKC( 주 ), ( 주 ) 두산전자 BG, ( 주 ) 코오롱 등의 국내업체들도 프리즘 시트를 개발완료하여 승인을 추진중임 국내 BLU 시장은몇몇대형 BLU 업체들의과점상태가지속되고있으며 LCD 제조업체의 1차협력업체로등록되지못하거나, 중대형 BLU 제품을생산하기위한대규모투자가어려운중소업체들의경우시장진입에어려움을겪고있는상태임 - 일반적으로 BLU 제품개발은 BLU 제조업체와 LCD 패널제조업체간의협력체제를통해이루어지고있으며, 특히가격경쟁력확보를위한지속적인 BLU 부품개선연구가강화되고있어신규업체에대한시장진입장벽이높다고할수있음

58 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내 BLU 의기술경쟁력은가공기술등생산기술면에서는선진국보다우위에있으나, 원천기술및소재자급도부문에서열세인바, 전체적인기술력은선진국대비 95% 수준이고, 기술격차는 0.5년정도뒤져있는것으로파악됨백라이트유니트의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 =100) 기술격차기술격차요인원천기술 90 생산기술부문은소재자급도 70 앞서있으나, 생산기술 년원천기술 ( 특허 ), 인적자원 100 기초소재분야는약간열위함종합 95 자료 : 당행실태조사 BLU 원가에큰비중을차지하는램프, 프리즘시트등핵심부품대부분이국산화가이루어졌으나, 아직까지는품질저하및공급부족으로수요의상당부분을수입에의존하고있는실정임 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내 BLU 수요의대부분을국내에서자급하고있는상황으로국내자립기반이확고히갖추어져있으나, 공급초과상태를보이고있어업체간에경쟁이심화될가능성이있음 BLU 의주요핵심부품인램프, 프리즘시트등은국산화가이루어졌으나, 신뢰성미확보등의이유로제품에채택되지못하는경우가발생하는바, 소재 - 부품 - 세트업체간의긴밀한공동협조체제가시급함

59 육성방안 단기적육성방안 -BLU 의가격경쟁력우위를점하기위해서는도광판의가격인하가가장핵심이며, 이를위한사출기술개발과적용을위한연구개발이지속적으로이루어져야할것임 -LCD 모듈라인의중국이전으로모니터용 BLU 라인의동반이전이활발히진행중인바, 국내 BLU 업체들은고부가제품인 TV 용 BLU 에집중해야할것임 -또한, 국내 BLU 의공급과잉이우려되는바, 국내 BLU 업체들은국내시장에만의존하지않고, 해외진출을통해새로운수요처를발굴하고수출비중을높이기위한적극적인노력이이루어져야할것임 중장기적육성방안 - TFT LCD 의대형화에따른 LCD TV 시장확대가예상됨에따라대형 LCD TV 용 LED BLU 기술이 BLU 사업의핵심요소로부각되고있는바, 중장기적으로 BLU 의경쟁력을높이기위해서는방출열의제거를위한방열설계, BLU 전면의휘도균일도를위한광확산기술등타외국업체대비혁신적인신기술개발, 제조방법의차별화등기술적우위에힘써야할것임 -국내 BLU 의국산화가완료된핵심부품의상용화를위해서는국가정책사업으로소재산업육성을위한인프라를확충해야함ㆍ품질확보를위한신뢰성센터를구축하고신소재발굴을위한테스트장비, 연구인력지원등국가차원의장기적이고지속적인지원이있어야함ㆍ또한, 국내세트업체들이신뢰성을확보한국내핵심부품을우선적으로채택하여세트경쟁력과부품경쟁력의동반상승을유도하도록국가적인인센티브정책을마련해야할것임

60 4. 컬러필터 ( 1) 개요 컬러필터는백라이트유니트 (Back Light Unit) 에서나오는백색가시광선을 RGB 화소에의해컬러색광으로변환시켜주는얇은필름형광학부품으로 LCD 에서컬러를구현하는필수부품임 L C D 패널구성도 컬러필터 구조

61 컬러필터주요원재료 주요원재료정의 Color Resist Black Matrix Column Spacer Red, Green, Blue 픽셀을형성할때사용되는유기안료가분산된감광성액체로컬러필터의가장중요한핵심소재임 백라이트의빛이 RGB 화소부분만을통과하고, 화소사이나트랜지스터및배선부분등색상을조정할수없는부분의광투과를차단함과동시에외부로부터의광을차단하여대비비를향상시키는역할을함 두기판사이의 GAP 을일정하게유지시키기위한기둥형성에사용되는감광성액체임 Over Coat 컬러층의평탄도개선을위해사용되는감광성또는열경화성액체임 컬러필터는예전에는 STN 36) LCD 용이대부분을차지하였으나, LCD 패널의대형화, 고급화를계기로 TFT LCD 용이주력이되고있음 LCD 패널업체들은 TFT Arr ay 와 컬러필터 를각각별도로제작하고이두기판을합착한후액정주입, 모듈공정을통해 TFT LCD 패널을생산하고있음 고품질의컬러필터는투과율과대비비 (Contrast Ratio) 가높아야하며, 막의균일성이유지되어야함 - 또한, 공정시에컬러필터가겪게되는열적, 화학적과정에대한저항성이우수해야하고, 빛과열에노출되는환경에서도안정적으로작동해야하는신뢰성등의기술적인특성이요구됨 36) STN(Super Twisted Nematic) : 액정에사용된초기제품으로전력소모가크고색감도떨어져저가의 LCD 제품에주로쓰임

62 ( 2 ) 기술동향 컬러필터 제조에 사용되는 공법은 전착법, 인쇄법, 염색법, 안료분산법 등이 있으며, 최근 컬러필터 제조에는 거의 안료분산법이 사용되고 있음 -최근 LCD 패널의 대형화 추세에 따라 선택반사형 콜레스테릭 액정 공법 37), 잉크젯프린팅법 38) 등 새로운 생산공법이 개발되고 있으며 공정수 를 16 단계에서 3 단계로 낮추어 제조시간 단축을 통한 가격경쟁력을 높이고 있는 추세임 ㆍ선택반사형 콜레스테릭 액정 공법과 잉크젯프린팅법은 현재 양산화 공정에는 채택되지 않았으나, 2006년 하반기에는 상용화될 것으로 예상됨 컬러필터의 주요 원재료인 Color Resist, Black Resist 39) 등의 소재 가격 인하 한계로 인하여 제조 원가를 줄이기 위한 제조 공정기술의 개선이 이루어지고 있음 -잉크젯 핵심 재료 및 공정기술, 프린팅 방식의 칼라필터 공정기술, 비접촉식 배향막 및 공정기술 등과 같은 제조 공정기술이 개발되고 있음 LCD 패널이대형화됨에따라액정디스플레이화면색깔은컬러필터와백라이트의영향을많이받기때문에, 컬러필터의휘도, 대비비 (Contrast Ratio), 고색재현율화 ( 高色再現率化 ) 등의기술적인특성이요구되고있는실정임 3 7) 선택반사형콜레스테릭액정공법은화상의선명도를높이기위해광이컬러필터에서흡수되지않고반사되도록한후 recycle 시킴으로써광이용효율을높이는기술임 38) 잉크젯프린팅법은기존의성숙된컴퓨터프린터및잉크기술을적용하여컬러필터를생산하는기술로서기존의공법에비해생산공정의대폭간소화가가능함 39) Black Resist : Black Matrix 를형성시키는흑색안료가분산된감광성액체임

63 -특히 TV 용컬러필터에서는 CRT 와동등또는그이상의색재현성, 포토스페이서를사용한좁은셀간격에의한고속응답성등의기술이확보된상태임 LCD 패널의대형화에따라휘도, 명암비, 시야각등에서새롭게요구되는성능을만족시키기위해서컬러필터타입을노트북 PC, 모니터, 휴대폰등에서는 TN 40) 방식, 넓은시야각을제공해야하는대형 TV 등에서는제조공정이복잡한 IPS 41) 나 VA 42) 방식을적용하고있음 컬러필터성능개선을위해서 Color Resist, Over Coat, Black Resist, Column Spacer와같은소재도개선이이루어지고있음 -Color Resist는안료의미립화와분산안정화, Over Coat 는신규 Binder합성, Black Resist는고감도화와안료고농도화, Column Spacer는기계적감도를향상시키는방향으로개선되고있음 삼성전자 ( 주 ) 는 컬러필터를 제거한 32인치 TV 용 LCD 패널을 개발하 여, 2006년 하반기 중에 양산할 계획인 바, 동 제품은 컬러필터를 채택하지 않았기 때문에 향후 설비투자의 대폭감소와 재료비 절감, 공정시간 단축이 기대됨 - 기존의 LCD 는 컬러필터를 이용해 화소 하나를 적ㆍ녹ㆍ청색의 세공간 으로 구분한 뒤 각 공간에서 나오는 빛의 양을 혼합해 색상을 표현하는 공간적 방식을 채택하고 있음 40) TN(Twisted Nematic) : 90 틀어진액정의상태로양호한화상을표시할수있어일반적으로모니터, 노트북 PC 등에이용되고있음 41) IPS(In Plane Switch) : TV 용 LCD 에적용되고있는광시야각기술로서 LG 필립스엘시디 ( 주 ), 히다찌 ( 일 ), 한스타 ( 대만 ) 등이 IPS 기술을기반으로한제품을생산하고있음 4 2 ) VA(Vertical Alignment) : TV 용 LCD 에적용되고있는광시야각기술로서삼성전자 ( 주 ), 샤프 ( 일 ), AU 옵트로닉스 ( 대만 ) 등이 VA 기술을기반으로한제품을생산하고있음

64 -이번에개발된컬러필터없는 LCD 는적ㆍ녹ㆍ청색발광이가능한 LED 백라이트를채용하여화소를공간적으로나누지않고육안으로인식하지못할만큼빠른시간동안적ㆍ녹ㆍ청색빛을각각얼마나켜주냐에따라색상이결정되는 순차적 표현방식을채택하고있음 ( 3 ) 업계동향 평판디스플레이시장규모는초기에는노트북 PC 를포함한컴퓨터용제품이수요의대부분을차지하였으나, 휴대폰, PMP 43), 대형 TV 분야등으로수요가급속도로확대될전망이어서컬러필터의수요도연평균 20% 이상의고성장이예상됨컬러필터세계시장규모 ( 단위 : 백만달러 ) 연평균증가율 3,952 4,603 6,392 8,055 8,956 9, % 자료 : Displaybank, 세계 컬러필터 시장은 Toppan( 일 ) 사가 시장점유율 1위를 차지하고 있으며, 그 뒤를 DNP( 일 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ) 등의 업체가 차지하고 있음 - 일본업체들은 글로벌 생산체제를 통한 경쟁력 우위를 확보하기 위하여 대만, 중국으로 생산기지를 점차 이전하고 있음 국내컬러필터생산업체는 LG 필립스엘시디 ( 주 ), 삼성전자 ( 주 ), 삼성SDI ( 주 ) 와일본스미토모화학의국내자회사인동우에스티아이 ( 주 ) 가있음 -동우에스티아이( 주 ) 는컬러필터를삼성전자 ( 주 ) 및대만업체와일본업체에공급중임 43) PMP(Portable Media Player) : 휴대용미디어플레이어

65 컬러필터의핵심소재인 Color Resist 부문에서는일본의 JSR, ToyoInk 등이세계시장을장악하고있는가운데, 국내에서는 ( 주 )LG 화학, 동우화인켐 ( 주 ), 제일모직 ( 주 ) 등이 Color Resist 를개발하여양산하고있음 -Color Resist의소재인컬러밀베이스도일본의산요색소, ToyoInk, 미쿠니색소등의업체가시장을장악하고있으며, 최근 ( 주 ) 네패스, SKC( 주 ) 등국내업체가개발에성공, 상업생산을앞두고있음 - Over Coat 는 JSR( 일 ), ( 주 )LG 화학등에서생산하고있으며, ( 주 )LG 화학의경우 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 수요량의 50% 를제공하고있음 -Black Resist는 TOK( 일 ), ( 주 )LG 화학등에서생산하고있으며, -Column Spacer 는 JSR( 일 ), ( 주 )LG 화학등에서생산하고있음 - 기타소재인안료는 Ciba( 스위스 ), ToyoInk( 일 ), BASF( 독 ), DIC( 일 ) 등에서생산하고있음 컬러필터의국내수요는 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 가 90%, 삼성전자 ( 주 ) 가 60~70% 정도를자체적으로생산하고, 부족분은 Toppan( 일 ), DNP( 일 ) 등으로부터수입하고있음 - TFT LCD 패널은 TFT Array 와 컬러필터 사이에액정을넣어만드는디스플레이로 TFT Array 보다고도의생산공정기술을필요로하는 컬러필터 의수율이낮아 TFT LCD 패널의수요가지속적으로늘어나면서상대적으로컬러필터생산물량의부족현상이발생되고있음 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내컬러필터의기술경쟁력은신뢰성검사기술을포함한생산기술에서는선진국보다우위에있으나, 원천기술및소재자급도부문에서열세인바, 전체적인기술력은선진국대비 90% 수준이고, 기술격차는 1 년정도뒤져있는것으로파악됨

66 컬러필터의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 95 소재자급도 80 생산기술 105 인적자원 100 종합 90 자료 : 당행 실태조사 1 년 원천기술및소재자급도부문에서열세함 컬러필터및관련소재산업은고도의생산기술과대규모 R&D 자금이요구되고회수기간이장기간소요되며, 생산을위한초기설비투자비도대규모로수반되기때문에중소기업이시장에진입하기는어려움 -따라서컬러필터를생산하는국내대기업인삼성전자 ( 주 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ) 는감광제등핵심소재의국산화를위해 Color Resist 생산업체인제일모직 ( 주 ), ( 주 )LG 화학등관계사와의공동개발을통해핵심소재원천기술을확보해야할것임 ( 5) 과제및육성방안 과제 현재국내업체들은대만에비해개발능력및성능에우위를확보하고있으나, 향후 2~3 년후에는해외시장에서대만, 중국업체의추격으로치열한경쟁이예상되고있음

67 현재컬러필터의기초소재에대한특허는일본이거의대부분을장악하고있는바, 컬러필터의기초소재에대한대일본의존도는당분간지속될것으로예상됨 육성방안 단기적육성방안 - 컬러필터의경쟁력을유지하기위해서는단기적으로는디스플레이제품가격하락추세여파로컬러필터의가격이계속하락할것으로예상되는바, 컬러필터소재, 부품에대한국산화및제조공정의개선을통하여경쟁에서유리한위치를점해야할것임 중장기적육성방안 - 중장기적인컬러필터의육성방안으로는전략적차원의국책연구개발사업이추진되어기술개발을통한원천특허확보와선행업체가보유한컬러필터소재의특허를극복하는것이필수적이며, 중국, 대만등에기술유출방지, 부품생산업체와수요업체간의협력관계구축으로국산부품채택비율을높혀가격경쟁력확보등에도힘써야할것임 -또한, 컬러필터소재의국산화를위해서국산화개발업체에대한 R&D 투자및개발보조금등의정책적인지원과국산화개발제품에대한세제지원검토등보다적극적인정부차원의지원이있어야할것임

68 5. 편광필름 ( 1) 개요 편광필름은백라이트에서나오는빛중에서편광축과동일한방향으로진동하는빛만투과시키고, 그외의나머지방향으로진동하는빛은적당한매질을이용하여흡수또는반사시켜특정한한방향으로진행시켜주는다층복합필름임 - 편광필름은필름구성요소에따라투과형, 반투과형, 반사형으로나뉘며, 투과형이 90% 이상을차지하고있음 편광필름은크게편광자, 보호층, 점착제, 보호필름등으로구성됨 편광필름의 구조 편광필름부품의기능 부품기능 편광자 편광판으로들어오는광원을특정한방향으로진동시키는역할을하는것으로 PVA 44) 필름으로되어있음 보호층편광자를보호하기위해사용하는것으로 TAC 45) 필름으로되어있음 점착제편광판을 LCD Panel 에접착시키기위해서사용됨 보호필름완성된편광판을보호해주기위해사용됨 자료 : 당행실태조사 44) PVA(Poly Vinyl Alcohol) : 폴리 비닐 알코올로 섬유, 접착체 등에 사용되는 합성고분자 물질

69 ( 2 ) 기술동향 편광필름은코팅, 라미네이션 46) 등정밀필름가공기술과광학성능기술이집약된고부가가치소재로, 높은편광기능을발휘함과동시에빛의투과도가높고우수한외관특성및내구성이중요함 TFT LCD 패널이대형화됨에따라표면이평평하고결점이없는대형편광필름제조기술, 시야각향상기술, 빛의투과율및편광도를높이는기술등이개발되고있음 - 또한편광필름의반사방지기능을개선하기위해기존의 dry coating 47) 방법보다생산성이우수한 wet coating 48) 방법을사용하고있는추세임 빛의진행방향이나속도를조절하여시야각을확보하는위상차필름, BLU 로부터나오는빛의반사율을높이고외부빛의반사율을줄여휘도를높이는저반사필름, 빛의표면반사를감소시키기위해 AG 가공 49) 과 AR가공 50) 을한표면반사방지필름등이개발되고있음 -또한내구성이우수하고빛샘현상 51) 을줄여줄수있는점착제의개발도진행중임 45) TAC(Tri Acetyl Celcellulose): 트리 아세틸 셀룰로우즈로 물건을 지지하는데 사용되는 물질 46) 라미네이션은필름의기능을강화하거나또는새로운기능을부가할목적으로 2 종류이상의필름또는일부를맞붙이는것을말함 47) dry coating 법은무기물을투명고분자필름상에회분식증착을통해반사율을조율하는방법 48) wet coating 법은유기고분자를사용하여저굴절율조합기술에의해반사방지및오염방지를동시에구현하는방법 49) AG(Anti-glare) 가공 : 필름의표면에불규칙한면을형성하여외부빛을표면에서난반사시키는가공 50) AR(Anti-reflection) 가공 : 굴절률이다른여러층의박막을증착법이나코팅법에의해서필름의표면에형성하는가공 51) 빛샘현상은 LCD 패널상단, 하단에서빛이새어나오는현상

70 편광필름의경우정밀필름가공등난이도가높은생산기술을요구하고있기때문에기술적인진입장벽이높게형성되어있음 ( 3 ) 업계동향 10 인치이하의중소형 STN-LCD 용편광필름보다는노트북, 디지털 TV, 모니터등과같은고부가가치대형 TFT LCD 용편광필름의비중이높아지고있음 LCD 용 편광필름 국내 시장에는 ( 주 )LG 화학, ( 주 ) 에이스디지텍 등 국내 업체들과 니토덴코 ( 일 ), 산리츠 ( 일 ), 스미토모 ( 일 ) 등의 일본 업체가 분점하고 있으나, 대만 업체가 국내 시장에 진출하려고 하는 등 국내 TFT LCD 편광필름 시장 경쟁이 더욱 치열해질 전망임 - 세계 시장 점유율 1 위인 니토덴코 ( 일 ) 사는 ( 주 ) 한국니토옵티칼 52 ), ( 주 ) 한국 옵티칼 하이테크 53) 라는 국내 자회사를 설립하여 삼성전자 ( 주 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ) 에 편광필름을 납품하고 있음 - 세계 시장 점유율 2 위인 ( 주 )LG 화학은 LG 필립스엘시디 ( 주 ), BOE-OT( 중 ), CPT( 대만 ) 등에도 편광필름을 공급하고 있음 - 스미토모 ( 일 ) 사는 ( 주 ) 동우광학재료 54 ) 라는 국내 합작법인을 설립하여 경기 평택에 편광필름생산 공장을 건설하는 등 편광필름시장에 적극적으로 대처하고 있음 - ( 주 ) 에이스디지텍사는 충북 오창에 중 대형 TFT LCD 편광필름생산 공장을 설립하였고, 현재 삼성 SDI 와 한스타 ( 대만 ) 에 공급하고 있음 옵티맥스 ( 대만 ) 사도 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 에 편광필름을 소량 공급하고 있음 52) 일본업체인니토덴코사의국내투자법인 53) 일본업체인니토덴코의유통회사인교신과한국업체가합작해설립한회사 54) 일본스미토모화학과 ( 주 ) 동우화인켐사가합작투자하여설립한회사로설립당시회사명은 ( 주 ) 동우광학필름이었으나 2004 년 ( 주 ) 동우광학재료로사명을변경함

71 편광필름관련업체동향 편광필름제조업체 L C D 패널제조업체 한국 일본 ( 주 )LG 화학 LG 필립스엘시디 ( 주 ), 삼성전자 ( 주 ), C PT ( 대만 ), QD I ( 대만 ), Hannstar( 대만 ), BOE-Hydis( 중 ) ( 주 ) 에이스디지텍 ( 주 ) 삼성 S D I, H a n n s t a r ( 대만 ) ( 주 ) 동우광학필름삼성전자 ( 주 ), AUO( 대만 ) 니토덴코 LG 필립스엘시디 ( 주 ), 삼성전자 ( 주 ), Sh arp( 일 ), A UO ( 대만 ), CPT( 대만 ), CMO( 대만 ), QDI ( 대만 ), Ha n n st ar ( 대만 ), BOE- Hy di s( 중 ) 스미토모삼성전자 ( 주 ), AUO( 대만 ), CMO( 대만 ), QDI( 대만 ) 산리츠 Shar p( 일 ), 삼성전자 ( 주 ) 대만옵티맥스 CMO( 대만 ), CPT( 대만 ), Hannstar( 대만 ), QDI( 대만 ) 자료 : 디스플레이뱅크, LCD 핵심부품이해및시장, 업체동향분석, 2005 현재편광필름의원소재인 TAC 필름은후지필름 ( 일 ), 코니카미놀타 ( 일 ) 가독점하고있으며 PVA 필름은구라레이 ( 일 ), 니폰고세이 ( 일 ) 가거의전량을독점하고있기때문에가격인하가힘든상황이지만 -보호필름의원료인 PET 55), PE 56 ) 의경우는국내업체인 SKC( 주 ), ( 주 ) 새한등이개발중에있음 현재편광필름의핵심소재인 TAC 필름과 PVA 필름을거의전량수입하고있는바, 국내편광필름업체는 TAC 필름과 PVA 필름을안정적으로확보하는것이중요함 55) PET : 폴리에테프텔레프탈라이트라고불리며고강성. 내열성, 전기특성을가진합성소재로, 병, 필름등의제조에쓰임 56) PE : 폴리에틸렌이라고불리며, 에틸렌을기본으로하여중합시킨물질로, 편광필름제조공정중에보호필름으로쓰임

72 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내편광필름의기술수준은선진국대비 85% 정도이며, 기술격차는 1년의차이가나고있음 -기술요소중가장열위에있는부분은거의전량을수입에의존하고있는 PVA 필름, TAC필름등소재자급도부분이며, 선진국대비 35% 에불과함 -생산기술면에서는편광필름제조에필요한정밀필름가공기술과광학성능기술등생산기술은일본등선진국과대등한수준임 편광필름의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 75 소재 자급도 35 생산기술 100 인적자원 75 종합 85 자료 : 당행 실태조사 1 년 - 편광필름의원재료인 PVA, TAC 필름을제조하는원천기술 ( 5) 과제및육성방안 과제 편광필름을구성하는핵심부품인편광자의원료가되는 PVA필름과보호층의원료가되는 TAC 필름을전량일본에서수입하고있는등소재의해외의존도가높음 대부분의편광필름제조업체들이국내모듈및세트기업에의존하고있어일본업체들의사업확장으로인해국내편광필름제조업체의입지가약화될가능성이있음

73 육성방안 단기적육성방안 -편광필름제조업체들은편광필름수급변동에빠르게대처할수있는생산시스템을구축하고신제품공동개발에나서는등모듈및세트기업과의긴밀한협력관계강화가필요시됨 - 전자부품 소재관련대기업들은과감한구조조정등을통해전자부품 소재분야의사업기회를확장하고, 편광필름제조업체들과공동으로신규틈새시장을찾는노력도병행해야할것임 중장기적육성방안 -국내편광필름제조업체들은 PVA 필름, TAC 필름을제조하는원천기술을확보하기위해기업연구클러스터등과같은기업간연합을통해 R&D 역량을갖춰나가야하며, 산 학 연공동연구나외국선진기업과의기술적제휴의기회를확대해야함 - 정부차원에서는외국기업의투자유치시기술이전과관련한조항을명기하여기술이전이활발히이루어지도록하고편광필름소재기업의연구활동을적극육성 지원하는프로그램을마련해야함

74 6. LCD Dr i v e r I C ( 1) 개요 LCD Driver IC는 LCD 표시창에 글자나 이미지 등의 영상이 표시될 수 있도록 구동신호 및 데이터를 LCD 패널에 전기신호를 보내주는 반도체로서, LCD ㆍPDP OLED 등 다양한 방식의 디스플레이 구동에 필요한 핵심 부품임 -최근에는 LCD 외에도 OLED, PDP 등으로 평판디스플레이 장치가 다양화됨에 따라 LCD Driver IC(LDI) 의 상위개념으로 모든 디스플 레이에 사용되는 드라이버 IC를 통칭하는 Display Driver IC(DDI) 란 용어가 등장함 D i s p l a y D r i v e r I C LCD Driver IC는 LCD 패널의종류에따라 STN-LCD, TFT LCD 용으로구분될수있음 LCD Driver IC는 LCD 의크기와 LCD 가처리하고자하는색상수에따라사용개수가결정됨 -일반적으로 384 개의채널을제어하는 LCD Driver IC 를사용할경우 15 XGA 모니터에 12 개의 LCD Driver IC 가필요하나, 17 SXGA 모니터에는약 15 개의 LCD Driver IC 가필요함

75 LCD Driver IC 는특성상 TFT-LCD 완제품에종속되어있어수요업체에대한커스터마이징, 수요업체주문생산으로매번신제품을개발하여납품하므로마진율이일정수준을유지할수있는특성이있음 ( 2 ) 기술동향 LCD Driver IC 는화면의크기와해상도가증가될수록설계가어려워지는특성이있어, 휴대폰등소형디스플레이용 LCD Driver IC 보다중대형디스플레이용으로갈수록개발난이도가높아짐 최근디스플레이패널의고화질화추세에따라 DDI 칩의 Fine Pitch 화, 소형화, 다채널화를위한기술개발이활발히진행되고있음 - Driver IC Packaging 기술은 TCP 57), COF 58) 그리고 COG 59) 기술로발전하고있으며, COG 기술로전환시 30~40% 원가를절감할수있음ㆍ소형은 COG Packaging 이많이사용되고있고, 대형은 TCP Packaging 이많이사용되고있으나 COF, COG 로발전하는추세임 삼성전자 ( 주 ) 는 1000채널이상의데이터라인을처리할수있는 1026 채널소스 LCD Driver IC를최근개발하였음 -동제품은현재주로쓰이는 384 채널과대비해서 170% 성능이향상된것으로 LCD 모듈에들어가는 LCD Driver IC 의필요수량을줄여 LCD 모듈의원가경쟁력을향상시켰을뿐아니라, 소비전력도감소시킬수있는장점이있음 57) TCP(Tape Carrier Package) : Bumping 과 Testing 이끝난웨이퍼를 Sawing 하여 Die 상태로분리한후미리설계되어제작된 tape 상에본딩하는기술임 58) COF(Chip On Film) : TCP 의 tape 두께를얇게하고웨이퍼를 tape 에본딩시전도성필름을이용하는기술로서 Capacitor, Resistor 와같은수동부품을필름위에표면실장하여작업공정의단순화가가능함 59) COG(Chip On Glass) : 웨이퍼상태에서 Bump 가형성된 LCD Driver IC 를 Panel Glass 위에 tape 없이직접부착하는기술임

76 -삼성전자( 주 ) 는이번에개발된 1026채널소스 LCD Driver IC를노트북용고해상도 LCD 에먼저적용시킬계획임 LCD Driver IC는수요업체의요구사양에특화되어야하며, 패널업체마다패널구조가다르므로패널업체와 Driver IC업체간에개발에서생산까지의전체과정이커스터마이징되어야만하는제품으로기술및시장진입장벽이존재함 ( 3 ) 업계동향 평판디스플레이시장규모는기존 CRT 모니터및 TV 의대체, 노트북컴퓨터와휴대용기기의급격한성장으로꾸준히증가될전망이어서 LCD Driver IC 의시장은연평균 13.7% 씩꾸준한성장이예상됨 L C D D r i v e r I C 세계시장 규모 ( 단위 : 백만달러 ) 연평균증가율 4,423 5,864 6,694 7,146 7,943 8, % 자료 : Displaybank, 해외 LCD Driver IC 업체로는 Renesas Technology 60) ( 일 ), NEC( 일 ), Seiko Epson( 일 ), HIMAX( 대만 ), Novatek( 대만 ) 등의업체가있음 국내 LCD Driver IC 업체로는삼성전자 ( 주 ), 매그나칩반도체 ( 유 ) 61) 등의메이저반도체업체와 ( 주 ) 토마토엘에스아이, ( 주 ) 리디스테크놀로지, ( 주 ) 픽셀칩스, ( 주 ) 엘디티, 엠시스랩 ( 주 ) 등의 Fabless 설계전문업체가있음 60) Renesas Technology 는 Hitachi( 일 ) 와 Mistubishi( 일 ) 의합작사임 61) 매그나칩반도체 ( 유 ) 는 2004년 10 월 하이닉스반도체로부터 분사한 비메모리반도체 업체임

77 - 삼성전자 ( 주 ), 매그나칩반도체 ( 유 ) 등자체반도체 FAB 을보유한업체는소형에서중대형디스플레이용 LCD Driver IC까지모두생산하고있으나, 소형보다시장규모가큰중대형분야에주력하고있음ㆍ삼성전자 ( 주 ) 의경우세계 1위의 LCD Driver IC업체로서 2004년기준세계시장점유율 26% 이며, 삼성전자 ( 주 ) 의 LCD Driver IC는 2002년이후세계시장점유율 1위를지켜오고있음 -반면, ( 주 ) 토마토엘에스아이, ( 주 ) 리디스테크놀로지, ( 주 ) 픽셀칩스등 Fabless 설계전문업체들은휴대폰용등소형분야에주력하고있으며, 자사만의개발분야를특화시키면서지속적으로사업영역을확대해 나가고 있음 국내 LCD Driver IC는전반적인공급부족현상이나타나고있음 - 삼성전자 ( 주 ) 는자사수요량의약 70% 를자체적으로생산하고나머지는일본, 대만등에서수입하고있음 -LG 필립스엘시디 ( 주 ) 는 LCD Driver IC 총수요의 80% 를일본수입에의존하고있으나, ( 주 )LG 와 OKI( 일 ) 가공동으로구미에합작설립한 ( 주 ) 루셈을통해수입량의상당부분을대체하여나갈계획임ㆍ ( 주 ) 루셈은 2005년 2월부터월 200만개규모의 LCD Driver IC를생산하고있으나, 점차생산규모를확대하여 LG 필립스엘시디 ( 주 ) 수요량의 50% 까지공급할예정임 -비오이하이디스테크놀로지( 주 ) 는총수요의 50% 를매그나칩반도체 ( 유 ) 으로부터공급받고있으며, 나머지는일본등에서수입하고있음 LCD Driver IC 제조공정은크게 Wafer설계 제조 범핑 패키징 출하등의과정으로진행되며관련업체는다음과같음

78 L C D D r i v e r I C 제조공정에따른관련업체 삼성전자 ( 주 ), 매그나칩반도체 ( 유 ), ( 주 ) 토마토엘에스아이, 국내 wafer 설계 ( 주 ) 리디스테크놀로지, ( 주 ) 픽셀칩스, ( 주 ) 엘디티, 엠시스랩 ( 주 ) 해외 TI( 미 ), NEC( 일 ), 도시바 ( 일 ), OKI( 일 ) 제조 국내매그나칩반도체 ( 유 ), 삼성전자 ( 주 ) 해외 TI( 미 ), NEC( 일 ), 도시바 ( 일 ), OKI( 일 ) Bumping 국내 ( 주 ) 네패스, 삼성전자 ( 주 ) 해외 Casio( 일 ), Chipbond( 대만 ) 등 Package 국내 ( 주 ) 네패스, ST EC O 62) 등해외 A mk o r( 미 ) 등 출하 삼성전자 ( 주 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ), 비오이하이디스테크놀로지 ( 주 ) 자료 : 당행 작성 ( 4 ) 기술경쟁력분석 우리나라 LCD Driver IC의기술수준은선진국대비소재자급도분야에서다소열위한수준을보이고있을뿐생산기술경쟁력에서는다소우위를보이고있어종합적으로볼때기술경쟁력은거의대등한수준이라할수있음 L C D D r i v e r I C 의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 10 0 소재자급도 90 생산기술 110 인적자원 10 0 종합 10 0 자료 : 당행 실태조사 0 년 고성능장비와일부원료를수입하나, 생산기술은우세함 62) STECO 는삼성전자가 51% 지분, Toray( 일 ) 가 49% 의지분을보유한합작법인임

79 국내 LCD Driver IC의 COF(Chip On Film), TCP(Tape Carrier Packaging) 등반도체패키징기판등에쓰이는필름소재는전량수입에의존하고있음 - 현재필름소재는일본, 미국의극소수업체들만이생산을하고있어재료공급부족사태로국내업체들의가격협상력은계속떨어지고있어필름소재의국산화가시급한상황임 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내파운드리 63) 업체의생산능력및공정기술수준이 TSMC( 대만 ), UMC( 대만 ) 등해외메이저업체에못미치는상황으로, 대부분의 Fabless 설계전문업체들은국내에서의적정생산능력확보및신제품개발에어려움을겪고있음 LCD Dr i ver I C 의설계에대한검증은직접 LCD 패널에적용하여야정확한검증이가능한바, 국내 Fabless 설계전문업체들은선진국대비부족한응용평가경험으로많은시행착오를겪고있어설계기술향상이어려운상황임 육성방안 단기적육성방안 -경쟁력있는 LCD Driver IC의제작을위해서는국내대형 LCM(LCD 모듈 ) 업체와 Fabless 설계전문업체와의적극적인기술교류가필요할것이며동시에생산능력확보를위해국내외 Foundry 업체와의긴밀한협력관계를유지해야할것임 63) 파운드리는반도체생산설비를보유하고고객으로부터의뢰받은설계사양에따라웨이퍼를가공하여반도체칩을전문적으로제작해주는수탁생산서비스를말함

80 -LCD Driver IC분야에서지속적으로세계시장을선도해나가기위해서는 Foundry 업체의적극적인공정개발과지속적으로 R&D를강화하여 LDI 용특수소재개발과고속신호인터페이스처리, 저전력구현등과같은핵심기술구현에주력해야할것임 -또한, LCD Driver IC 업체는수입에의존하고있는소재의가격협상력을갖기위해서다변화된공급선을확보해야할것임 - 필름소재의국산화를위해서는산 학 연의공동연구개발과외국선진기업과의기술적제휴기회를확대하는것이필요함 중장기적육성방안 - 국내 LCD Driver IC 의중장기적육성방안으로는전량수입에의존하고있는필름소재의국산화를위해서정부차원의지원이이루어져야함ㆍ외국기업의투자유치시기술이전과관련한조항을명기하여기술이전이활발히이루어지도록하고, 핵심부품소재기업의연구활동을적극육성지원하는프로그램을마련하며, ㆍ국산부품이개발된이후에도호환성부족, 신뢰성미확보등의이유로제품에채택되지못하는경우가발생하는바, 세트업체들은신뢰성인증제도등을통해신뢰성을확보한국산부품의채택을보다적극적으로확대하여야할것임

81 P D P I. PDP 계통도 및 제조공정 1. 개요 2. 구동원리 3. 계통도 4. 제조공정 I I. PDP 부품 소재 현황분석 1. 유리기판 2. PDP 필터 3. 형광체재료 4. 전극재료 5. 격벽재료 6. 유전체재료

82 I. PDP 계통도및제조공정 1. 개요 PDP는 Pla s ma 에의해발생된자외선이형광체를발광시켜영상을표시하는평판디스플레이의일종임 -PDP는시야각, 생산공정의용이성및단가등이 LCD 에비하여우수하며박형의대화면 Panel 제작이용이한장점이있음 PDP는 Pl a sm a 를만들기위해외부에서전압을가해주는형태에따라직류형 (DC 형 ) 과교류형 (AC형 ) 으로구분됨 -직류형은전극이 Plasma 에직접노출되는형태이며, 교류형은전극이유전체로덮여있어직접노출되지않는형태임 구동형태에따른분류 P D P 직류형 교류형 R e f r e s h 방식 M e m o r y 방식 -직류형 PDP 는전극이 Plasma에노출되기에수명이단축되는문제가있어현재채용되지않고있음 -현재생산되는 PDP 제품은모두 Memory 방식을적용한제품임 PDP 는 LCD(Liquid Cr ystal Di spl ay), FED( Fiel d Emi ssi on Di spl ay) 와같은평판형 Display 중에서 40inch 이상의대형화에가장적합한장점을가지고있음

83 - PDP는 단순한 형태로 전극을 배열하기에 대화면으로의 Panel 생산이 용이함 - PDP에 사용되는 유전체, 격벽, 형광체 등의 재료는 저가이며, 제조공정이 단순함 -PDP 42inch 의 무게가 25kg 정도이며, 두께는 10cm 정도에 불과하여 옥외 광고용의 벽걸이 TV 에 적합함 PDP 는 LCD 의대형화추세에따라 40inch 급에서뿐만아니라 50inch 이상에서도 LCD 와경쟁이예상되며, PDP 주요업체들은 PDP 의약점인소비전류, 구동전압등의경쟁력확보를위해기술개발중임 P D P 및경쟁 D i s p l a y 의특징 항 목 크기 (i n c h ) 특 구동전압 (V ) 소비전류 (cm 2 ) -1 응답시간 ( μs ) 휘도 (c d / m 2 ) 징 주 응용분야 P D P 40 이상 90~1 50 수 m A 수~20 70~220 TV, 공공광고 CR T 수~5 0 20kV ~30kV ~1 μa ~1 14 0~500 TV, 모니터 L CD 수 이상 2~5 수μA 20~200ms 15 0~45 0 TV, 모니터 자료 : KETI, PDP 산업동향, 구동원리 PDP 는 상 하부 유리 기판 사이의 공간에 Ne, Xe 등의 가스를 채운 후 방전을 통해 발생된 자외선이 형광체와 부딪혀 가시광선을 방출하는 원리로 영상을 나타냄 전극에전압을인가하면가스방전에의해자외선이발생되고, 이자외선이형광체를발광시켜생성된가시광선이화면으로나타나게되어화면을표시함

84 P D P 구동원리 3. 계통도 PDP의구조는상부유리기판위에 PDP Fil te r가부착되어있으며, 상 하부유리기판사이에는전극, 유전체, 격벽, 형광체등으로작은 Cell을형성한후기판사이의밀폐된공간에 Ne, Xe 등의가스로밀봉되어있는구조임 - PDP Fil ter 는상부유리기판전면에부착되어 Plasma 방전시발생되는전자파및근적외선차단및색보정등의다양한기능을수행함 -유리기판은상 하부유리기판으로구분되며, PDP의유전체, 전극및격벽이형성되는기판역할을함 -전극은상부유리기판의투명전극, Bus전극과하부유리기판의 Address전극이있으며, 투명전극재료로는 ITO 가사용되고 Bus 및 Address전극으로는주로 Ag가사용됨 -유전체는전극위에코팅되어 Plasma 발생시유지전극의보호와가시광선의투과및반사등의역할을수행함

85 -격벽은하부유리기판상에 Red, Green, Blue 빛을내기위한방전공간을분할하여화소를형성함 - 형광체는다양한형태의에너지를흡수하여 Red, Green, Blue 의세가지색상을가시광선으로전환시켜주는물질임 4. 제조공정 PDP 제조공정은 크게 전극 형성공정, 코팅공정, Sealing공정, Module 조립공정으로 구분됨 -전극 형성공정은 상 하부 유리 기판 상에 인쇄방식을 이용하여 전극을 제작하는 공정임 -코팅공정은 전극 형성후, 전극보호 및 가시광선 투과 등의 역할을 수행하는 유전체를 코팅하고, 하부 유리 기판 상에 가시광선을 내기 위한 방전공간을 분할하는 격벽을 형성한 후, 격벽 사이에 형광체를 코팅하는 공정임 - Sealing 공정은 상 하부 유리 기판을 합착하고, Plasma 를 발생시키는 방전 Gas 를 주입하여 가시광선을 생성시키는 공정임

86 -Module 조립공정은 Driver IC 등및 PDP Fil te r 등을조립하여최종 PDP 제품을완성시키는공정임

87 I I. PDP 부품 소재현황분석 1. 유리기판 ( 1) 개요 유리기판은 PDP 모듈원가에서 10% 이상의비중을차지하는핵심부품으로, PDP 의유전체, 전극, 격벽이형성되는기판역할을함 PDP 용유리기판은상부유리기판 ( 상판 ) 과하부유리기판 ( 하판 ) 으로나뉘는데상부유리기판에는투명전극, Bus 전극, 유전체, MgO 보호막이형성되며, 하부유리기판에는 Address 전극, 유전체, 격벽등이형성됨 - 상부유리기판의경우유리기판제조업체가 ITO 64) 를직접코팅처리하여 PDP 모듈제조업체에공급하기도함 PDP용 유리기판의 재료로는 현재 고왜점 Alumino-Silicate 계열의 유리가 사용됨 -고왜점 유리는 왜점 ( 歪占 ) 온도 65) 가 580 로 높기 때문에 PDP의 유전체, 전극, 격벽을 형성하기 위한 고온 소성 ( 燒成 ) 공정 시 기판의 왜곡을 최소화하기에 적합함 64) ITO(Indium Tin Oxide) : 산화인듐을말하며투명전극재료로사용됨 65) 왜점 ( 歪占 ) 온도 : 글라스가변형없이열에견뎌내는온도를말하는데, 유리의온도가올라가게되면점성이감소하게되며점성이 poise 일때온도를말함

88 ( 2 ) 기술동향 PDP 용유리기판은 PDP 모듈제조공정시 500~600 정도의고온에서다양한재료 (Glass Frit 66) 나 Paste 67) 재료 ) 의박막형성과정을거치게되므로열처리에대한안정성, 유리기판두께의균일한편차및평탄도 ( 平坦度 ) 등의특성이요구됨 -유리기판이열처리에따른치수안정성이확보되지않을경우, 부채꼴모양의변형이나기판의처짐등의문제로유리기판의치수가변하게되므로모듈불량의원인이됨 - PDP 용유리기판은 Float 법 68) 으로제작하고있어현재까지는유리기판제조업체에서일정수준의평탄도가유지되고있으나, 향후 PDP 기판이대면적화되고다면취 ( 多面取 ) 69) 공정으로갈수록유리기판의두께편차및평탄도에대한요구조건이문제될것으로판단됨 PDP 유리기판은 PDP 모듈원가의 10% 를차지하는고가의소재이므로, 고왜점유리보다단가가 40% 낮은소다라임유리를사용하기위한기술들이개발되고있음 -소다라임유리기판은열팽창및열수축의정도가크고왜점온도가낮아, 상판과하판의정렬이곤란하여 PDP 용유리기판으로사용되지못하고있는상황임 - 소다라임유리기판의변형을막기위해유전체, 격벽등의재료로사용되는 Glass Frit 의소성온도를소다라임의왜점온도인 511 이하로낮추는기술이필요함 아사히글라스 ( 日 ) 등유리제조업체에서소다라임유리사용을위한 Glass Frit 를개발중에있음 66) Glass Frit : 전극재료, 유전체재료등을기판에 Bonding 하는역할을하는재료 67) Paste : 금속 Powder 와 Glass Frit, 안료등의무기분말을 Vehicle 이라는유기바인더에고루분산시킨고점도의물질 68) Float 법 : 녹은유리를흘려보내어, 미리용해되어있는금속맥속을서서히지나게하면서가열, 연마하여유리기판을제조하는방식 69) 다면취공정 : 한개의유리기판으로여러개의 PDP 를제조하는법

89 미국 Plasmaco 社 ( 美 ) 에서는 해상도가 뒤쳐지는 Stripe 타입 70) 의 격벽을 사용하여 소다라임 유리기판을 PDP 모듈에 적용시키는데 성공하였음 국내에서는 산업자원부의 차세대 성장동력 과제중 하나인 저온 소성 유리재료 개발 의 일환으로 KCC 가 PDP 용 소다라임 유리 개발을 진행하고 있고, ( 주 ) 휘닉스 PDE 와 ( 주 ) 세라는 500 이하에서 소성 가능한 격벽재료, 유전체, 봉합재료 등을개발중에 있음 유리종류별특성비교 유리종류고왜점유리소다라임 제작방법 Float 법 Float 법 주성분 Si O 2+Al 2O 3 SiO 2 보조성분 (N a, K) 2O (Sr, Ba, C a)o Na 2O (C a, M g)o 왜점온도 570~ 자료 : 당행실태조사 PDP 용유리기판의원가를낮추기위한또다른방법으로는유리기판의두께를감소시키는방법이시도되고있으며, 미국 Plasmaco 社 ( 美 ) 는아사히글라스에서개발한 1.8mm( 기존유리기판두께는 2.8mm) 두께의유리기판을사용하여 PDP TV 제작에성공하였음 ( 3 ) 업계동향 PDP 용유리기판을생산하는업체로는아사히글라스 ( 日 ), NEG 71) ( 日 ), 센트럴글라스 ( 日 ), 상고방 ( 佛 ) 등이있으며, 아사히글라스와 NEG 가세계시장의 90% 이상을점유하고있는상황임 70 ) Stripe 타입 : PDP 모듈에서기존에사용하던격벽타입으로고화질구현에한계가있음 71) NEG : Nippon Electric Glass 社로서일본전기초자를말함

90 -아사히글라스는삼성SDI, LG 전자, FHP 72 ), LG 마이크론등을주고객으로고왜점유리기판을공급하고있으며 NEG 는마쯔시타를주고객으로공급하고있음 - 아사히글라스와상고방은국내 PDP 업체들의 PDP TV 생산량이전세계 PDP TV 시장의 50% 가량차지하고있는점을감안하여경북구미에 PDP 용유리기판생산공장을건설중에있음 아사히글라스의경우용해로가필요한전공정은일본에서처리하고후공정가공공장을구미에짓고있음 상고방의경우합작회사인 DGA 73 ) 를설립하여구미에건설중에있음 해외 P D P 유리기판업체의국내법인현황 업체명투자액착공시기완공시기아사히글라스 3000 만달러 2005 년 10월 2006 년하반기 D G A 7 200만달러상동상동자료 : 디지털타임스 일반적으로 PDP용유리기판제조업체에서는상판의경우순수유리기판만생산하거나 ITO 코팅처리된유리기판을생산하며, 하판의경우순수유리기판만생산함 -삼성SDI 는 ITO 코팅기술을보유하고있으므로아사히글라스로부터순수유리기판만을공급받고있으며, ITO 코팅기술을보유하지못한 LG 전자의경우아사히글라스로부터 ITO 코팅처리된상부유리기판을공급받고있음 72) FHP : Fujitsu와 Hitachi 의 PDP 사업부합작법인으로 05년 3월 Hitachi 는 PDP 사업강화를위해지난 3월 Fujitsu 로부터 FHP의지분모두와 PDP 모듈관련특허권을매입하였음 73) DGA(Display Glass Alliance) : 일본센트럴글라스 (40%), 한국유리 (30%), 상고방 (30%) 이합작한법인으로상고방이센트럴글라스지분의 49%, 한국유리지분의 80% 를보유하고있어실제경영권은상고방에서행사할전망임

91 P D P 용유리기판주요업체납품처 제조업체주요납품처 아사히 글라스 - 삼성 SD I ( 상 하판 ) - LG전자 (ITO 코팅된상판 ) - LG마이크론 74) ( 하판 ) - 마쯔시타 ( 상 하판 ) 자료 : 당행실태조사 N E G - 마쯔시타 ( 상 하판 ) ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내 PDP 용 유리기판의 기술경쟁력은 생산기술을 제외한 분야에서는 선진국 대비 80% 수준이나, 생산기술을 포함한 전체적인 기술력은 선진국 대비 50% 수준이고, 기술격차는 3 년 정도 뒤져 있는 것으로 파악됨 -삼성코닝에서는 PDP 공정에 적합한 유리기판 제조에 성공하였으나 수율이 매우 낮아 양산화에 실패한 바 있음 - 국내에서는 PDP 용 유리기판을 생산하는 업체가 없으나, 삼성코닝정밀유리, KCC 등이 소다라임유리기판에 대한 생산기술을어느 정도 보유하고있음 - 현재 국내 PDP 제조업체들은 PDP 유리기판을 전량 아사히글라스에서 공급받고 있는 실정으로 원천기술, 소재자급도, 생산기술 등 모든 면에서 선진국에 비해 뒤떨어짐 -현재 LCD 용 유리기판을 생산하는 국내 일부업체에서 PDP 용 유리기판 생산에 대한 사업성검토가 진행되고 있음 74) LG 마이크론은하부유리기판을격벽형성공정까지처리하여 LG 전자에공급하고있음

92 P D P 용유리기판의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차 기술격차요인 원천기술 60 소재 자급도 0 국내업체들의 PDP 용 생산기술 60 3년 유리기판 관련 기술개발 인적자원 60 참여가늦은상황임 종합 60 자료 : 당행 실태조사 ( 5) 과제및육성방안 과제 현재국내에서생산되는 PDP 모듈의유리기판을전량수입에의존하고있으며, 또한 PDP 공정온도가아사히글라스의유리기판에최적화되어있어신규유리제조업체가진입하기힘든상황임 향후 PDP 용 유리기판으로 사용될 소다라임 유리를 사용하기 위해서는 낮아진 소성 온도에 맞는 격벽재, 유전체, 실링재 등의 소재 개발이 필요함 육성방안 단기적 방안 -국내 유리기판 제조업체들은 PDP 용 유리기판 기술을 보유한 선진업체들과의 합작회사 설립을 통해 진입하는 것이 바람직함 PDP용 유리기판 산업은 고도의 기술과 대규모 설비투자가 요구되는 장치산업의 성격을 띠고 있기 때문에 투자위험 요인을 제거하기 위해 독자진입 보다는 합작법인의 설립을 통한 진입이 효과적일 것임

93 중 장기적방안 - 향후 PDP 용유리기판재료로소다라임이부각되고있는상황을감안해소다라임에적합한 PDP 용소재에대한전반적인기술개발이필요하며, 개발기간을단축할수있도록유리기판제조업체와 PDP 관련소재업체들의협력된연구체제가필요함 LCD용유리기판재료로소다라임이사용되고있으므로 LCD 용유리기판생산기술이뛰어난삼성코닝정밀유리등국내 LCD 용유리기판제조업체들과의기술교류도이루어져야할것임

94 2. PDP 필터 ( 1) 개요 PDP 필터는 PDP 모듈전면에부착되어 Plasma 방전시발생되는 EMI 75) ( 전자파장애 ) 및 NIR 76) ( 근적외선 ) 을차단하고색순도를향상시켜주는 PDP 핵심부품으로 PDP 모듈원가의 30% 정도를차지하고있음 P D P 필터의구조및원리 P D P 필터의기능및효과 기능효과패널보호안전규격, 파손시시청자보호, 비산 ( 飛散 ) 방지전자파차폐 ( 遮蔽 ) 인체유해전자파차단근적외선차폐 ( 遮蔽 ) 리모콘 ( 파장대 : 800~1 000nm) 의오동작방지색상보정, 색순도향상불필요한파장영역 ( 오렌지색 ) 의차단표면반사방지외광의영향억제자료 : 당행실태조사 75) EMI(Electro Magnetic Interference) : 전자파장애를뜻하며, 나라마다제품에허용되는수치가다름 76) NIR(Near Infrared Ray) : 근적외선을뜻하며적외선 (Infrared Ray) 보다짧은파장대 (750~2500nm) 를말함

95 PDP 필터는재질에따라강화유리를사용하는글라스타입과 PMMA 77) 수지를사용하는필름타입으로나눌수있음 -글라스타입은 EMI 차폐재료에따라 Mesh 방식과도전막방식이있으며필름타입은 Mesh 방식으로만제작됨 Mesh 방식은 Cu 재질의그물망 (Mesh 필름 ) 을사용하기때문에 EMI 차단에유리하며, 도전막방식은 Ag-Sputtering 78) 을사용하므로 EMI 차폐에제한이있으나원가절감에유리함 Mesh 방식은 AR 필름 79), 색조절필름, NIR 차폐필름, 강화유리 ( 또는 PMMA 수지 ), Mesh 필름으로구성됨 도전막방식은 EMI 차폐, NIR차폐기능이있는 Ag를사용하므로 AR 필름, 색조절필름, 강화유리, Ag-Sputtering 으로구성됨 P D P 필터의종류 구분재질 E M I 차폐제구성부품 ( 소재 ) 특징 글라스타입 필름타입 강화유리 Cu Mesh Ag-Sputtering ( 도전막방식 ) PMMA 수지 Cu Mesh 자료 : 당행실태조사 AR 필름색조절필름 NIR 차폐필름강화유리 Mesh 필름 AR 필름색조절필름강화유리 Ag-Sputtering AR 필름색조절필름 NIR 차폐필름 PMMA 수지 Mesh 필름 - 일반적인구조 - 전자파차폐력 우수 - 낮은원가 - 제한적인전자파 차폐특성 - 근적외선차폐력 우수 - 필터를 PDP 모듈에바로붙임 - 전면에서의반사율낮음 - PDP 모듈보호특성취약 77) PMMA(Polymethylmethacrylate) : 투명성, 착색성등이우수한수지 78) Ag-Sputtering : Ag 입자를유리기판에증착시킨것 79) AR(Anti Reflection) 필름 : 외광의의한표면반사를막아줌

96 PDP 필터는삼성전자, LG 전자, 마쓰시타등의 PDP TV 생산업체와삼성SDI, FHP 80) 등의 PDP 모듈제조업체에공급됨 -즉, 필터타입에따라글라스타입은 PDP TV 생산업체에, 필름타입은 PDP 모듈제조업체에공급하게됨 ( 2 ) 기술동향 PDP 필터는원가를낮추면서도기존의 EMI 차폐정도를유지하기위한필름개발및필름기능통합등에대한연구가진행되고있음 미쯔이화학 ( 日 ), 브릿지스톤 ( 日 ) 등이 PDP 필터의 원가절감을 위해 필름 타입의 필터를 개발하였으며, PDP 모듈 제조업체들도 필름 타입의 필터를 신규모듈에 채용하는 등 필름 타입 필터의 사용량이 증가하고 있는 추세임 - 필름 타입 PDP 필터는 PDP 모듈에 직접 부착하게 되므로 필터와 모듈사이의 공간에 의한 이중상 ( 二重像 ) 이 생기지 않으며, 또한 강화유리를 사용하지 않아 필터의 무게를 줄이고 단가를 낮출 수 있는 장점이 있으나 내충격성이 약해 신뢰성에 문제가 있음 -현재 필름 타입 필터를 채용한 PDP 제품은 파이오니아, LG 전자가 생산하여 중국, 유럽 등에 판매하고 있으며 국내에서도 출시되고 있음 LG전자의 경우 미쯔이화학에서 필름 타입 필터를 공급받고 있으며, 삼성전자도 06년 1~ 2개 모델에 적용할 예정임 -마쯔시타 등의 일본 PDP TV 생산업체 일부는 필름 타입 필터가 내충격성에 약해 신뢰성에 문제를 야기하고 재처리 비용이 높은 문제로 인해 자사제품에 적용하지 않고 있음 80) FHP : Fujitsu와 Hitachi 간의 PDP 사업부 합작법인으로 05년 3월 Hitachi 는 PDP 사업강화를 위해 Fujitsu 로부터 FHP의 지분 모두와 PDP 모듈 관련 특허권을 매입하였음

97 -도전막 방식의 PDP 필터를 사용할 경우 PDP 필터의 원가를 낮출 수 있는 장점이 있으나 EMI 차폐에 한계가 있으므로 PDP 모듈 자체에서의 EMI 방사량을 줄이는 기술이 연구되고 있음 현재 도전막 방식의 경우 EMI 차폐 능력이 Class B 81) 수준으로 EMI 방사량이 적은 VGA( ) 급 PDP 모듈에는 사용가능하나 EMI 방사량이 많은 XGA( ) 급 이상에는 사용하지 못하고 있음 또한 도전막 방식의 경우 광고용 전시용 PDP TV 나 상대적으로 EMI 규정이 미약한 국가에서 판매되는 PDP TV 등에 사용되고 있음 PDP 필터제조사와 AR필름, NIR필름등을제조하는 PDP 필터소재업체들은 PDP 필터에사용되는필름의수를줄이기위해필름의기능을통합하거나, 필터에새로운기능을추가하기위한연구개발을진행중에있음 -비용절감을위해제외가검토되고있는필름으로는 NIR 차폐필름, 색조절필름, EMI 차폐필름, AR필름이있음 -삼성코닝의경우자사가개발한특수필름을이용해 PDP TV의단점중하나인 밝은곳에서의화질선명도 ( 鮮明度 ) 를개선시킨글라스타입의필터를개발하였음 ( 3 ) 업계동향 PDP 필터를생산하는해외업체로는일본의아사히글라스 미쯔이화학 브릿지스톤과대만의 Optimax 등이있고국내업체로는삼성코닝 LG 화학 SKC 등이있으며 2006년에는 LG 마이크론도 PDP 필터를생산할예정임 - 아사히글라스와미쯔이화학은도전막방식및 Mesh 방식의글라스타입필터와필름타입필터등모든타입의필터를생산하고있음 81) Class B : 방사되는전자파의수치를규제하는국내의전자파규격으로내용으로 EMI 방사량에따라 Class A 와 Class B 로나뉘며 Class A 는산업용, Class B 는민간용으로규제하고있음

98 - 국내 PDP 필터 제조업체들은 각각 자사에 유리한 필터에 주력하여 생산하고 있음 삼성코닝은 도전막 방식과 Mesh 방식의 글라스 타입 필터를 생산하고 있고, 특수필름을 이용한 글라스 타입 필터를 개발하여 경쟁업체들과의 차별화에 주력하고 있어 아직까지 필름 타입필터는 생산하고 있지 않음 LG 화학의 경우 국내에서 유일하게 필름 타입 필터를 생산하고 있으며, 향후 증설할 라인에서도 필름 타입의 PDP 필터만을 생산할 예정이나 LG 화학의 주 공급처인 LG 전자에서 도전막 방식의 글라스 타입 필터를 사용하지 않아 도전막 방식의 글라스필터는 생산하고 있지 않음 세계 PDP 필터시장은 2003년까지아사히글라스, 미쯔이화학, 브릿지스톤등일본업체 3 社가 85% 이상의점유율을보였으나, 국내 PDP 필터제조업체들의대량생산으로인해 2005년 2분기기준으로아사히글라스 (29.2%), 미쯔이화학 (22.2%), 삼성코닝 (16%), 브릿지스톤 (15.5%), LG 화학 (8%), SKC(4.5%) 순의점유율을보이고있음 P D P 필터의업체별출하전망 (2005 ~2009 ) ( 단위 : 천개 ) 자료 : 디스플레이뱅크,

99 -현재삼성코닝, LG 화학, SKC에서적극적으로생산량을늘리고있어, 향후일본업체와국내업체간의시장경쟁이치열해질것으로예상됨 -아사히글라스는마쯔시타 삼성전자 FHP를주공급처로하고있고, 미쯔이화학은 LG 전자 파이오니아를, 삼성코닝은삼성전자, JVC를주공급처로하고있으며대만의 Optimax는 LG 전자와오리온PDP 에납품하고있음 LG 전자에서생산되는 PDP TV 의경우모듈자체의 EMI 방사량이많아도전막방식의글라스타입필터는사용하지못하고 EMI 차폐능력이우수한 Mesh 방식의글라스타입필터나필름타입필터를사용하고있음 - 향후 PDP 필터제조업체들의필름타입필터생산확대로인해 PDP 필터제조업체들의고객이 PDP TV 생산업체에서 PDP 모듈제조업체로상당부분이전될것으로전망됨 향후에는 강화유리가 필요없는 필름 타입 PDP 필터시장의 확대로 인해 LG 마이크론, 제일모직, 코오롱, 도래이새한과 같은 Mesh 필름, AR 필름 제조업체들이 PDP 필터시장에 참여할 가능성이 높아 시장경쟁이 더욱 치열해질 수 있음 -Mesh 필름을 생산하는 LG 마이크론이 2006 년 PDP 필터시장에 진입할 예정이며 AR 필름 등의 기술을 보유한 도래이새한도 시장진입을 준비하고 있음 ( 4 ) 기술경쟁력분석 PDP 필터는다른 PDP 부품 재료에비해연구개발장벽이높지않고, 제조공정이필터를구성하는각종필름을구입 조립해서판매하는수준임

100 P D P 필터 제조공정 강화유리 ( 또는 PMMA수지 ) 세정자료 : 당행작성 Mesh Mesh 필름방식접함 Ag 도전막 Sputtering 방식접합 색조절 /NIR 필름접합 색조절필름접합 AR 필름 접합 고온 압력처리 검사 국내 PDP 필터업체들의기술수준은선진국대비 90% 수준이며, 생산기술면에서는오히려앞서고있으나아직까지소재자급도는 60% 수준으로전체적인기술수준이선진국대비 1년의차이가나고있음 -삼성코닝, LG 화학등국내대기업들의적극적인참여로아사히글라스등선진업체들과의기술격차가급속히좁혀지고있는상황임 삼성코닝의도전막방식의글라스타입필터는일본업체들의도전막방식글라스타입필터보다 EMI 차폐정도가우수하며, 자체적으로개발한특수필름을사용하여글라스타입필터를생산하는등기술적으로앞서나가고있음 P D P 필터의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 85 소재 자급도 60 생산기술 110 인적자원 80 종합 90 자료 : 당행 실태조사 0. 5 년 생산기술부문은앞서있으나, 원천기술 ( 특허 ) 및기초소재분야는약간열위함 -대부분의 PDP 필터주요부품들은제일모직, 도래이새한등국내디스플레이소재업체들이국산화를시도하고있고, 강화유리, Ag Sputtering 의경우 100% 국산소재를사용하고있으며, Mesh 필름의경우 LG 마이크론이양산에성공하여 LG 화학에공급하고있음

101 P D P 필터주요부품 소재업체 부품 소재설명 - 일본에서는아사히글라스, NSG(Nippon Sheet Glass) 가공급하고있음강화유리 - 국내에서는제일유리, UID가공급하고있음 - 일본에는 DNP(Dai Nippon Printing), Toppan, 스미토모오사카시멘트등이 Mesh 필름공급하며 N i ssha 는생산준비중임 - 국내에서는 LG Micron이 LG화학에공급하고있음 - 아사히글라스는자체코팅라인보유하여생산하고있음 Ag Sputtering - 미쯔이화학은 STI사로부터독점공급받고있음 - 국내에서는삼성코닝이코팅라인보유하여생산하고있음 - 아사히글라스, 미쯔이화학은자체생산하거나일부외주조달받고있음색조절필름 - 브릿지스톤은스미토모오사카시멘트에서조달받고있음 NIR 차폐필름 - 국내에는제일모직, 도래이새한에서생산준비중임 - 일본유지가최대공급원이며아사히유리, 스미토모오사카시멘트, 브릿지스톤, AR 필름일본화약, Toppan, 테이진, 듀퐁이공급하고있음 - 국내에서는코오롱, 제일모직, SKC 등이사업준비중임자료 : 당행실태조사 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내 PDP 필터 제조업체들은 PDP 필터의 기술적인 장벽이 높지 않음에도 불구하고, 대기업의 수직계열화 구조에 의한 생산 형태로 인해 다양한 필터의 개발 및 생산이 이루어지지 않아 수요처가 삼성전자, LG 전자 등 국내업체에 머물고있음 -삼성코닝의 경우에는 필름 타입 필터를 생산하지 않고 있으며, LG 화학의 경우에는 도전막 방식 필터를 생산하지 않고 있음 PDP 필터제조업체들은수요처인 PDP 모듈제조업체와 PDP TV 생산업체들로부터 PDP 필터에대한지속적인단가인하압력을받게될것이므로새로운부품 소재개발등을통한차별적인제품개발이필요함

102 육성방안 단기적육성방안 - 국내 PDP 필터제조업체들이경쟁력을가지고 PDP 필터시장에서앞서나가기위해서는 Mesh 방식및도전막방식의글라스타입필터와필름타입필터등 PDP 모듈제조업체및 PDP TV 생산업체에서요구하는제품에대응하기위한 Full Line-up 을구축하여야할것임 중 장기적육성방안 -선진국에서개발된소재에근접한특성을가진모방필터를개발하는수준이아닌, 자체기술개발능력에근거한부품 소재업체로변모해나가야할것임 PDP 필터제조업체들과소재업체들은기존의필터기능에더하여 PDP TV 의단점을보완할수있는부품 소재를개발하여야할것임 -또한, 필터제조업체들과필터부품 소재업체들은독자개발보다는공동으로새로운부품 소재개발에나서는등유기적인협력관계를구축하여야할것임

103 3. 형광체재료 ( 1) 개요 형광체는 다양한 형태의 에너지를 흡수하여 Red, Green, Blue의 세 가지 색상을 가시광선으로 전환시키는 물질로서 유기물 및 무기물 형광체가 있으나, 현재 사용되는 PDP용 형광체는 모두 무기물 형광체가 사용되고 있음 P D P 내형광체구조도 PDP 내의 Red, Green, Blue 형광체는 격벽으로 분리된 Cell 내에 코팅되어 있음 -Cell 내에는 Ne( 네온 ) 이나 Xe( 제논 ) 가스를 봉입하고 유리면에 부착된 전극으로 고전압을 인가하여 플라즈마를 생성시킴 -플라즈마에 의해 발생된 자외선이 코팅된 Red, Green, Blue 형광체 물질을 발광시켜 원하는 색상을 얻게 됨

104 ( 2 ) 기술동향 형광체에있어서중요시되는공통특성으로는다음의사항들이있음 -Red, Green, Blue 형광체재료의입자들이형광막형성에적합한크기및입도분포를가져야함 -자외선에노출되는환경에서도형광체재료의구조및특성의변화가없어야함 -열적안정성, 우수한잔광시간 82) (Decay Time) 과선명한색순도를가져야함 특히, 형광체의발광특성향상을위해자외선의흡수에따른가시광선으로의변환효율이높아야함 P D P 발광에있어서일반적인에너지변환효율 ( 단위 : %) 항 목 효 율 비 고 종 합 0.27 가시광선 이용률 80 - 격벽 및형광체에 의한 흡수 형광체 이용률 자외선-가시광선 변환 자외선 이용률 60 - 격벽 및형광체에 의한 흡수 방전 효율 4 - 복사 및방전가스 가열 회수 효율 70 - 구동회로의 흡수 자료 : 형광체 기술동향 분석, 한국화학연구원, 공통적인중요특성외에 Red, Green, Blue 각각의형광체는낮은휘도, 잔광시간, 열화등의문제점이있어이를해결하는것에초점이맞추어져개발이이루어지고있음 82) 잔광시간 : 외부에너지원을제거한후형광체가초기휘도의 10% 에이르는데걸리는시간

105 색상별형광체특성 색상소재잔광시간 (m s e c ) 문제점 Red Green (Y, Gd)BO 3:E u Y 2O 3:Eu Gd 2O 3:E u Zn 2SiO 4:Mn BaAl 12O 19:M n YBO 3:Tb 3+ - Blue BaMgAl 10O 17:Eu 2+ 1 자료 : 형광체기술동향분석, 한국화학연구원, 낮은 휘도 - 잔광시간 - 열화 - 변색 - Red 형광체는 오랜지색의 성분이 포함되어 있어 휘도가 다소 떨어지기에, 다양한 소재들의 혼합비율을 조절하여 문제점을 해결하는 시도가 진행되고 있음 -Green 형광체는 Red 및 Blue 형광체에 비해 우수한 휘도 및 장수명에 대한 장점이 있으나, 잔광시간이 긴 문제점이 있어 이를 줄이기 위한 기술개발이 진행되고 있음 - Blue 형광체는 자외선 조사에 의한 열화현상이 Red 및 Green 형광체에 비해 심해, 휘도감소 및 변색의 문제점 개선을 위한 연구가 진행되고 있음 ( 3 ) 업계동향 국내의디스플레이소재관련업체들은 CRT 용형광체개발의경험이풍부하며, 이와같은경험을바탕으로 PDP 용형광체재료에대한기술도상당히높은수준임 국내에서는삼성 SDI 와 LG 화학만이 R, G, B 형광체를생산하고있으며, PDP 의시장규모가커짐에따라국내생산량도늘어날것으로전망됨

106 -형광체는 PDP 의밝기, 선명도등을결정하는중요소재이며, 국내의중소기업들은 PDP 용형광체개발에대한경험이없기에신규업체에있어진입장벽이상당히높은편임 형광체재료의세계시장규모 ( 단위 : 백만엔 ) 년도 형광체재료 3,583 5,60 6 8, ,280 19,9 59 자료 : FPD 산업과부품소재개발이슈및사업화전략, KIET, 2005 삼성SDI 는 2002 년부터개발을시작하여 2003 년후반에개발완료하여자체라인에적용하고있음 -삼성SDI 는형광체의국산화가완료되었으나, 납품업체의다원화정책으로형광체의일부를수입, 사용하고있음 LG 전자는 2002년부터 LG 화학에서생산한형광체재료를사용하기시작하였으며, 현재 Red, Green, Blue 형광체소재 100% 를 LG 화학제품으로사용하고있음 해외의대표적인형광체생산업체는 Kasei( 日 ), Nichia( 日 ) 등임 - Ka s ei 가 PDP용형광체를최초로개발하여, PDP 산업의초창기에국내시장에독점적으로공급해왔음 -현재 Kasei, Nichia의주판매처는 Matsushita 임

107 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내형광체 (Red, Green, Blue) 의기술수준은선진국대비 87% 수준이며, 기술격차는최고수준에이른일본과비교시대등한수준임 -소재자급도면에서형광체의일부소재가국내에서생산되지않아수입이불가피하여낮은수준으로평가되었으나, 특허보유와이를활용한생산기술, 인력현황등을감안한기술격차는없음 형광체재료의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 100 소재자급도 5 0 생산기술 100 인적자원 100 종합 87 자료 : 당행 실태조사 0 년 - 다양한형광막제조공정에적용시키기위한물성개선선행연구도국내업체들이기술을리드하고있음 ( 5) 과제및육성방안 과제 현재 PDP 용형광체는삼성 SDI, LG 화학위주로개발및생산이이루어지고있어개발인력및참여업체수가한정적인문제가있음 - 사업화이전단계의선행기술개발을위해서산 학연계가활성화되어현재보다많은연구인력이개발에참여해야할것임

108 육성방안 단기적으로저가격화및발광특성개선에대응할수있는재료의개발이이루어져야할것임 -기존의형광체보다입자를균일하게하여밝기, 휘도등의특성을개선하고생산공정의개선을통해생산단가절감에대한개발이폭넓게이루어져야할것임 중장기적으로새로운형광막제조공정에적합한특성을가질수있는합성및설계기술에대한지속적인연구와이를통해얻어진결과를실제공정에적용할수있는인프라를구축해나가야할것임 -선행기술에대한연구결과를실제공정에적용하기위해서는 PDP 생산업체와학계의공동개발및정보교류의활성화를위한시스템이정착되어야할것임

109 4. 전극재료 ( 1) 개요 PDP의전극재료는 PDP 패널부품소재중에서 PDP 필터, 유리기판다음으로원가비중이높은소재로상부유리기판 ( 상판 ) 의투명전극, Bus전극및하부유리기판 ( 하판 ) 의 Address전극이있음 P D P 전극구성 투명전극은 PDP 패널의방전셀안에서방전을일으키고유지시키는역할을하며, 가시광투과율이높고전극저항이낮을수록좋음 -투명전극의재료로 ITO 83) 를사용하는데, 기존에사용하던 SnO 2 에비해광투과성과전도성이좋고전극패턴형성도용이해대부분의 PDP 모듈에는 ITO 를이용한투명전극이사용되고있음 투명전극은인듐 (In), 주석 (Sn) 등을가공하여 ITO Target 84 ) 형태로사용됨 83 ) ITO( Ind iu m Tin Oxid e ) : 인듐산화물 ( In 2O 3) 과주석산화물 (S no 2) 의화합물 84) ITO Target : 유리기판등에 ITO 막을코팅하기위한 ITO 재료형태로서, ITO Powder 를이용해서제조함

110 Bus 전극은상판에서, Address 전극은하판에서패널에전류를흘려주는역할을함 -Bus전극재료로는 Ag 또는 Cr/Cu/Cr 이사용되며대부분의 PDP 패널제조업체들은 Ag를사용하고있음 Bus전극의경우미세패턴형성이가능하여야하고반사가적어야하며, 투명전극과반응하지않아야하고저항이낮아야함 -Address 전극은재료로 Ag 를사용하며, 소성 ( 燒成 ) 막이얇아야하고저항이낮아야하며인접재료인유리기판, 유전층및형광체와의화학적안정성도고려되어야함 -Bus 전극과 Address 전극은재료로 Ag 를사용하므로 Ag 전극이라고도함 Ag전극재료는 Ag를가공하여 Ag Paste 85) 형태로사용됨 전극재료가공과정 투명전극 인듐, 주석등의원재료 ITO Powder ITO Target Ag 전극 Ag Ag Powder Ag Paste 자료 : 당행작성 ( 2 ) 기술동향 투명전극재료인 ITO 에포함된인듐 (In) 은한정된매장량및급속한수요증가로인해가격이증가하는추세로, ITO 를대체할수있는투명전극재료개발과 ITO Target 재사용에대한연구가활발히진행되고있음 -ITO 투명전극은전극의에칭정밀도가 ± 2~3μm정도로방전개시전압의불균일성에영향을미치므로, 에칭의정밀도가우수한 SnO 를투명전극재로로사용하기위한연구가진행중임 85) Paste : 금속 Powder 와 Glass Frit, 안료등의무기 Powder 을 Vehicle 이라는유기바인더에고루분산시킨고점도의물질

111 -이외에도 CNT(Carbon Nano Tube) 를용액에분산시킨후, 기판상에도포하는방법으로투명전극을제조하는방법이시도되어상당한진전을보이고있으나아직실용화수준에는도달하지못하였음 -또한, PDP 패널제조업체에서는투명전극이없는패널구조를통하여패널제작비를줄이려는시도를계속하고있으나, 높은방전전압, 구동의불안정성등의부작용을해결해야하는문제점이남아있음 Ag전극은재료로사용되는 Ag가고가이기때문에 PDP 패널원가에서차지하는비중이상대적으로높고, 유리기판에 Ag전극을형성하는과정에서 80% 이상의 Ag가제거되는문제점이있으므로, 경제적인 Ag전극형성법개발이요구되고있음 -이를해결하기위해 Ag 입자를나노크기로줄여유리기판에도포되는두께를줄이거나, 다른금속재료에 Ag를코팅하여 Ag 사용량을줄이는방법이시도되고있음 나노크기의 Ag Powder 를함유한잉크를이용하여잉크젯방식으로인쇄하는전극형성법이 Seiko-Epson( 日 ) 에서개발되었음 (2004 년말 ) 잉크젯방식의전극형성법은고속패턴형성이가능하여재료의손실이없는등이점이많으나노즐이막히지않도록하는잉크제조기술, 복잡한형상부위를기계적으로구현하는방법등의해결과제가남아있음 ( 3 ) 업계현황 ITO 재료는일반적으로 ITO Target 형태로생산되며주로일본업체인닛코머티리얼즈 ( 日 ), 미츠이금속 ( 日 ), 미츠비시머티리얼 ( 日 ) 등이생산하고있으며국내에는삼성코닝이생산하고있음

112 - 닛코머티리얼즈가 전세계 디스플레이 시장의 50%, 국내 디스플레이시장의 70% 를 차지하고 있으며 마쯔시타, 삼성전자, LG 필립스 LCD 등에 공급하고 있음 - 삼성코닝은 ITO Target 을 생산하여, 삼성전자, 삼성 SDI, LG 필립스 LCD 등 국내 평판디스플레이 업체에 공급하고 있음 Ag전극재료는세계최초로 Dupont( 美 ) 가 Fodel 이라는상품명으로감광성 Ag Paste 를출시한이래대부분의 PDP 제조업체들이 Fodel을사용하고있으며 Noritake( 日 ), Taiyo Ink( 日 ) 등이연구개발에성공해상업화하였음 -Ag 전극재료는 Powder 타입과 Paste 타입으로생산되는데 Mi tsui ( 日 ) Dowa( 日 ) 는 Powder 형태로생산하고있으며, Dupont Nori take Tai yo Ink 는 Paste 형태로생산하고있음 -2003년기준으로국내 Ag 전극재료시장은 Dupont 이 63.1%, Taiyo Ink 가 34.9% 의시장점유율을보였으며, 04 년에 Noritake 사가국내시장에참여하였고 05 년에는제일모직, 휘닉스 PDE 등국내업체들도소량씩생산하기시작하는상황임 -국내업체로는제일모직, 대주전자재료등이 Paste 타입으로개발하였고휘닉스PDE 는 Powder 타입으로개발하였으며, 창성은 Powder, Paste 두가지타입으로국산화시도중임 제일모직과휘닉스PDE 는삼성SDI 에공급하고있으며, LG 전자는자체생산하여사용하면서 LG 마이크론에소량납품하고있고, 대주전자재료는아직본격적인납품실적이없는상황임 그러나삼성SDI, LG 전자와같은국내 PDP 패널제조업체들의국내업체생산제품채용율은높지않으며대부분 Dupont, Taiyo Ink 등에서공급받아사용하고있음

113 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내전극재료의기술수준은선진국대비 70% 정도이며, 기술격차는 1년정도차이가나고있음 - 기술요소중가장열위에있는부분은소재자급도부분이나, 투명전극의경우 ITO Powder 까지자체수급가능한수준이므로 Paste 타입만개발된 Ag 전극을제외한경우선진국대비약 90% 의기술수준을보이고있음 투명전극재료로사용되는 ITO 의경우삼성코닝에서 ITO Target 뿐만아니라 ITO Powder까지개발에성공하였음 Ag전극원재료인 Ag 는수입에의존할수밖에없으나실제사용되는 Ag Paste 의주요성분인 Ag Powder 를대부분의업체가수입하고있는실정임 -Ag 전극재료를생산하기위한관건은전극재료의 60% 이상을차지하는 Ag Powder의생산여부에달려있는데, 현재까지는국내기업의제품개발이활발히진행되고있으나제품품질에대한신뢰성확보가걸림돌로작용하고있음 전극재료의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차 기술격차요인 원천기술 50 소재자급도 50 Powder를 이용한 Paste 생산기술 70 1년 제작기술은있으나 Powder 자체생산기술은 인적자원 90 약한편임 종합

114 ( 5) 과제및육성방안 과제 전극재료는 PDP 에 사용되는 재료 중에서 유리 기판 다음으로 국산화에 뒤쳐진 소재로 국산화가 시급한 상황이며, 특히 Ag Powder 를 생산하는 기술의 확보가 필요함 -Ag 전극의 최종 재료형태인 Ag Paste 에 대한 제조기술은 다수의 국내업체가 보유하고 있으나, 이의 생산을 위한 Ag Powder 를 대부분 수입해 오고 있는 실정임 육성방안 단기적육성방안 - 국내 Ag 전극재료제조업체간의경쟁체제에서벗어나파트너쉽을통한기술및정보교류가활성화되어야할것임 또한, Ag전극재료를사용하는국내 PDP 모듈제조업체와 Ag전극재료제조업체간의기술교류와협력을통한전략적인연구 개발체제도필요함 중 장기적 육성방안 -전극재료를 국산화하는 수준에서 벗어나 새로운 전극재료를 개발 하는 등 소재의 혁신을 선도해야 할 것임 기술 혁신형 부품 소재 전문기업은 현실적으로 소기업보다는 대기업 규모에서 실현 가능하므로, 중소기업 규모의 전극재료 업체와 대기업 규모의 부품 소재 업체간의 연계를 통한 핵심 부품 단위의 클러스터가 구축되어야 할 것임

115 5. 격벽재료 ( 1) 개요 격벽은하부유리기판상에 Red, Green, Blue 빛을내기위해방전공간을분할하여화소를만드는역할을함 - 또한인접 Cell 과의전기적, 광학적누화 (Cross-Talk) 86) 현상을방지하고, 형광체가도포되는면적을제공하여 Contrast ( 명암비 ) 와방전효율을향상시키는역할을함 격벽은무기계유리분말 (PbO-SiO 2 -B 2 O 3 ), 유기Vehicle( 유기용매 ) 과 Filler(Al 2 O 3, TiO 2, ZnO 등의세라믹분말 ) 가혼합된 Paste 상태임 -격벽의조성은유전체재료와유사하나우수한식각성이요구되는점에서큰차이가있음 P D P 내격벽의구조도 86) 누화 (Cross-Talk) : 서로다른전극상의신호가다른회선에영향을주는현상으로색상의품질을저하시키는원인이됨

116 격벽은폭이 50~100μm, 높이는 100~200μm가량인미세구조물임 -기존에는그림과같은 Stripe 형상이많이사용되어왔으나, 고화질을위해격벽의형상이다양하게개발되고있음 격벽이가져야할기본적인특성은상 하유리기판의거리를유지하는뼈대역할을하므로기본적인강도가필요하며, 식각성이양호해야함 ( 2 ) 기술동향 격벽은 Paste 상태로사용되며, 일반적인 Paste 생산공정과유사함 격벽재료의생산공정 무기계유리분말 Fi l l e r 분말유기 V e h i c l e P a s t e 혼합공정최종제품 -( 주 ) 휘닉스PDE, 대주전자재료 ( 주 ) 등격벽 Powder 생산업체들은무기계유리분말과 Filler 분말을혼합하여 Paste 용 Powder를만들고, PDP 제조업체들은 Paste 용 Powder와유기Vehicle 을혼합하여자체적으로 Paste 화하여사용하고있음 -Paste 용 Powder 의원재료가되는무기계및 Filler 분말은해외로부터수입하고, 자체적으로혼합비율을설계하여최종제품을생산하고있음 격벽은방향에따라다른식각율을나타내도록재료를설계하는것이중요하며이는다양한조성과 Filler의첨가로개발되고있음 -격벽의형성에있어서깊이방향의식각이폭방향의식각에비해 2~4배가량우수해야함

117 환경규제가심화됨에따라 Pb 가없는격벽소재가개발되어실제적용되고있음 -무기계유리분말의 PbO 를 Bi 2 O 3 로대체한친환경적소재가개발되었으며현재 PDP 제조업체의일부라인에적용되고있음 PDP 의고해상도, 고화질추세에따라격벽의폭과격벽간의 Pitch 87) 가작아지고, Cell 구조가다양해질필요성이증대되자 PDP 생산업체에서새로운격벽제조공정을개발하고있음 - 기존의격벽제조공정은 Coating 된격벽 Paste 를기계적으로식각하는 Sand-Blasting 방식이사용되었으나, 최근에는반도체공정을응용한 Etching 방식이점차확대되고있음 -Sand-Blasting 방식과 Etching 방식에따라격벽 Paste 의요구특성이달라짐 ( 3 ) 업계동향 국내에는 ( 주 ) 휘닉스 PDE, 대주전자재료 ( 주 ), ( 주 ) 파티클로지등이 Paste 용 Powder 를개발및생산하고있음 -격벽은 PDP 제품의양품율에큰영향을주기에삼성SDI, LG 전자등의 PDP 제조업체들은 Paste 용 Powder를구입하여자체라인에서 Paste 화하여사용하고있음 대주전자재료 ( 주 ) 는 Sand-Blasting 방식에적합한 Paste 용 Powder를생산하고있으며, ( 주 ) 휘닉스PDE 는 Etching 방식에적합한 Paste 용 Powder를생산하고있음 87) Pitch : 격벽사이의간격

118 LG 전자는 Etching 방식을적용하여격벽을제조하고있음 - 기존에는 Sand-Blasting 방식을이용하여개발및생산이이루어졌으나, 01 년부터 LG 마이크론에서개발한 Etching 방식을적용하고있음 -LG 전자는 ( 주 ) 휘닉스PDE 로부터 Paste 용 Powder와일부는 Paste 상태로납품받아사용하고있음 삼성 SDI 는대주전자재료 ( 주 ) 와 ( 주 ) 휘닉스 PDE 로부터 Paste 용 Powder 를납품받아자체적으로 Paste 화하여사용하고있음 국내 업체의 국내 시장 점유율 ( 단위 : %) 항 목 회사명 대주전자재료 휘닉스P D E 기타 격벽 (Pas te ) 자료 : 대주전자재료 ( 주 ) 전자공시, 2005 해외업체로는일본의 Nihon Yamamura, NEG, Noritake 등이있으며, 이들은생산량의거의대부분을 Matsushita 등자국기업에납품하고있음

119 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내 PDP용격벽의기술수준은선진국대비 87% 정도이며, 소재자급도부문을제외할경우선진국과대등한수준으로기술격차가없는것으로파악됨 -소재자급도는무기계유리분말등일부소재가국내에서생산되지않아수입이불가피하여낮은수준으로평가되었음 특허보유와이를활용한생산기술, 친환경적소재의개발력및인력현황등을감안한기술격차는선진국대비대등한수준임 -대주전자재료( 주 ) 와 ( 주 ) 휘닉스PDE 등의격벽생산업체들은자체특허를이용하여 Paste 용 Powder의개발및생산을수행하고있음 -격벽의강도, 식각성등의주요특성에있어서일본제품과동등한수준으로생산기술면에서도선진국수준임 격벽재료의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 100 소재자급도 5 0 생산기술 100 인적자원 100 종합 87 자료 : 당행 실태조사 0 년 - 대주전자재료 ( 주 ) 에이어 05 년에 ( 주 ) 휘닉스 PDE 도격벽재료의국산화에성공하여, PDP 생산업체에본격납품이시작되는등국내업체들의기술개발속도는가속화될것임

120 ( 5) 과제및육성방안 과제 PDP 생산업체는새로운격벽제조공정이지속적으로개발됨에따라신공정에적용가능한물성을지닌격벽소재가개발되어야할것임 -격벽의폭및격벽간의 Pitch 가작아지는등 PDP 특성향상을위한신공정개발은필수불가결한상황임 Display간의가격경쟁으로 PDP의저가격화도심해지고있어, 격벽 Paste 용 Powder 및 Paste 에있어서가격경쟁력확보가필수적임 -격벽 Powder의경우, 04년에비해 05년에는판매가가약 20% 인하되었음 친환경재료의지속적인개발이필요한상황임 육성방안 단기적육성방안으로친환경격벽재료의개발은 PDP 생산업체와원재료제조업체가공동으로개발에참여하는것이효과적일것임 -국내의격벽재료개발업체는 ( 주 ) 휘닉스PDE, 대주전자재료 ( 주 ) 로한정되어있음 -개발참여업체수가많지않기에기술교류와협력을통해전략적으로개발영역을분할하여추진하는것이바람직함 중장기 육성방안으로는 저가격화 재료의 개발과 PDP 생산업체에서 개발하는 신공정에 무리없이 적용가능하며, 기존 격벽보다 우수한 특성을 나타낼 수 있는 재료의 개발이 필요함 -격벽은 PDP 생산업체에서 적용하는 공정에 따라 조성 및 물성이 달라짐

121 6. 유전체재료 ( 1) 개요 유전체는상 하부유리기판의전극위에코팅되어 Plasma 발생시유지전극의보호와가시광선의투과및반사등의역할을수행하는필수적인소재임 - PDP 유전체에는상부유리기판에투명유전체가있으며, 하부유리기판에백색유전체가각각형성되어있음 P D P 내유전체의구조도 상부유리기판용투명유전체는전극을보호하고형광체에의하여발생한가시광선을투과해야하므로이에적합한특성이필요함 -전극보호를위해유전체의절연내압이커야하며, 투과율을높이기위해투명유전체막내부에기포가적게하여광산란을줄여야함 하부유리기판용백색유전체는형광체에의해발생한가시광선을반사시킬수있도록백색의색상을가지는것이필요함

122 유전체막은인쇄방식으로형성되므로 Paste 형태로사용되는데, 각각의구성성분및요구특성은아래와같음 상 하판유리기판용유전체특성 항목 상부유리기판용유전체하부유리기판용유전체 성분 무기물 B i n d e r 용제및첨가제 PbO-B 2O 3-SiO 2, Al 2O 3,NaO 2 등 Celluose계 Polymer TiO 2, Al 2O 3 등 Celluose 계 Polymer 특성대표적업체 Terpineol, BCA - 높은투과율 Asahi Glass( 日 ), - 황변현상 88) 억제특성휘닉스 PDE, Terpineol, BCA - 높은반사율대주전자재료 - 양호한 Etching 특성등 자료 : FPD 산업과부품소재개발이슈및사업화전략, 산업교육연구소, Binder, 용제및첨가제는분말상태의무기물을인쇄공정에적용시킬수있는 Paste 상태로만들어주는성분임 ( 2 ) 기술동향 유전체의생산기술은일반적인분말생산공정과유사함 유전체 생산공정 혼합용융조분쇄미분쇄건조 유기용제혼합 제 품 -유전체생산업체는원재료인 NaO 2, B 2 O 3 등의무기물분말을해외로부터수입하고, 혼합공정에서제품생산까지는자체적으로수행하고있음 -미량의불순물에의해서도 PDP 제품에불량을유발할수있기에, 각공정중이물관리등공정조건이엄격히관리되고있음 88) 황변현상 : 시간이지남에따라유리기판과유전체재료간의반응에따른변색현상

123 -혼합, 분쇄및건조공정은투과율, 반사율등과관련된광범위한응용기술이필요하여기술진입장벽이높게형성되어있음 Binder, 용제및첨가제를개선하여 Paste 용 Powder 의분산성, 인쇄작업성등을개선하여 Paste 상태의유전체특성의향상을위한개발이이루어지고있음 한국과일본업체들을주축으로환경문제를해결할수있는무연 (Pb-free) 재료와화면의휘도향상을위한유전체 Paste 용 Powder 및 Paste 의개발이이루어지고있음 ( 3 ) 업계동향 국내에는 ( 주 ) 휘닉스PDE, 대주전자재료 ( 주 ) 가 PDP용유전체를개발및생산하고있음 -( 주 ) 휘닉스PDE 는상 하판유리기판용유전체를생산하고있음 삼성SDI 는 ( 주 ) 휘닉스PDE 로부터유전체 Paste 용 Powder 를납품받아직접 Paste 화하여사용하고있음 -대주전자재료 ( 주 ) 는유전체 Paste 의개발에성공하였으며 PDP 생산업체에샘플을제출하여 Test 중임 대주전자재료는상판유리기판용유전체를개발했으나, 아직 PDP 생산업체에본격적인납품실적은없는상태임 ( 주 ) 휘닉스PDE 는 02 년부터삼성SDI 와 LG 전자에유전체Paste 용 Powder 를납품하기시작하였음 -투과율, 휘도및황변특성등에있어서일본제품과동등수준임 해외의대표적인유전체 Paste 용 Powder 및 Paste 생산업체로는일본의 Asahi Glass, NEG, Noritake 등이있음

124 -국내유전체 Paste 용 Powder 및 Paste 시장은 PDP 생산초기에 Asahi Glass 와 Noritake 가양분하였으나, ( 주 ) 휘닉스PDE 가 02 년부터본격적으로양산하기시작하면서수입의존도가점차개선되었음 국내 업체의 세계 시장 점유율 ( 단위 : 톤, %) 항목 년도 세계 생산량 2,880 5,590 8,610 11,420 국내 소비량 1,670 2,600 4,690 6,633 ( 주 ) 휘닉스PDE 587 1,450 2,500 4,400 국산제품의 시장점유율 자료 : ( 주 ) 휘닉스PDE 전자공시, 국내 유전체 Paste 용 Powder 및 Paste 시장은 국내 업체가 약 55% 를 점유하고 있으며, 대주전자재료 ( 주 ) 가 개발을 완료하고 생산을 앞두고 있어 국내 업체의 시장 점유율은 향후 더욱 증가할 것으로 판단됨 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내상 하판유리기판용유전체인 Paste 와 Paste 용 Powder의기술수준은선진국대비 80% 임 -기술요소중선진국대비 20% 수준으로가장열위한소재자급도를제외할경우기술수준은선진국과대등한수준임 - 그러나소재자급도의열위는무기물분말의일부가국내에서생산되지않는상황에기인한것임 특허보유와이를활용한생산기술, 친환경적소재의개발력및인력현황등을감안한기술격차는선진국대비대등한수준임

125 -( 주 ) 휘닉스PDE 는 친환경문제를 해결할 수 있는 무연 유전체 Paste 용 Powder 를 개발하여 삼성SDI 와 LG 전자에 납품하여 생산이 이루어지고 있음 -대주전자재료( 주 ) 는 가시광선의 투과율을 향상시킬 수 있는 착색 유전체 Paste 용 Powder를 개발하여 삼성SDI 로 납품할 계획임 -일본도 Asahi Glass와 NEG 등을 주축으로 무연 유전체 Paste 용 Powder를 생산 중에 있어, 국내 업체와 동등한 수준임 유전체재료의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차 기술격차 요인 원천기술 100 소재자급도 20 생산기술 100 0년 - 인적자원 100 종합 80 자료 : 당행 실태조사 ( 5) 과제및육성방안 과제 친환경재료의지속적인개발이필요한상황임 -일부무연화조성의유전체가 PDP 생산라인에적용되고있으나, 기존유전체에비해밝기, 휘도등의특성에서다소열위함 최근각 Display 간가격경쟁이치열해지면서 PDP 의저가격화도심해지고있어, 유전체 Paste 용 Powder 및 Paste 에있어서저가격화가이루어져야할것임 -유전체 Powder의경우, 04년에비해 05년에는판매가가약 10% 인하되었음

126 육성방안 단기적으로친환경적인무연화재료를비롯한중금속이배제된재료의개발이필요한상황임 -삼성 SDI 는유럽연합환경규제인유해물질사용제한지침 (RoHS) 에해당되는 6대유해물질을전제품에서제거하는데성공하는등국내업체들을중심으로지속적인개발이이루어지고있음 중장기육성방안으로는저가격화및새로운공정에적용할수있는재료의개발을위한연구가지속적으로이루어져야할것임 -Pb 계를대체하는소재로 Bi계와 Zn계가개발되고있으나, 저가격화및기존공정으로의적용도면에서열위한상태임

127 P r o j e c t i o n I. Projection 계통도 및 제조공정 1. 개요 2. 구동원리 3. 계통도 4. 제조공정 I I. Pr oje cti on 부품 소재 현황분석 1. MDP 2. 램프 3. 렌즈 4. 스크린

128 I. 프로젝션계통도및제조공정 1. 개요 프로젝션 TV 란고선명 CRT 또는 MDP(Micro Display Panel) 를이용하여형성한소형영상 (CRT 7", MDP 1") 을광학투사렌즈를통하여스크린상에확대 투사함으로써디스플레이하는 TV 를말함 - 영상을확대 투사하여대화면으로디스플레이한다는측면에서프로젝터 (Projector) 와동작원리는유사함 -프로젝션 TV 는영상을만드는소자의종류에따라크게 CRT 방식과 MD 89) 방식으로구분됨 MD 방식의프로젝션 TV 는 LCD, DLP 90), LCoS 91) 로세분됨 초기프로젝션 TV 는 CRT 프로젝션 TV 가시장의대부분을차지하였으나, 현재는 LCD 와 DLP 방식의비중이확대되고있으며, LCoS 의경우시장진입단계에있음 본고는 MD 프로젝션 TV 를중심으로작성되었음 2. 구동원리 LCD 프로젝션 TV 는소형 LCD 화면에서재현된영상에강한빛을쏘여투사렌즈를통해화면을확대시키고, 스크린에투사하는원리를이용함 - 세개의 LCD 패널이 R(Red), G(Green), B(Blue) 3 색을분광 ( 分光 ) 시키고, 렌즈로분광된빛을모아영상을만들어내는방식임 89) 1인치이하의작은정보표시소자에요구되는해상도를가지는소형 고정세의디스플레이를말함 90) DLP(Digital Light Processing) 91) LCoS(Liquid Crystal on Silicon)

129 L C D 프로젝션 T V 의구조 < 내부구조 > <LCD 패널 > 자료 : 전자부품연구원, 2003 DLP 프로젝션 TV 는회전하는 Color Wheel 을이용하여램프로부터의광원을 RGB 로분광시키고, 이를 DMD Chip 92) 이반사시켜투사렌즈로영상을확대 투사하는방식임 -즉, 순차적으로입력되는 3색의광원을시각적으로는혼합된하나의색상으로보이도록구현하는것임 D L P 프로젝션 T V 의구조 자료 : 전자부품연구원, 2003 < 내부구조 > <DMD Chip> LCoS 프로젝션 TV 는 DLP 프로젝션 TV 와유사한구조로되어있으나, 실리콘웨이퍼상에액정을집적한 LCoS Chip에형성된영상을확대 투사하는원리를이용함 92) DMD(Digital Micromirror Device) : 미국 TI(Texas Instruments) 사가개발한반도체 Chip 으로서, 수십만개의미세구동거울이집적되어있음

130 L C o S 프로젝션 T V 의구조 < 내부구조 > <LCoS Chip> 자료 : 전자부품연구원, 계통도 프로젝션 TV 의 부품은 크게 광학 Engine, 기구부품, 회로부품으로 구성됨 -광학 Engine 은 램프, UV 93) /IR 94) 필터 렌즈 경통 등의 광학부품과 MDP, Driver IC 95) 등이 결합된 형태의 구성품으로서, 프로젝션 TV 의 성능을 결정짓는 핵심 부품임 -기구부품은 스크린, Cabinet, Mirror 등으로 구성되며, 회로부품은 Scaler IC 96), Tuner IC 97), MICOM 98), Power Supply Unit 등으로 구성됨 93) Ultra-Violet : 자외선 94) Infra-Red : 적외선 95) Driver IC : 디스플레이의표시창에글자나이미지등의영상이표시될수있도록해당되는전기신호를표시창으로보내주는반도체 Chip 96) Scaler IC : 입력되는주파수에관계없이항상일정한출력주파수를가질수있도록 Frame 단위로영상처리를수행해주는반도체 Chip 97) Tuner IC : 특정주파수대역의전파만을선별하여이를복조하기에적당한주파수인중간주파수 (IF : Intermediate Frequency) 로변환하여주는반도체 Chip 98) MICOM : MIcro COMputer, 프로그램에따라연산처리를수행할수있는기본단위의 CPU

131 프로젝션 T V 의계통도 자료 : 당행작성 4. 제조공정 프로젝션 TV 의제조공정은 [ 기구부품조립 + 광학 Engine 조립 + 영상처리보드조립 ] [ 프로젝션 TV 완제품조립 ] [ 성능테스트 ] [ 출하 ] 순으로이루어짐 - 전반적인공정은단순조립위주이며, 핵심생산기술은광학 Engine 과영상처리보드간의조정 (Calibration) 기술임 프로젝션 T V 의제조공정 스크린 C a b in e t 기 구 부 조 립 M i r ro r M D P 광학부품 자료 : 당행작성 광 학 E n 조 립

132 I I. 프로젝션부품 소재현황분석 1. M DP ( M i cr o Di s p l a y Pa ne l ) ( 1) 개요 디지털멀티미디어정보화시대의중요한부분을차지하고있는디스플레이시장은저가로고화질 (HD : High Definition) 대형화면을지원하는제품을원하고있음 -이러한추세에부응하여저렴한가격으로고화질의대화면을제공할수있는 MDP(Micro Display Panel) 에대한관심도높아지고있음 -MDP 는약 1인치내외의작은화면으로수십에서수백만개의화소로구동되는 Micro Device 을말함 MDP 는투과형인 TFT-LCD(HTPS 99) TFT-LCD) 방식과, 반사형으로 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 을이용한 DLP(Digital Light Processing) 방식, 그리고현재시장초기단계로상용화를위한개발이진행중에있는반사형인 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 방식으로구분됨 Projection TV 용 MDP 시장은 LCD 방식제품보다 DLP 방식의제품비중이커지고있는상태이나, LCoS 방식의제품양산이예상되는 2006년부터는 DLP 와 LCoS 방식의제품이경쟁하게될것으로예상됨 99) HTPS : High Temperature Poly-Silicon

133 M D P 소자별특성비교 구 분 L C D (H T P S ) D L P L C o S 고정세도 저위 우수 우수 제조비용 저렴 고가 저렴 콘트라스트비 저위 우수 우수 개구율 저위 우수 우수 자료 : Sony 사 LCD MDP : 현재 Projection TV 에사용되는 LCD MDP 는투과형인 HTPS TFT-LCD 를채용하고있음 -석영기판(Quartz Wafer) 으로제조된 HTPS TFT-LCD Panel 은 Liquid Crystal Layer를이용, 빛을변조하여영상을생성함 -투과형인 HTPS TFT-LCD Panel 은방식의특성상각픽셀의회로구성에따른개구율 100) 의확보, 램프를통해발생되는열의냉각등에기본적인한계가있는구조임 DLP MDP: MEMS 공정에 의해 생산된 실리콘기판 상에 각 픽셀에 해당하는 미세한 거울을 수십만 개 단위로 심은 칩으로 구성된 반사형 방식의 Panel 임 -DLP MDP 는 전기신호에 따라 각도를 변환할 수 있는 수십만 개의 미세한 마이크로 힌지가 있는 칩 위에 수십만 개의 초소형 알루미늄 거울을 장착하여 이들 초소형 거울이 동영상 시그널에 따라 기존에 놓여 있는 위치를 전환해서 영상을 구현함 - DLP MDP 는 LCD MDP 에 비해 경량이며, 반영구적인 수명과 높은 명 암대조비 (Contrast Ratio) 를 가진 장점이 있으나, HD 급 제품 생산시 수 율 확보가 어려워 LCD 대비 가격 경쟁력 확보가 해결해야 할 과제임 100) 화상소자의면에도달하는빛의양으로 LCD MDP 의경우한픽셀에서빛이통과할수있는면적

134 DMD DMD 동작사진 DMD 상부 - DLP MDP 는 Panel 뒷면에회로를구성하기때문에개구율의제약이없고 Panel 후면을통한냉각이가능한구조로 LCD 방식에비해상대적으로우수한구조를가지고있음 -반면, 미세구조물식각공정과상부거울미세절삭공정등난해한제조공정으로생산수율이낮아 LCD MDP 에비해고가이고, 3개의 LCD MDP 로구성되는 LCD 방식에비해 1개의 Panel 과필터의조합으로인해색재현성이떨어지는단점이있음 LCoS MDP : LCoS MDP 는들어온빛을화소전극에서반사시키는구조로구동회로를표시화소밑에만들수있어고해상도이면서고효율의디스플레이가가능한특징이있음 - LCoS MDP 는픽셀트랜지스터와 Row & Column 구동전자를포함하고있는실리콘다이 (Die) 와액정, 그리고 Glass Cover 로구성됨 - LCoS 방식의기술은원리상 SXGA(1,365 1,024) 이상의뛰어난화상을재생할수있으며, 인접화소와분리존재를느낄수없는구조로필름영화와같이매우부드러운영상을제공할수있음 -또한 LCD MDP 에서발생하는성능열화 ( 청색 ) 를가져다주는유기화합물을사용하고있지않으며, DLP 방식에서소용되는칼라휠 (Wheel) 을필요로하지않음

135 -LCoS Projection TV 생산업체는 40 이하의 LCoS Projection TV 의경우 LCoS MDP 가하나만소요되는단판식으로도적정휘도를유지할수있으나, 60 이상의대형화면에서는단판식으로휘도를유지하기어려워삼판식을채택하고있음 - ( 주 ) 유니드시스템이국내업체최초로 43 단판식 LCoS Projection TV 를 2005년 8월에출시하였으며, LG 전자 ( 주 ) 가 3 판식 제품을 11 월에, ( 주 ) 대우일렉트로닉스가단판식 43 제품을 12 월에출시할계획임 상기 3사의 LCoS Projection TV 에탑재된 MDP 는미국의 SpatiaLight사제품임 LCoS MDP LCoS MDP 의단면도 ( 2 ) 기술동향 Projection TV 용 LCD DLP MDP업체는 MDP의저전력화 고휘도및내구성향상을위한기술개발을진행중임 국내 삼성전자 ( 주 ) 와 LG 전자 ( 주 ) 등 Projection TV 생산업체에서는 완성도가 높은 부품의 채택과 이를 바탕으로 신속한 제품출시를 통해 시장에 대응하고 있음 - 따라서 현재 생산되고 있는 Projection TV 의 MDP 는 국산화가 이루어지지 않은 상태이며 전량 수입에 의존하고 있음

136 Projection TV 용 MDP 는직시형인 LCD, PDP 등평판디스플레이와달리미세한픽셀을기본으로하면서이의확대를통해화면을구현하는것으로제품생산에서먼지에대한대응특성이매우중요함 -이의해결을위해 LCD MDP 에서는먼지제거가가능한 AR 이코팅된 ADG(Anti Dust Glass) 를 LCD Panel 표면에적용하고있음 1) LCD M DP LCD MDP 는 DLP MDP 에비해 R G B 등 3 원색 Panel 3 개를사용하기때문에밝기및색재현성은우수하나수명과 Contrast 에서개선의여지가많은상태로, 이의해결을위한개발이진행중에있으며, 경쟁제품인 DLP MDP 대비선명도면에서도상당부분진척을보이고있는실정임 Epson Sony 사등일본업체의경우픽셀당최소한의회로구성을기본으로하면서각각의 LCD 액정전면부에볼록렌즈를부착하여투과면적을확대하는방식으로개구율을개선한제품을생산하고있음 - 현재생산되고있는 LCD 방식의 Projection TV 에는 MLA 101) 가부착된 LCD MDP 가탑재되고있음 LCD MDP 업체는 Panel 액정수명의향상을위해현재액정에적용하고있는유기물을무기물로대체하는등 LCD Panel 의단점을보완하기위한제품개발을진행중에있음 10 1) M icro Le ns A rra y : LCD M DP 의실효개구율향상을위해 LCD M DP 의각픽셀에장착되는미세한 Lens 배열

137 2 ) DLP M DP DLP MDP 는 TI(Texas Instrument) 사가 1987 년 Larry Hornbech DMD(Digital Micromirror Device) 라는광반도체개발로시작되었음 -DLP MDP 의핵심부품인 DMD 는원천특허를보유한 TI 사에의해독점생산 공급되고있는상태임 -DMD 생산에는 Mirror 구조물가공을위한 MEMS 가공 Mirror 절삭 패키징등미세소자에대한고도의생산기술이요구됨 국내 DLP Projection TV 생산업체인 삼성전자 ( 주 ) 에서는 기존의 SD( Sta nda r d De fi ni tion) 급 DLP M DP 에 S P( Sm ooth Pictur e) 기술을 적용하여 HD(High Definition) 급의 화질을 제공하는 Projection TV 를 생산하고 있음 - SP 기술은 미러 하나를 고속 동작시켜서 2 개의 픽셀 효과를 내는 것으로, 마름모꼴로 배열된 픽셀을 수직방향으로 고속으로 반복 이동시켜 사각 격자로 이루어진 예전의 영상과 겹치게하여 보다 세분화된 영상으로 합성하는 방식임 -원래 HD 급 DMD 는 ) 픽셀로 구성되어야 하나, SP 기술을 적용시 픽셀로 HD 급의 효과를 볼 수 있음 화상품질 소형경량화 화상신뢰성등에서뛰어난 DLP MDP 는새로운 ASIC 기술의도입으로고성능화 저비용화를도모하며꾸준히성장할수있을것으로예상됨 - 이를위해 SP, Dynamic-Black 103 ), DarkChip 104 ) 등의 DMD 보완기술의개발과이를탑재한제품양산을위한적극적인공략이예상됨 102) 화면에서제공하는수평과수직화소 103) 5000:1 의콘트라스트를시현하여어두운장면에서도세부표현성능을제공하는것으로, 계조 ( 階調 ) 를실현하는펄스폭변조광비트워드를어두운영상장면의밝기에따라동적 (Dynamic) 으로정의하여표현함 104) TI 사의초기의 DLP 를보완하여성능을 upgrade 한상용칩으로, 장착거울의미세화와반응성을높여화면의미세한떨림현상을제거하여보다향상된선명도화면을제공하는 DMD 개량칩을말함

138 3 ) LCoS M DP LCoS MDP 는유리기판을필요로하지않아제품생산을위해기존의반도체제조설비를이용할수있으며유리기판에액정을구현하는 LCD MDP 에비해우수한양산성이기대되는등장점이있음 - 일본의 JVC Sony 등 Projection TV 생산업체에서는독자적인개발을통해 LCoS MDP 가탑재된초기제품을출시하고있는상태임 - LCoS MDP 는제품출하초기단계로제품생산공정의표준화가정립되지않아안정화된생산공정기술의확립이미흡한수준임 LCoS MDP 설계기술은기존의반도체제조공정을기반으로하고있으며, 기존의파운드리를활용하여회로기판을구성하고실리콘기판과 Glass Cover 사이에액정을주입한것으로, 유리기판위에액정을구성하는기존의직시형 LCD 와는제조기술에서차이가있음 ( 3 ) 업계동향 현재출시되고있는 Projection TV 에장착되고있는 LCD MDP 는 Epson 사와 Sony 사에서생산하고있으며, 이중 Sony 사는자사제품용으로만 Panel 을생산하고있어, 현재시판되는 Sony 사의제품을제외한대부분의 Projection TV 에는 Epson 사의 Panel 이탑재되어출시되고있음 - 국내에서는평택에소재한일진디스플레이 ( 주 ) 에서 LCD MDP 를개발일부생산하고있으나, 이는프로젝터용 LCD MDP 로중국시장을대상으로하고있는수준으로, 현재국내에서 Projecti on TV 용 LCD MDP 를개발 생산하고있는업체는없음 DLP 방식의핵심부품인 DMD 는원천특허를보유하고있는미국의 TI 사를통해공급되고있음

139 LCoS MDP 는일본의 JVC Sony MDC 사및미국의 SpatiaLight사등에서개발 생산하고있으며, JVC와 Sony 사의경우 100만화소급 (1, ) 의 60~70 LCoS Projection TV 를출시하였음 -국내에서는 SpatiaLight 사의 LCoS MDP 를탑재한단판식 43 제품을 ( 주 ) 유니드시스템에서 8월에출시하였으며, LG 전자 ( 주 ) 와 ( 주 ) 대우일렉트로닉스에서도각각삼판식 와단판식 43 LCoS Projection TV 를 2005 년연말에출시할예정임 -국내에서는삼성전자 ( 주 ) 와일진디스플레이 ( 주 ) 에서 LCoS 개발을추진한적이있으나제품화에실패하였으며, 현재국내중소벤처업체인 ( 주 ) 유니디스플레이가유일하게 2 백만화소급 (1,920 1,080 픽셀 ) 제품을 2006년출시를목표로개발진행중임 ( 4 ) 기술경쟁력분석 LCD DLP Projection TV 시장에서국내 Projection TV 생산업체의생산기술은세계적인수준이나 Projection TV 의핵심부품인 LCD DLP MDP 의개발및생산기술은전무한상태임 -반면, LCoS Projection TV 는시장초기단계로 LCoS MDP 의국산화를통한 Projection TV 에적용이가능한상황임 MDP 관련선진국대비국내기술수준을살펴보면 LCD 와 DLP MDP 는각각 70% 와 40% 수준인것에반해 LCoS MDP 는 85% 수준으로국산화가능성이높은것으로조사되었음 이미기존메이저업체가자리잡은 Projection TV 용 LCD MDP 는기술경쟁력확보를통한국산화가현시점에서는필요치않음 -세계시장의 Projection TV 의 LCD MDP 대부분을일본의 Epson 이공급하고있으며 (Sony 사의경우 LCD MDP 를자사의 Projection TV 제품에만공급 ) 국내 Projection TV 생산업체인삼성전자 ( 주 ) 와 LG 전자 ( 주 ) 역시 Epson 사의 LCD MDP 를탑재하고있음

140 DLP MDP 의핵심부품인 DMD 는동부아남반도체 ( 주 ) 에서일부생산하고있으나, 미국 TI 사가원천기술을확보하고있는상태로단순생산만하고 있는 수준임 LCoS MDP 는회로기판생산공정에서는국내기술및생산여건이우수한편이나, 패키징공정의경우아직표준화되지않은초기단계로선진국대비양산기술에서의격차는미미한것으로평가되고있음 -LCoS MDP 관련설계기술을보유하고있는 ( 주 ) 유니디스플레이는 MDP 설계후매그나칩반도체 ( 주 ) 에이엠아이씨등국내반도체제조업체를통한제품생산을계획하고있음 선진국대비국내 M D P 분야의기술수준 분야기술항목 LCD Panel DMD Panel LCoS Panel 부족 CMOS Design Chip Production LCD 공정 LCD Driving 기술 LCD Packaging MEMS Design Chip Production Driving 기술 Packaging CMOS Design Chip Production LCoS LCD공정 LCD Driving 기술 LCD Packaging 자료 : 전자부품연구원 2003, 당행재작성 선진국대비기술수준 다소부족 동등 우월 보다우월

141 M D P 의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차 기술격차 요인 LCD 원천기술 80 Projection용인투사형 LCD의경우입사소재자급도 30 광밀도가직시형 LC D 에비해매우높생산기술 년아국내 LCD업체의상용화된기술을활인적자원 90 용하기어려움종합 70 DLP 원천기술 0 원천기술의 TI사보유와독점생산으로소재자급도 70 후발주자로시장참여에따른기대효과생산기술 년없음인적자원 20 국내업체의개발참여의지없음종합 40 원천기술 80 제품 상용화 초기단계로 미국 일본 등 소재자급도 70 선진국에비해 기술격차가 미미함 LCoS 생산기술 년 초기 제품개발 국내참여업체의 실패로 인적자원 95 개발지원 및 제품화에 대한 부정적 요인 종합 85 확대 자료 : 당행 실태조사 ( 5) 과제및육성방안 과제 Projection TV 용 MDP 는신뢰성의확보가최우선시되는제품으로국내의주요 TV 생산업체인삼성전자 ( 주 ) LG 전자 ( 주 ) 의요구수준이매우높아 Projection TV 용 LCD DLP MDP 의국내기술개발을통한 TV 용으로적용은어려운실정임 -현재국내 Projection TV 생산업체인삼성전자 ( 주 ) 와 LG 전자 ( 주 ) 는제품에소요되는 MDP 전량을수입제품에의존하고있음

142 그러나, 상용화 초기단계인 LCoS MDP 의 경우 제품개발 및 양산기술에 서 이미 상용화된 LCD DLP MDP 에 비해 대등한 입장에서 경쟁할 수 있는 상황으로 LCoS MDP 에 대한 설계 및 패키징 공정기술의 확보가 필요함 -LCoS MDP 의 생산공정 표준화가 아직 정립되지 않은 상태로, 신속한 제품개발과 양산공정의 확립이 필요함 육성방안 단기적 육성방안 -LCoS MDP 의 국산화를 위한 지원 LCoS MDP의 양산에 필요한 안정적인 패키징 공정기술의 확보가 필요함 정부는 Projection TV 용 생산업체와 국내 LCoS MDP 개발업체의 공동개발을 적극 지원하여 국내 Projection TV 에 국산 LCoS MDP 을 채용할 수 있는 토대를 마련하여야 할 것임 중장기적육성방안 -LCoS MDP 의지속적인기술경쟁력확보를위한지원 정부주도의산 학 연공조를통해 LCoS MDP 개발 생산업체에대한지속적인연구개발및협업체제의지원이필요함 -디스플레이시장에서저가격 고품질등의장점으로잠재적인시장을가지고있는 MDP 제품에대한정부주도의디스플레이로드맵확립을통해향후 MDP 적용제품시장의발굴및지원 다양한 MDP 응용제품을개발하여 MDP 기술을통한 Blue Ocean 시장의개척이요구됨

143 2. 램프 ( La m p ) ( 1) 개요 램프는별도의광원을필요로하는 10 5) MD 106 ) 방식의프로젝터와프로젝션 TV 의광원으로사용되며, 영상의화질을결정짓는핵심부품중하나임 -초기에는할로겐램프 (Halogen Lamp) 10 7), 메탈할라이드램프 (Metal Halide Lamp) 10 8) 가주로사용되어왔으나, 최근에는안전성 조명효율 수명이우수하고, 크기가작은 UHP 램프 109) 가프로젝터및프로젝션 TV 용램프의주류를이루고있음램프종류별비교 구분 U H P 램프 메탈할라이드 램프 할로겐 램프 방식 아크 110) 방전 방식 아크방전 방식 필라멘트식 광색 순백색 순백색 미색 광속 감쇄율 15 % 70~80% 50~60% 전극간격 (Ar c Gap) 1. 0m m~1. 3m m 2. 0mm 이상 - ( 필라멘트식 ) 발열량 낮음 보통 높음 - 낮은소비전력 - 높은안전성 - 색상의왜곡이없음 - 색생의 왜곡이 없음 - 저렴한가격 특징 - 조명효율이높음 - 방전식이므로, 사용도중 - 필라멘트식으로 사용 도중 - 긴수명 램프가꺼지지않음 갑자기램프가꺼짐 - 방전식이므로, 사용 도 중램프가꺼지지않음 자료 : 당행실태조사 10 5) CRT 방식은 TV 브라운관과유사한전자관이장착되어져있어램프가필요하지않음 106) MD : Micro Display 107) Halogen Lamp : 백열전구의일종으로진공상태의유리구안에브롬 (Bromine) 이나요오드 (Iodine) 등의할로겐원소를주입하여일반백열전구보다수명이김 10 8) Metal Halide Lamp : 금속증기의혼합체와할라이드계통원소 ( 나트륨, 텔리엄, 황동 ) 가분리되면서복사열이가시광을발생시키는고압방전램프로, Phil ips 사에서개발하였음 10 9) UHP Lamp : Ultra High Performance 또는 Ultra High Power Lamp, 1995 년네덜란드 Philips 사가최초로개발한광학기기전용램프로서, 저압의가스와수은등의화학물질이봉입된수정구안에서전극의아크 (arc) 방전을일으키는원리를이용함 110) Arc : 고압전기가전극간에흘러불꽃방전이일어날때, 불꽃의줄기가주변의전위에따라아크 ( 弧 ) 모양으로휘어지는현상을말함

144 본고는프로젝션 TV 용램프의주류를이루고있는 UHP 램프를 중심으로 작성되었음 프로젝션 TV 용 UHP 램프는크게 Bulb, Ballast 및 Reflector 로구성됨 프로젝션 T V 용 U H P 램프 Reflector 빛 Ballast Bulb < 외관 > < 내부구조 > 자료 : Ushio 사, 펜타원 저압 Gas + 수은 + 화학첨가물 부품별 기능 부품기능 Bulb 충전 Gas를통해고압의아크 (Arc) 전류를흐르게하는방전전구 Ballast 방전전구를 점등 작동시키기위해 전압, 전류를 부여하는 장치, 안 정기라고도 함 Bulb로부터나오는빛을전면으로반사시켜빛의손실을억제하는 Reflector 기구부품자료 : 당행실태조사 ( 2 ) 기술동향 프로젝션 TV 용 UHP 램프는가전제품에장착되어지는특성상일정수준의수명 111) 과휘도를동시에만족할수있는제품개발이요구되고있음 111) 일반적으로 10,000~20,000 시간의수명이요구되고있음

145 UHP 램프관련핵심기술은균일한성능의램프를양산할수있는제조기술, 요구되는수명이상으로램프수명을지속할수있는기술, 소비전력절감기술등임 UHP 램프는고압 112 ) 상태에서작동되는특성상높은신뢰성이요구되는품목으로서, 전극사이의간격 (Arc Gap), 발광효율 113 ), 수명, 교체비용, 색온도 114 ) 등의기술적특성을고려하여개발되어야함 프로젝션 TV 용 UHP 램프의기술개발은프로젝션 TV 생산업체들의요구에따라 1 전극사이의간격최소화 115), 2 램프수명의연장, 3 가격인하를목표로진행되고있음 ( 3 ) 업계동향 해외 UHP 램프생산업체로는 Phi l i ps( 네덜란드 ), Osram( 독일 ), Matsushi ta( 일 ), HTL 116 ) ( 일 ), Phoenix( 일 ), Ushio( 일 ) 등이있음 -세계프로젝션 TV 용 UHP 램프시장수요의대부분을 Philips, Osram, Matsushita 3개사가점유하고있으며, 특히 UHP 램프를최초로상용화한 Philips 사의경우, UHP 램프와관련된우수한기술력을바탕으로시장을주도하고있음 - 상기해외메이저램프업체들은다양한규격을가지는 UHP 램프를개발하여자동차, 프로젝터및프로젝션 TV 등의용도로판매하고있음 112) 통상 200 bar 정도의압력이요구됨 (1 bar = 1.02 kgf/ cm2으로, 제곱센티미터당 1.02 kgf 의힘으로누르는압력을말함 ) 11 3 ) 발광효율 (Lumi nous Ef f i ci ency) : 램프발광시, 입력된에너지가발광에너지로변환되는비율 114) 색온도 (Color Temperature) : 특정조건에서물체의색으로해당물체의온도를추정할때, 활용하는온도를말함 115) 전극사이의간격이작을수록색재현성과휘도특성이좋고, 램프가소형화될수있음. 선도업체인 Philips 사는현재 1.0mm 의 Arc Gap 을가지는 UHP 램프까지출시한상황임 116) Ha rr is on Tos hib a Lig h ting

146 국내의경우금호전기, 우리이티아이 등의기존 CCFL 117) 생산업체들과 펜타원등일부중소벤처업체들이프로젝션 TV 용 UHP 램프개발을시도중이거나진행하고있는것으로파악되나, 상용화실적은없는상황임 - 따라서, 삼성전자, LG 전자 등프로젝션 TV 제조업체들은 UHP 램프를 Philips, Osram 등의해외메이저업체로부터전량수입하고있음 2004 년프로젝터및프로젝션 TV 용 UHP 램프생산업체들의전세계시장점유율은 Philips 60%, Osram 20%, Ushio 10%, Matsushita 5% 순임 세계프로젝터및프로젝션 TV 용 UHP 램프시장점유율 20% 10% 5% 5% 60% Philips Osram Ushio Matsushita 기타 자료 : 펜타원주 : Ushio 사는프로젝터용램프만생산하고있음 시장조사기관인 Insight Media 사의최근보고서에따르면, 전반적인프로젝션 TV 용 UHP 램프의수급은공급부족상태를보이고있으며, 2007년까지현수급상황이지속될것으로예상되고있음 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내업체들의기술경쟁력을분석해본결과, 선진국대비 7년정도열위한것으로나타남 117) CCFL : Col d Ca thod e Fl u ore s ce nt La m p, 냉음극형광램프

147 프로젝션 T V 용램프의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 - - Philips 등해외메이저업체들이원천특허기술보유 - 프로젝션 TV용램프의생산기반기술은 CCFL 등이미소재자급도 - 국내업체들이생산하고있는램프와동일하나, 고도의생산기술 50 7년정밀성을요함 (4 00기압이상의생산환경 ) 인적자원 70 - 우리나라는공정의자동화와정밀도측면에서열위에종합 30 있음자료 : 당행실태조사 -프로젝션 TV 용 UHP 램프는 Philips, Osram, Matsushita 등 해외 메이저 업체들이 독점하고 있는 품목으로, 국내 램프업체들의 기술수준은 상당히 열위한 상태임 UHP 램프는 제조기술이 CCFL 등 기존 방전램프 제품들과 동일하나, 고도의 정밀도를 유지하기 위하여 고압에서 생산되어야만 하는 제조공정 특성상 기술진입 장벽이 높음 국내프로젝션 TV 에사용되는 UHP 램프는전량해외에서수입되고있으며, 핵심부품인 Bulb, Ballast, Reflector 의경우도국내에서개발 생산되고있지못한상황임 - 프로젝션 TV 용 UHP 램프분야는이미국내업체들이해외선진업체들과의기술격차를줄이기어려운상황인것으로판단됨 UHP 램프가국내업체에의해개발되더라도취약한시장인지도, 해외업체들과의가격격차를고려할때, 시장진입가능성이낮은실정임 -국내램프관련업체들은 UHP 램프의국산화보다는 고휘도무전극광원, LED 등을활용한 반도체광원 등차세대램프광원개발에주력하는것이바람직할것으로판단됨

148 ( 5) 과제및육성방안 과제 프로젝션 TV 용 UHP 램프는 Philips, Osram 등해외메이저업체들이기술력과가격경쟁력을바탕으로절대적인우위를차지하고있는품목으로, 국내프로젝션 TV 생산업체들이양산시수급어려움을겪고있는상황임 - 따라서, 국내프로젝션 TV 생산업체들의안정적인수급과제조비용절감을위해국산화의필요성은있으나, 현재까지 UHP 램프와관련하여국내업체들의개발실적이미미하며, - 국내업체들에의하여개발되더라도프로젝션 TV 생산업체에납품되기위하여최소 1 년이상 118) 의신뢰성테스트기간이소요되므로, Business Risk 가크다고할수있음 육성방안 중 장기적으로국내프로젝션 TV 용램프산업을육성하기위해서는현재프로젝션 TV 용램프로서주류를이루고있는 UHP 램프보다전세계적으로개발초기단계에있는차세대램프광원의집중개발을통한기술선점이필요시됨 - 이를위하여완제품업체와램프업체간의긴밀한기술협력관계구축이필요할것이며, 정부차원에서는 R&D 보조금지원등정책적지원및투자가이루어져야할것임 118) 프로젝션 TV 용 UHP 램프의최소요구수명은 10,000 시간으로, 신뢰성테스트기간만 1 년이상이소요됨

149 3. 렌즈 ( Le ns ) ( 1) 개요 프로젝션 TV 용렌즈는광학 Engine 을구성하는핵심부품중하나로서, 조명렌즈와투사렌즈로분류됨 -조명렌즈는 MLA(Micro Lens Array), Light Pipe, Condenser Lens 등여러개의광학계부품으로이루어지며, 램프광원으로부터의빛을균일하게조절하여 MDP 119) 로전달해주는역할을수행함 조명렌즈는전통적인구면 120 ) 글래스렌즈를사용하는일반적인렌즈부품으로서, 국내외많은업체들이이미생산 납품하고있음 -투사렌즈는 MDP 내에서형성된영상이왜곡, 간섭, 색번짐없이스크린에결상 ( 結像 ) 되도록해주는광학부품임 프로젝션 T V 용투사렌즈 자료 : 유니드시스템 119) MDP : Micro Display Panel 12 0 ) 렌즈는곡률반경 (Radius of curvature) 에따라곡률반경이일정한구면렌즈 (Spherical Lens) 와주변부로갈수록곡률반경이늘어나는비구면렌즈 (Aspherical Lens) 로구분될수있으며, 재질에따라글래스렌즈 (Glass Lens) 와플라스틱렌즈 (Plastic Lens) 로분류됨

150 투사렌즈 < 외관 > < 내부구조 > 자료 : 3MPO 12 1) 社, 하이소닉 본고는프로젝션 TV 용투사렌즈를중심으로작성되었음 ( 2 ) 기술동향 투사렌즈는미국 일본 독일등의해외메이저업체가선도하고있는분야로서, 대구경렌즈설계기술을비롯하여금형제작, 다층박막코팅, 성형등높은정밀도가요구되는품목임 -특히, 분해능 12 2 ) 이높은투사렌즈를설계하기위해서는렌즈설계시상 ( 像 ) 의휘도, 화각 12 3 ), 왜곡수차 12 4) 등이고려되어야하며, 기하광학이론과설계알고리즘에대한기술적이해가기반되어야함 일반적으로투사렌즈는비구면플라스틱렌즈 2 개와비구면글래스렌즈 7~8 개로구성되며, 생산비용절감을위하여렌즈수를줄이기위한연구개발이지속되고있음 12 1) 3M Pre cision Optics 122) 분해능 ( 分解能 ) : Resolving Power, 투사렌즈가관찰또는촬영하는대상의세부를상 ( 像 ) 으로판별하는능력을말함 123) 렌즈를통해보이는시야각을말함 124) 왜곡수차 ( 歪曲收差 ) : Distortion Abberation, 렌즈고유의특성에따라영상이왜곡되는현상을말함

151 -비구면렌즈는 1 구면렌즈의단점을보완하여이미지의성능을향상시켜주고, 2 렌즈의수를줄여소형 경량화를가능케하며, 3 생산성을향상시켜원가를절감시킬수있어, 프로젝션 TV 용투사렌즈로서사용되고있음 투사렌즈는높은기술진입장벽과많은시설투자가요구되는품목으로, 대부분의국내중소업체들이 Sample 생산단계에서중단하고있는상황이고, 대기업에서도설계및개발수준에서진전이없는경우가많아해외의존도가높은편임 국내업체로는카메라폰용렌즈생산업체인 세코닉스사가 2000 년부터 CRT 프로젝션 TV 용투사렌즈개발을진행하여최근삼성전자 에공급한바있으나, MD 프로젝션 TV 용투사렌즈는아직개발단계인것으로파악됨 그외의국내업체로서삼성테크윈 이투사렌즈를개발중에있음 ( 3 ) 업계동향 프로젝션 TV 용투사렌즈를생산중인해외업체로는 Sekinos( 일 ), Young Optics( 대만 ), Carl Zeiss( 독 ), 3MPO( 미 ), 엔플러스 ( 일 ), Ricoh( 일 ), Tomron( 일 ) 등이있음 -이중 Sekinos, Young Optics, Carl Zeiss 3개사가국내 MD 프로젝션 TV 용투사렌즈물량의대부분을공급하고있음 125) -Sekinos 사는비구면렌즈생산업체로서삼성전자 의 DLP 프로젝션 TV 용투사렌즈를공급하고있음 국내업체로는삼성테크윈, 세코닉스, 유남옵틱스, 한국전광등이있으며, 그외에도상당수의카메라폰용렌즈업체들이프로젝션 TV 용투사렌즈의개발을시도하고있는것으로알려져있음 125) 실제투사렌즈는광모듈 ( 투사렌즈 + 경통등기타광학부품 ) 형태로조립되어프로젝션 TV 업체로납품되고있음

152 국내프로젝션 T V 용투사렌즈업체현황 업체명 - 프로젝션 TV용렌즈관련설계및생산경험을가지고있으며, DLP 와삼성테크윈 LCoS 프로젝션 TV에적용가능한투사렌즈를개발하여 Sample까지제작한바있음 - CRT 프로젝션 TV용투사렌즈를개발하여삼성전자 에납품한경험 세코닉스을가지고있으나, MD 프로젝션 TV용투사렌즈는개발중인것으로파악됨 - 삼성전자 로부터 LCD 프로젝션 TV용투사렌즈에대한설계사양과 유남옵틱스금형을지원받아사출 조립한후, 공급한바있음 한국전광 - 프로젝션 TV용투사렌즈 Sample을개발중인것으로파악됨자료 : 당행실태조사 현황 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내업체들의기술경쟁력을분석해본결과, 선진국대비 2년정도열위한것으로나타남 프로젝션 T V 용투사렌즈의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 50 - 원재료전량수입에의존소재자급도 - - 양산에필요한생산설비투자부족생산기술 70 2년 - 기본적인원천특허를미국과일본이인적자원 80 종합 50 보유자료 : 당행실태조사 - 투사렌즈분야에서의생산기술은조명렌즈분야대비다소열위한선진국의 70% 수준으로나타났는데, 이는우리나라가선진국대비생산장비나경험적 Know-how 면에서부족하다는점에서기인한것임 비구면플라스틱렌즈와비구면글래스렌즈는생산공정과설비가상이하고, 특히비구면글래스렌즈를생산하기위해서는 Glass Molding 12 6 ) 장비등고가의장비가확보되어야함 126) Glass Molding : 유리소재를가열하여연화 (Softening) 시킨후, 프레스 ( 압축 ) 성형을함으로써고정밀도유리소자를제작하는공정

153 국내업체들이프로젝션 TV 용투사렌즈를개발하더라도원재료인 PMMA 127) 등폴리머소재와글래스재료등을전량해외업체에서수입해야하는상황임 ( 5) 과제및육성방안 과제 프로젝션 TV 용투사렌즈를포함한국내렌즈업계는설계 ( 대기업 ) 와생산 ( 중소기업 ) 기술의이원화로해외업체대비전반적인경쟁력이떨어지고있음 MD 프로젝션 TV 용투사렌즈는아직국내업체에의하여상용화되지못한상태여서, 삼성전자 LG 전자 대우일렉트로닉스등의국내프로젝션 TV 생산업체들이 MD 프로젝션 TV 용투사렌즈를전량수입하고있는실정임 대부분의국내중소렌즈생산업체들이비구면플라스틱렌즈를생산하기위한사출기등을자체적으로보유하고있으나, 비구면글래스렌즈생산을위해필요한 Glass Mol ding 기등을확보하지못하고있음 육성방안 국내프로젝션 TV 용투사렌즈산업의경쟁력을강화하기위한육성방안으로서, - 단기적으로는비구면글래스렌즈분야의정밀금형가공기술개발, 중소기업들의생산장비및계측장비투자가이루어져야할것이며, - 중 장기적으로는광기초기술확보를위한산 학 연연계과제활성화에많은노력을기울여야할것이며, 렌즈설계기술과제조기술을겸비할수있는중소기업에대한발굴및지원이이루어져야할것임 127) PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) : 고순도아크릴수지 ( 樹脂 ) 로서가볍고강하며, 무색투명 ( 광선투과도 90~92%, 유리보다우수 ) 하고착색이자유로우며, 내수성이우수하여최초에는항공기의창유리로사용되다가최근에는디스플레이등다양한용도로사용되고있음

154 4. 스크린 ( S cr e e n) ( 1) 개요 프로젝션스크린은용도에따라산업용과프로젝션 TV 용 128) ( 또는가정용 ) 으로구분되며, 사이즈에따라산업용은 60 ~ 200, 가정용은 40 ~ 70 로분류됨 프로젝션스크린의비교 항목산업용프로젝션 T V 용 ( 가정용 ) 스크린사이즈 6 0 ~ ~ 70 렌티큘러렌즈 Pitch 129) 스크린특징 ~300 μm - 1 장으로구성됨 ( 프레넬렌즈 + 렌티큘러렌즈 ) 98 μm (2005 년 6 3 μm개발 ) - 2 장으로구성됨 ( 프레넬렌즈 1 장 + 렌티큘러렌즈 1 장 ) 가격 $1, 5 00~$6,000 $8 0~$1 50 응용분야 - Video Wall - 대형 프로젝션모니터 - 상황실 스크린 - Multi-Vision 프로젝션 T V 자료 : 당행실태조사 프로젝션 T V 용스크린의구조 자료 : Top pa n 社 128) 스크린후면에서투사되는영상을디스플레이해주므로, Rear Projection Screen ( 후면투사스크린 ) 이라고도함 129) 렌즈사이의간격을말함

155 프로젝션 TV 용스크린은투사된빛을집속 ( 集束 ) 하는프레넬렌즈 (Fresnel Lens) 와시청위치로빛을확산하는렌티큘러렌즈 (Lenti cul ar Lens) 로구성됨 프레넬렌즈렌티큘러렌즈 자료 : 전자부품연구원, 프레넬렌즈는투사렌즈로부터입사되는화상광 ( 畵像光 ) 을모아서광의손실을줄이고, 평행광 ( 平行光 ) 으로변환시켜주는부품임 - 렌티큘러렌즈는프레넬렌즈로부터입사 ( 入射 ) 되는평행광을확산시키는역할을수행함 ( 2 ) 기술동향 초기프로젝션 TV 용스크린은아크릴 (acryl) 기판에확산재를넣은 Diffuser Type 이주류를이루었으나, 점차높은해상도가요구됨에따라광학적구조를갖는 Wide Angle 방식 ( 프레넬렌즈 + 렌티큘러렌즈 ) 이개발되어사용되고있음 프로젝션 TV 용스크린의개발은프로젝션 TV 생산업체의 needs 에따라이루어지고있으며, 개발방향은크게 1 휘도 (Brightness) 및명암비 (Contrast Ratio) 향상, 2 미세 Pitch 화, 3 대형화로대표될수있음 -국가별로프로젝션 TV 의사용환경이상이하여국내프로젝션 TV 생산업체들은명암비보다는스크린자체의휘도향상을중요시하고있는반면, 해외프로젝션 TV 생산업체들의경우휘도보다는명암비향상 130 ) 을선호하는경향이있음 130) 명암비향상을위하여검은색세로줄무늬가외부에서스크린에입사되는빛을흡수하여빛의명암비를높일수있는 Black Stripe 방식의스크린이개발되었음

156 -Slim형프로젝션 TV 의개발추세에따라미세한렌즈 pitch 를가지는스크린의개발이요구되고있으며, 최근에는 63μm의 pitch 를가지는렌티큘러렌즈까지개발된바있음 -현재 50 급프로젝션 TV 가주류를이루고있지만, 최근삼성전자 가세계최대 71 DLP 프로젝션 TV 를개발하는등프로젝션 TV 의대형화가지속됨에따라스크린의대형화도요구되고있음 프로젝션 TV 용스크린의품질 ( 시야각, 휘도, 명암비등 ) 은프레넬및렌티큘러렌즈설계기술, Screen Processing 기술, 성능평가기술에의하여결정됨 프로젝션 T V 용스크린개발에필요한핵심기술 구분 주요기술내용 프레넬렌즈 설계 - 초정밀금형가공기술 - Injection 및 Compression 성형기술 - 초정밀 금형가공기술 렌티큘러렌즈 설계 - PMMA 131) 화합물 기술 - Compression, UV 성형기술 - Black Stripe 접합기술 Screen Processing - Substrate 접합기술 - Micro Lens Array Molding 기술 성능평가 - 화질평가기술 - System조립기술 자료 : 당행 실태조사 현재전세계프로젝션 TV용스크린은 DNP 13 2) ( 일 ) 과 Toppan( 일 ) 사가선도하고있음 131) PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) : 고순도아크릴수지 ( 樹脂 ) 로서가볍고강하며, 무색투명 ( 광선투과도 90~92%, 유리보다우수 ) 하고착색이자유로우며, 내수성이우수하여최초에는항공기의창유리로사용되다가최근에는디스플레이등다양한용도로사용되고있음 13 2) Da i N i p p on Pr i nti ng

157 국내스크린업체들은프로젝션 TV 용스크린보다상대적으로기술및시장진입장벽이낮은산업용스크린만생산하고있음 -프로젝션 TV 용스크린의경우, LG 화학에서생산하고있는 CRT 프로젝션 TV 용스크린이유일한상황이며, MD 133) 프로젝션 TV 용스크린을생산하는업체는없는것으로파악됨 따라서, 삼성전자, LG 전자, 대우일렉트로닉스등국내프로젝션 TV 생산업체들은 MD 프로젝션스크린을전량일본업체로부터공급받고있는상황임 국내 M D 프로젝션 T V 용 스크린 조달 비중 ( 단위 : %) 구분 D N P T o p p a n LCD DLP LCoS 자료 : 당행 실태조사 일본 DNP, Toppan사의경우, 프린팅기술분야의경험적인 Knowhow 를바탕으로프로젝션 TV 용스크린분야에서도우위를유지하고있으며 13 4 ), 현재 MD 프로젝션 TV 용스크린분야에서자체특허를확보하고있는상황임 ( 3 ) 업계동향 해외프로젝션스크린업체로는 DNP( 일 ), Toppan( 일 ), Kuraray( 일 ), Mitsubishi Rayon( 일 ), Stewart Film( 미 ), Jenmar Visual Systems( 미 ), Da-Lite Screen( 미 ), Draper( 미 ), Scan-Vision( 덴마크 ), Screen-Tech( 독 ) 등이있음 133) MD(Micro Display) : LCD, DLP, LCoS 방식으로분류됨 134) 프로젝션 TV 용스크린은아크릴기판에스크린역할을수행하는광학필름 ( 프레넬렌즈 + 렌티큘러렌즈 ) 을부착하여제조되므로, 프린팅기술이기반되어야함

158 -DNP 사는세계최대스크린생산능력을갖추고있는업체로서, Toppan 사와함께전세계프로젝션 TV 용스크린시장을주도하고있음 -Toppan 사는 1998 년부터개발에착수하여스크린을생산하고있는업체로서, 최근 MD 프로젝션 TV 시장의성장과함께국내외스크린판매점유율이증가되고있음 -Kuraray 사의경우, CRT 프로젝션 TV 용스크린을생산하여국내에공급한바있으며, 최근 MD 방식의프로젝션 TV 의수요증가에따라수량은미미하지만국내삼성전자 와 LG 전자 에 MD 프로젝션 TV 용스크린을일정물량공급하고있는것으로파악됨 - 나머지해외업체들은대부분 70 ~ 200 에해당되는산업용프로젝션스크린분야에주력하고있음 국내에는 LG 화학, 포스미디어, 빛과함께, 비비텍등이프로젝션스크린을판매하고있으며, LG 화학을제외하고는산업용스크린을자체또는외부기술을도입하여개발 판매하고있는상황임 국내 프로젝션 스크린 업체현황 업체명 현황 - C R T 프로젝션 TV 용스크린 생산중 LG화학 - MD 프로젝션 TV용 스크린을 개발중인 것으로 파악되나, 본격적인 양산은 이루어지지않고 있는 상황으로파악됨 - Wide Angle Type 산업용 스크린 2개 모델을생산하고 있음 포스미디어 - 전자칠판용으로 사용되는 'MicroGem Screen' 과 대형 프로젝션 스크 린인 Black Diamond Screen' 을 제조 판매하고있음 빛과함께 - Glass 소재를이용하여유리에 Etching한방식인 Diffuser Type 산업용스크린 C ry s tal S cr e e n 을공급하고있음 비비텍 - 폴리머 (PMMA 등 ) 소재를이용한저가형 Diffuser Type 산업용스크린을공급하고있음 자료 : 당행 실태조사

159 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내업체들의기술경쟁력을분석해본결과, 선진국대비 5년정도열위한것으로나타남 프로젝션 T V 용스크린의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 20 소재자급도 20 생산기술 30 인적자원 70 종합 35 자료 : 당행 실태조사 5 년 - 일본업체들의원천특허기술 - 프레넬및렌티큘러렌즈설계기술 - 초정밀금형가공및성형기술 -프로젝션 TV 용스크린의핵심기술이라고할수있는금형가공분야에서의국내기술수준은일본에비하여상당히취약한상태임 MD 프로젝션 TV 용스크린의경우, 100μm이하의렌즈 pitch 가요구되며, 이를대형으로균일하게제조하기위해서는상당한경험적 Know-how 가요구되어기술진입장벽이매우높은편임 -또한, PMMA 등스크린원재료와기타화합물등소재의자급도면에서도일본업체의약 20% 수준인것으로나타남 현재국내프로젝션 TV 의주류를이루고있는 MD 프로젝션 TV 용스크린은전량수입되고있으며, 주요수입의존소재로는프레넬및렌티큘러렌즈를들수있음 - LG 화학등 CRT 프로젝션 TV 용스크린을개발 생산하고있는국내업체가 MD 프로젝션 TV 용스크린을개발하더라도, 프레넬렌즈및렌티큘러렌즈의원재료인 PMMA 등은상당부분해외에서수입해야하는상황임

160 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내 프로젝션 TV 용 스크린 산업은 다음과 같은 과제가 극복되어야 하는 상황임 - 높은초기투자비용 MD 프로젝션 TV 용스크린개발 생산을위하여초기투자비만 60~70 억원정도소요되는것으로알려져있으며, 안정적양산을위하여최소 100억원정도가소요되는것으로파악됨 - 스크린제조상높은기술진입장벽 국내업체가클린룸, 코팅기, Laminator 등고가의생산시설을갖추고프로젝션 TV 용스크린시제품개발에성공하더라도, 이에대한성능평가와전체적인품질및수율안정화과정을거쳐야하므로양산까지장기간이소요됨 13 5) - 일본선도업체들의특허기술 DNP, Toppan 등일본의메이저업체들이프로젝션 TV 용스크린과관련된광학계전반에걸쳐자체특허기술을보유하고있어, 국내업체들이자체스크린개발에성공하더라도특허침해의소지가존재하고있음 육성방안 중 장기적인관점에서국내프로젝션 TV 용스크린산업을육성하기위해서는스크린의원재료분야의기술개발과더불어, 스크린관련원천기술에대한특허확보, 설계및제조기술인력양성, 스크린생산업체와프로젝션 TV 생산업체간의협력관계구축에힘써야할것임 135) 선도업체인 DNP 사의경우, 새로운 inch 제품의스크린을납품하기위해서는 6~8 개월정도가걸리는것으로알려져있음

161 O L E D I. OLED 계통도 및 제조공정 1. 개요 2. 구동원리 3. 계통도 4. 제조공정 II. OLED 부품 소재 현황분석 1. 유리기판 2. 발광재료 3. 전하수송물질 4. 봉지재 5. OLED Driver IC

162 I. OLED 계통도및제조공정 1. 개요 OLED(Organic Light Emitting Diode) 는전류를흘려주면빛을내는자발광소자로서응답속도가 LCD 대비천배이상빠르고시야각이넓으며 LCD 가필요로하는백라이트, 컬러필터등이필요없고플라스틱과같은 Flexible 디스플레이로의구현이가능한디바이스임 OLED 는 구동방식에 따라 PM(Passive Matrix; 수동 ) 형과 AM(Active Matrix; 능동 ) 형으로 구분됨 - PM OLED 는 양극과 음극이 X-Y 형태의 단순 매트릭스 구조로 되어 있어 제작단가가 낮다는 장점이 있으나, 각 전극라인을 순차적으로 구동함에 따라 높은 순간 휘도가 필요하고, 소비전력이 커서 장수명, 고해상도 디스플레이 구현에는 불리함 PM OLED는 소면적의 디스플레이에 적합하기 때문에 주로 휴대폰의 외부창, MP3 플레이어, 자동차 A/V 용 디스플레이 등에 주로 사용되고 있음 - AM OLED 는 각 화소마다 박막 트랜지스터와 화소 데이터를 저장할 수 있는 커패시터가 있어, 소비전력, 수명, 대화면 구현 등에서는 유리하나 투자비 및 제조비용이 상대적으로 높은 단점이 있음 - OLED 는 전류 구동 소자로서 매우 균일하고 안정된 트랜지스터가 필요하며 이를 위해서는 전압구동형의 TFT LCD 에 사용되는 아몰퍼스 실리콘 소재 트랜지스터가 아닌 저온폴리실리콘 소재 트랜지스터가 주로 사용되고 있음 AM OLED는 휴대폰 메인창, PDA, 대면적 디지털 TV 등에 응용 될 예정임

163 P M / A M O L E D 장단점비교 PM OLED AM OLED 구조 자료 : 장점 단점 당행작성 구조및공정단순 ( 低 COST) 低투자비용 (5 00 억원 ) 高 소비전력 낮은 수명 (1 0,000시간 이내 ) 고해상도 어려움 응용시장 제한 (5 이하 ) 低소비전력 PM O L ED 대비장수명 (2 배이상 ) 고해상도 / 대면적화가능 高투자비용 (7, 000 억원 ) 제조방법상대적으로복잡 2. 구동원리 OLED 는 EML( 발광층 ) 등유기물층과양극및음극전극이발광메커니즘의핵심요소를이루고있음 -유기물층은전자주입층 (EIL; Electron Injection Layer) 과전자수송층 (ETL; Electron Transport Layer), 전자 - 정공재결합에의한발광이일어나는발광층 (EML; EMission Layer), 정공수송층 (Hole Transport Layer), 정공주입층 (HIL; Hole Injection Layer) 로구성되어있음 O L E D 기본구조도

164 OLED 의발광원리는양극에서주입된정공과음극에서주입된전자가발광층에서재결합하여여기자 (Exciton) 136 ) 를형성하고, 여기자가안정된상태로돌아오면서방출되는에너지가빛으로변하여발광하게됨 3. 계통도 OLED 는 EML( 발광층 ) 등의 유기물 소재와 증착된 유기물을 외부 환경으로 부터 보호하는 Encapsulation( 봉지재 ), 발광에 필요한 전류를 인가하는 구동 IC, 기타 유리기판과 편광판 등으로 이루어져 있음 -유기물소재에는 발광층 재료 및 발광층에서의 전자 정공 재결합을 지원하는 물질인 EIL( 전자주입층 ), ETL( 전자수송층 ), HIL( 정공주입층 ), HTL( 정공수송층 ) 등이 있음 - Encapsulation( 봉지재 ) 는 주로 메탈과 글래스 소재의 CAN 타입이 주로 사용되고 있으며, 내부에는 습기로부터 유기물을 보호하기 위하여 흡습제가 도포되어있음 -OLED 는 전류구동소자로서, 발광에 필요한 전류를 인가하는 구동 IC가 부착됨 -기타 소다라임 소재의 글래스 기판과 특정방향으로 진동하는 빛만을 통과시키는 편광판 등이 있음 O L E D 구성요소 136) 여기자 (Exciton): 양극으로부터방출된정공 (Hole) 과음극에서발생된전자 (Electron) 이상호인력이작용하면서결합되어있는상태를말함

165 4. 제조공정 OLED 의제조공정은크게기판형성, 유기막증착, 봉지 (Encapsulation), 모듈화등네단계로나눌수있음 박막트랜지스터공정이수반되는 AM OLED 의기판형성을제외한기타공정은 PM 과 AM OLED 가동일함 기판공정은소다라임글래스에 ITO( 투명양극소재 ) 와크롬보조전극이증착된유리기판에전극패턴을형성하는공정임 유기막증착은플라즈마환경하의진공증착기내에서 HIL HTL EM L ETL EIL 순으로유기물을성막하는공정임

166 현재 EML 등유기물증착에는진공증착기내에서저분자유기소재를새도우마스크 (Shadow Mask) 를이용하여구현하고있음 -새도우마스크를이용한증착방식은마스크의처짐현상과공정중마스크의변형등이발생하므로대면적 OLED 생산에는적합하지않음 봉지공정은유기물증착이끝난소자를무습 무산소환경하에보존하기위하여스테인레스소재의메탈이나글래스로밀봉하게됨 -현재양산되고있는 PM OLED 는주로메탈소재를사용하고있음 모듈공정은봉지가완료된소자의불량여부를테스트하고개별단위로절단한후외부에편광필름을부착하는공정임

167 I I. OLED 부품 소재현황분석 1. 유리기판 ( 1) 개요 OLED 용 유리기판은 소다라임이나 무알칼리 재질의 글라스를 표면 연마하여 평탄도를 높이고 세정한 후 SiO2( 이산화규소 ) 를 코팅한뒤, ITO(Indium-Tin-Oxide) 전극과 크롬 (Cr) 보조전극을 증착한 제품을 의미함 O L E D 용 유리기판 제조 공정도 자료 : 당행실태조사 - 최근 OLED 기판으로구부림이가능한플라스틱이나필름등의소재를이용한 Flexible Display 형태의제품이연구되고있으나, 생산공정이용이하고재료의신뢰성이높은유리기판이일반적으로사용되고있음 플라스틱기판은유기재료의접착력에큰영향을미치는열팽창계수와가격, 유연성, 중량등에서강점을갖고있으나, 습기나산소의침투억지력, 물리적인강도, 공정온도등의주요요구조건에서는유리기판이상대적으로유리함

168 유리기판재료로는소다라임글라스 (Soda-Li me Gl ass) 와무알칼리글라스 (Non-Al kal i Gl ass) 가대표적이며, 일반적으로저가의소다라임글라스를정밀가공 ( 연마 ) 하여표면평활도를향상시킨뒤세정하여 OLED 패널완제품에사용되고있으며, 일부수요처의요구에따라고가의무알칼리글라스도특수용도로사용되고있음 유리기판재료비교 구분 소다라임글라스 (S o d a - L i m e G l a s s ) 무알칼리글라스 (N o n - A l k a I i G l a s s ) 특성 Na, Ca등알칼리이온함유 Na, Ca등알칼리이온없음가공성연마공정필요연마공정불필요가격 ( m m) 2,000 원 / 장수준 20,000 원 / 장수준유리기판시장내비중 80% 수준 20% 수준 자료 : 당행실태조사 OLED 용유리기판은제조공정상연마기술과코팅기술이가장중요하며, 표면에존재하는미세한돌출부 (Particle) 를제거하고평탄 균일하게만들어적기에수요처에납품하는능력이요구됨 ( 2 ) 기술동향 연마, 세정, 코팅의각공정별로유리기판의평활도를향상시키고표면의불순물을제거하는다양한설계및생산기술이연구되고있음 -연마 : 연마공정상연마기의이동궤적설계, 표면평활도모니터링등에핵심설계기술및공정제어기술이요구됨 -세정 : 세제의종류, 양및초음파선택등의최적설계가중요함 - 코팅 : SiO2 코팅 ( 알칼리이온용출방지 ), ITO 코팅 13 7), Metal( 주로 Cr) 코팅등각공정프로세스설계및코팅재료개선에초점 137)OLED 용유리기판은일반적으로양극재료인 ITO(Indium-Tin-Oxide) 가코팅된상태로패널업체에납품됨

169 연마부문 -유리기판의 평활도 개선을 위한 일반연마 공정을 거친 뒤 디스플레이의 박 ( 薄 ) 형화에 적합한 고품질의 유리기판을 제조하기 위해 표면평활도 모니터링 기술이 적용된 고도연마 공정이 진행됨 코팅부문 -유리기판상의 코팅에는 증착 (Evaporation), 스퍼터링 (Sputtering), 이온플레이팅 (Ion Plating) 의 세 가지 방식이 있으며 일본 업체는 주로 스퍼터링 방식을, 국내 유리기판 업체는 주로 이온플레이팅 방식을 사용함 스퍼터링 (Sputtering) : 일반적인 가공특성 및 물성이 양호하나 OLED 용으로 사용하기에는 표면이 다소 거칠어 코팅 후 재연마 공정을 거침 이온플레이팅 (Ion Plating) : 코팅 재질의 치밀도 및 균일도가 좋은 반면에 생산속도가 느리고 장비가 고가인 단점이 있음 국내유리기판업체의세정기술은정밀세정설비및세정액부터세정메커니즘설계기술까지대부분을일본에의존하고있음 2004년말기준으로 OLED 용유리기판사이즈는 mm에서 mm로표준규격의변경이진행되었고, 2005년하반기들어 mm 규격이확산되고있음 ( 3 ) 업계동향 국내유리기판업계의경우기존에는 LCD 패널대응위주로기술개발이진행되어왔으며, OLED 전용유리기판은 ( 주 ) 신안에스엔피에서일부생산중에있으나, 지오마텍등일본업체들이국내시장수요의 80% 이상을차지하고있음

170 -( 주 ) 신안에스엔피는 2005년하반기부터대만의 RiT-Display사에 PM-OLED 용유리기판제품을납품하기시작하였음 국외의경우전통적인일본의유리가공업체들이숙련된정밀연마기술및설계노하우를확보하여세계시장을주도하고있으며, 특히 OLED 용유리원판은세계수요의 90% 이상이일본에서생산되고있음 -OLED 시장규모가아직작아서삼성코닝정밀유리 ( 주 ) 등국내대형유리업체에서는 OLED 용유리기판을생산하고있지않으며, 향후시장이확대되는시점에서국내기업의시장참여가예상됨 일본의 지오마텍과 아사히유리가 가장 앞선 기술을 확보하여 세계 유리기판 시장을 주도하고 있으며, 산요진공공업 등의 장비회사, 구라모토 등의 연마회사도 OLED 용 유리기판 완제품 시장 진입을 시도중에 있음 - 디스플레이 소재뿐만 아니라 광학제품 전반에서도 풍부한 노하우와 기술력을 확보한 지오마텍은 OLED 업계의 강자인 동북 ( 東北 ) 파이오니어와의 긴밀한 협력 ( 양산라인 요구 성능 및 노하우 공유 ) 하에 관련 기술개발을 진행하고 있음 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내 OLED 용유리기판의기술수준은선진국대비 70% 정도이며, 기술격차는 1년정도인것으로분석됨 -기술요소중가장열위에있는부문은제조원가의 60% 를차지하며전량수입에의존하고있는유리원판등의소재자급도부문임 -소재자급도부문을제외할경우선진국대비 80% 의기술수준을보이고있으나, 원천기술측면에서도정밀유리가공기술력및노하우면에서상당한기술격차가있는것으로조사됨

171 -생산기술면에서 OLED 제조대기업의양산라인에국산유리기판을투입한사례가적어관련노하우및경험이부족했으나, 올해하반기부터 OLED 용국산유리기판이국내대형패널업체의양산라인에본격투입되고있으므로생산기술부문격차는차츰좁혀질것으로판단됨 국내 OLED 유리기판제조중소업체들은소재자급도및원천기술확보측면에서선발일본업체들에비해불리한여건에서경쟁중이나지속적인생산기술개발과수율향상노력으로기술격차를극복해가고있음 유리기판의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 60 - 유리원판등주요원자재의소재자급도 0 수입의존도높음생산기술 년인적자원 90 - 유리기판제조및생산을위한종합 70 설계 측정기술미흡 OLED 용유리기판생산에소요되는유리원판은전량일본의 NSG (Nippon Sheet Glass), 센트럴글라스, 아사히글라스, 독일의 Schott 등으로부터수입하고있으며, 국내 OLED 용유리기판제조업체의가격경쟁력확보측면에서유리원판의국산화가시급히요구되고있음 -국내에서는삼성코닝정밀유리 ( 주 ) 등일부유리업체가 LCD 용정밀유리원판을생산하고있으나, 삼성전자 ( 주 ) 및 LG 전자 ( 주 ) 의차세대 LCD 규격에대응한글라스원판개발에주력하고있어상대적으로시장규모가작은 OLED 용유리원판시장으로의진입은이루어지지않고있음

172 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내 유일의 OLED 용 유리기판 제조업체인 ( 주 ) 신안에스엔피는 삼성 SDI( 주 ), LG 필립스엘시디 ( 주 ) 등 OLED 패널 제조업체에 비해 기술개발 속도가 느리고 자금력과영업력이 부족하여 어려움을겪고 있음 -유리기판을 개발하는데 소요되는 시간과 비용이 중소기업의 입장에서 부담이 크고, 새로이 제시되는 국내외 선발업체의 기술 표준을 해석하고 습득하는데 애로사항이 많음 -중소 부품업체가 양산라인 적용을 위한 대형 패널업체에서의 시제품 테스트 기회를 얻기가 어렵고, 적합성 검증에 소요되는 비용 부담 또한 큰 것으로 조사됨 국내중소유리기판제조업체에정밀연마및코팅관련하여패널업체에서의현장경험을쌓은핵심연구인력이부족함 -대학및연구소, 또는대기업에서육성된고급기술인력을중소기업에서확보하기가매우어려우며생산현장에서장시간의교육과실습으로육성한인력이임금격차로인해대기업으로이직하는경우도다수발생하는상황임 육성방안 단기적 육성방안 -중소 유리기판 제조업체가 OLED 패널 제조 대기업의 양산라인에서 적용테스트를 수행하기 용이하도록 협력관계를 구축 -OLED 관련선진국의선행기술을파악 조사하여기술표준을정립하고관련중소기업에제공하는 OLED 관련전문연구기관이설립 운영되도록정부와대기업의지속적인참여와관심이필요함

173 -부품 소재개발전문중소기업의개발소요기간단축을위해대기업과긴밀히협력할수있는기술개발컨소시엄및네트워크가다수구축되어운영되는구조가정착되어야함 중장기적육성방안 -대기업출신전문연구개발인력이중국등후발경쟁국가로유출되는것을방지하고국내중소기업에관련노하우를전수해줄수있도록하는고급기술인력의국내활용방안이마련되어야함 -정부지원금으로육성된전문연구인력을부품 소재개발유망중소기업에우선투입할수있도록하는실질적인인력활용방안이필요함

174 2. 발광재료 ( 1) 개요 OLED 용발광재료는전류를인가했을때 R G B( 적색 녹색 청색 ) 의 3 원색컬러색상을구현하는발광유기물로서 OLED 의핵심소재임 -OLED 는음극과양극에서각각주입된전자와정공이투입층, 수송층을거쳐발광층 (EML : EMission Layer) 에서결합, 빛을내는자체발광현상을이용하여영상을표시하는디스플레이소자임 - OLED 용발광재료는저분자계열과고분자계열로구분되며, 저분자계열은진공증착방식을이용해서기판상에박막을형성시키는반면고분자계열은스핀코팅 (Spin Coating) 방식을이용함 저분자및고분자계열발광재료비교 저분자 계열 고분자 계열 제조방식 진공증착 스핀코팅 공정난이도 간단 복잡 재료수명 양호 다소 미흡 원천특허 이스트만코닥, 이데미츠코산 Cambridge Display Technology (CDT) 자료 : 당행 실태조사 OLED 용발광재료는발광방식에따라단일항 138) 여기상태 139) ( 단일항 단일항 ) 를이용하는형광재료와삼중항여기상태 ( 삼중항 단일항 ) 를이용하는인광재료로나눌수있음 138) 발광유기물질에전류를인가했을때전자의들뜬공간적구조에따라단일항 (singlet) 과삼중항 (triplet) 으로구분함. 삼중항이단일항보다안정한상태이며, 단시간내에삼중항이단일항으로변환되었다가바닥전하로떨어지게되면이론상단일항 단일항발광보다 4 배의효율을얻을수있음 139) 여기상태 : 전자와정공간에서로인력이작용하면서결합되어있는상태

175 -인광재료는현재 OLED 에널리사용되고있는형광재료보다효율이 4배가량높아적은전력으로도밝고선명한화면을구현할수있는장점을가진것으로평가되고있으나, 양산가능한수준의수명확보가어려워국내외다수의업체들이연구개발중에있음 형광및인광발광재료비교 형광 (Fl u r e s c e n t ) 인광 (P h o t o r e s c e n t ) 비고 밝기 1 3 상대치 비교 효율 1 4 발광 방식 단일항 삼중항 소비전력 24 0mW 225mW 백라이트LC D 의경우 180mW 수명 10,000~20, 000시간 보통 10, 000 시간 미만 자료 : IT정보 사이트 K-Bench 뉴스 및 전자신문 기사, 당행 재구성 OLED 용발광재료는제품용도및수요처요구성능에따라다품종 소량생산되는고부가가치제품으로, 최적의발광재료를찾기위한다양한방식의기술개발이진행되고있음 -발광재료의주요성능평가요소에는색상, 효율, 수명등이있으며용도에따라각평가요소의가중치를조절하여 OLED 패널에채택됨 발광재료의소재 (Material) 및발광방식에따라각각의기술적인장 단점이있으며신기능성소재의개발및소재의특성보완을위한연구개발활동이요소기술별로진행되고있음 O L E D 용발광재료의요소기술별특성 요소기술장점단점비고 소재의이용효율낮음, 저분자고순도, 색순도우수소재고비용공정신기능성소재의 (Mater ial ) 간단한공정에의한제조비용분자량제어및고순도화어려움, 개발고분자절감재료의신뢰성미확립형광소재의다양성낮은효율발광소재의광학적, 방식신소재합성의어려움, 전기적특성인광높은효율, 저소비전력소자제작공정어려움향상자료 : MCT-net(KISTI, 부품소재종합정보망 ),

176 ( 2 ) 기술동향 발광재료의 기술개발 방향은 저분자물질의 경우 형광재료를 이용한 다층박막에서 2000 년도부터는 인광재료를 이용한 다층박막의 방향으로 추진되고 있으며, 고분자물질의 경우에는 단층발광재료 에서 2004 년부터는 인광고분자를 이용한 고효율의 OLED 구조 설계의 방향으로 연구가 진행되고 있음 -현재 저분자 발광재료의 경우 한국, 일본, 대만을 중심으로 연구가 진행되고 있으며 휘도와 효율개선 뿐만 아니라 기술의 안정화로 양산라인 적용에 성공한 상황이나, 고분자 발광재료의 경우 미국과 유럽을 중심으로 연구가 진행되고 있지만 아직 양산라인 적용 단계에는 이르지 못한 실정임 -소재 자체의 성능개선 측면에서는 화학적으로 안정되고 열에 강할 뿐만 아니라 색 순도가 우수한 고효율의 저분자 및 고분자 소재를 개발하려는 연구가 진행되고있음 저분자형광및인광소재 - 저분자발광소재의경우형광소재의고순도화, 상이한특성을가진발광재료를혼합하여각재료의장점을살린호스트 - 도판트 (Host-dopant) 구조 140 ) 의개발, 유기물질층 (l ayer) 간계면제어 14 1) 등을통해형광소재의효율과수명은급격히향상되고있음 -반면주로원자번호가큰전이금속을중심원자로사용하고있는인광소재는저전류밀도에서의발광효율은실용화가능할정도로충분히높으나, 고전류밀도에서는발광체의포화 ( 소멸현상 ) 로인해효율이급격히떨어지는현상 (Roll off) 이발생하고있음 140) 호스트 - 도판트 (Host-dopant) 구조 : 자체발광능력이낮지만성형이용이한형광 Host 재료에, 자체발광능력이높지만단독성형이어려운인광 Dopant 재료를혼합하여미량발광효율을높이고수명을연장시킨것을말함 141) 계면제어 (Interface control) : 서로다른조성을가진물질간의경계면에서각각의물리적성질을조절하여원하는특성을얻는제어기술을말함. 특히박막디스플레이 (FPD) 내유기물질사용시중요함

177 -인광소재의단점개선을위해서는도판트 (dopant) 인발광체가높은반응성을가진상태로대기하는시간이단축되어야하며불균일하거나덴드리머 142 ) 의구조를갖는곁사슬 143 ) (side chain) 을가져발광체간의간섭으로인한소멸현상을방지하는재료의개발이요구됨 고분자형광및인광소재 -고분자재료는곁사슬의기능또는공중합체 144 ) 의형성등을통하여발광파장및특성을유지한상태로실온에서단순한공정을통해저가의대면적용소자를만들수있는장점이있음 -발광효율을증가시키기위해고분자형광재료를호스트로, 저분자인광재료를도판트로사용하는방식이연구되고있으며, 새로운고분자형광호스트재료의개발뿐만아니라저분자인광도판트재료의고분자호스트내박막특성을개선하는연구가진행되고있음 - 궁극적으로고분자재료의합성및정제기술발달에따른 OLED 특성 ( 고휘도, 선명한색상 ) 향상, 신뢰도및내구성향상, 고색순도화등이선결되어야함 142) 덴드리머 (dendrimer) : 나뭇가지 모양의 일정한 단위구조가 반복적으로 뻗어나오는 고분자 143) 곁사슬 : 유기화합물에서주가되는사슬모양또는고리모양의골격으로부터분기된곁가지부분 14 4) 공중합체 ( co-p ol y m e r) : 서로다른종류의단량체 ( m onom er ) 가함께중합 ( 重合, polymerization) 반응되어형성된혼성고분자물질을말함. 단일중합체의장점을살리고단점을보완한새로운중합체임

178 ( 3 ) 업계동향 OLED 용 발광재료를 생산하는 주요업체로는 소재에 대한 원천 특허를 보유한 이스트만코닥 ( 미 ), 이데미츠코산 ( 일 ), UDC( 미 ), 머크 145) ( 독 ) 등이 세계시장을 석권하고 있는 가운데, 국내에서는 ( 주 ) 그라쎌이 적색과 녹색의 발광재료를 생산하여 국내 및 대만의 OLED 패널업체에 납품중에 있으며, ( 주 )LG 화학에서도 발광재료의 사업화를 추진중임 -발광재료, 전하수송물질 등 국내 OLED 용 소재 시장은 2004 년 기준 연 500 억원 정도로 이데미츠코산 등 해외 업체에 대한 의존도가 95% 에 이르고 있으나, OLED 패널 시장 확대에 따라 국내 부품 소재 업체의 시장진입이 가속화되고 있어 해외업체 의존도가 낮아지고 있는 것으로 추정됨 발광재료의색상별로형광및인광유기물질의수명과효율성을향상시키는연구개발활동이진행중에있으며, 적색과녹색발광재료는업계전반적으로상용화수준에도달하였으나청색발광재료는독보적인기술력을갖춘일본의이데미츠코산을제외하고는아직뒤쳐지는상태임 -청색발광재료의경우발광효율은실용화에근접하였으나수명에는문제가있음 -청색발광재료는녹색이나적색과는달리넓은밴드갭 ( 다이오드에서전도성물질의발광을위해필요한에너지준위차 ) 을유지해야하는관계로개발이매우어려움 14 5) 2005년초, 독일코비언 (Covion) 사의유기반도체 OLED 사업을다국적제약 화학기업인머크 (Merk) 에서인수하였음

179 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내 OLED 용발광재료의기술수준은선진국대비 70% 정도이며, 기술격차는 1.5 년정도인것으로분석됨 -기술요소중가장열위에있는부분은생산기술부분으로, 다양한고객사의제품군및요구성능별로다품종소량생산방식으로납품되는발광재료의특성상국내중소기업에서다양한제품군및요구성능에일일이대응한제품을생산하기가어려운실정임 다수의 OLED 패널업체에지속적으로샘플을공급하고양산라인채택을위한장시간의테스트과정을수행하는데어려움이있음 -세계적인종합화학기업으로 OLED 발광재료뿐만아니라화학분야전반에서수십년간축적된기술력및노하우를가지고있는일본의이데미츠코산등에비해연구개발인력규모및생산기술측면에서상당한기술격차가발생하고있음 2005 년하반기에개발한전자수송 정공주입재료의양산에착수한 ( 주 )LG 화학은현재저분자계열발광재료의개발및사업화도진행중에있음 유기발광재료의원료물질로는 PPP, PPV, PVK 14 6) 등이대표적이며벤젠등일반석유화학물질을원료로제조되므로국내에서대부분조달이가능함에따라본분석에서소재자급도부분은제외하였음 O L E D 용발광재료의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인원천기술 80 소재자급도 - 생산기술 70 인적자원 80 종합 년 - 일본업체의수년간축적된연구개발및생산능력 14 6 ) PPP(pol y-p-phenyl ene), PPV(poly-p-phenyl vinyl ene), PVK(pol yvinylcabazole) : 벤젠고리를가지고있는유기고분자화합물로전하인가시빛을발하는특성이있음

180 국산 OLED 용발광재료는색상별로기술수준이상이하므로, 국내업체들은한정된인적자원과기술력을집중하여틈새시장을개척중임 - 녹색발광재료의경우국내업체 ( 그라쎌 ) 의제품이일본업체의제품과대등한수준의성능을나타내고있으며국내 대만 OLED 패널업체의신제품 (1.5 인치이상 ) 양산라인에의적용을추진중에있음 -적색발광재료는기술적난이도가가장낮은편이며 UDC( 미 ), 머크 ( 독 ), 토요잉크 ( 일 ), 이레이 ( 대만 ), 그라쎌 ( 한 ) 등국내외다수의업체가시장을분할하고있음 -청색발광재료의경우양산라인에적용가능한수준의수명 (1만시간이상 ) 을가진재료의개발이어려워, 동분야에서독보적인기술력을확보한일본의이데미츠코산에비해 2년정도의기술격차가있는것으로조사됨 일본이데미츠코산은최근 2만 3천시간의수명을갖는청색발광재료를개발하였으나, 기타국내외경쟁업체는 1만시간수명을가진청색발광재료의개발에도어려움을겪고있음 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내 OLED 발광재료국산화관련정부과제들이소규모자금지원을통한소재개발또는디바이스구조개발등의포괄적인주제로진행되고있음 - 색상및발광방식별특성이간과된포괄적인과제로진행되고있어연구개발주체간협력체계가긴밀히구축되지못하고있으며, 실질적인연구개발성과도미미한실정임 특히청색발광재료의경우일본의선발업체와의기술격차가매우커서특정업체나기관의노력만으로국산화하기가어려운상황임

181 국내의 발광재료 제조 중소기업에 필수적인 유기합성 전문인력이 절대적으로 부족함 육성방안 단기적육성방안 -국내 OLED 발광재료국산화과제를각각의색상 ( 청 녹 적 ) 별 발광방식 ( 인광및형광 ) 별로세분화하여관련중소기업이해당특정분야의연구개발에집중할수있는기반을조성 중장기적육성방안 -기초기술연구에치중되어있는국내대학및연구소에서양산공정기술개발에도관심을기울여산 학 연이연계된연구개발노력이집중적으로이루어져야함 특히청색발광재료와같이기술격차가크게벌어진분야의경우요소기술별산 학 연의역할분담과집중투자로극복해야함 -중소기업이우수한고급연구인력을유치하여제품개발에투입할수있도록낮은임금수준, 열악한근무환경조건등대기업보다불리한여건을개선할수있는대책마련이요구됨

182 3. 전하수송물질 ( 전자 / 정공주입 / 수송층재료 ) ( 1) 개요 전하수송물질은 OLED 소자를구성하는부품중전자 (electron) 및정공 (hole) 등발광에필요한전하의주입및수송을담당하는유기물질임 - 전하수송물질은음극 (-) 과양극 (+) 을통해주입된전자와정공을발광층 (EML : EMission Layer) 으로운반하여전자 - 정공결합반응이원활히이루어지도록돕는발광보조재료기능을수행함 -전하수송물질은 OLED 소자중에서정공관련층과전자관련층을구성하며, 정공관련층은정공주입층과정공운수송층으로, 그리고전자관련층역시주입층과운수송층으로구분됨 - 각층을구성하는유기재료의에너지준위와전하이동도등을조절하여전자와정공의주입및이동속도를제어하고발광층내에서효과적으로결합하도록유도하는것이핵심기술임 OLED 에사용되는유기재료는순도가높아야하고진공증착이가능한물성을가지고있어야함 - 전하수송물질은고온에서도높은열안정성을나타내야하며소자작동시발생하는열로야기되는결정화에의한소자의파괴를방지하기위해무정형이어야하며, 인접한다른층과의접착력은좋은반면내용물이다른층으로이동하지않아야함 정공주입재료 (Hole Injection Layer : HIL) - 정공주입재료는양극인 ITO(IndiumTinOxide) 로부터의정공주입을용이하게하기위해 ITO 와이온화에너지가비슷하고경계면에서의접착력이좋은유기물질이사용되며, 외부양자효율을높이기위해가시광선영역에서의흡수가없어야함

183 -정공주입재료는 OLED 발광소자의효율을개선하고 OLED 패널의수명을증가시키는데주요한기능을하는핵심재료임 정공수송재료 (Hole Transport Layer : HTL) -정공수송재료는전자를발광층에오래머무르게함으로서여기자 147) 형성확률을높여주고정공의이동을용이하게해주는재료임 전자주입재료 (Electron Injection Layer : EIL) -전자주입재료는음극전극과전자수송층사이에소자의효율개선을위해추가된완충층으로, 음극계면부근에리튬과같은환원성이매우높은금속을증착하여전자주입장벽을낮추고구동전압을감소시켜주는재료임 전자수송재료 (Electron Transport Layer : ETL) -전자수송재료는음극으로부터전자를발광층으로원활히수송하고발광층에서결합하지못한정공의이동을억제하여전자와정공의재결합기회를증가시키는역할을하는재료로, 전자친화도가커서전자이동도가우수한유기물질이주로사용됨 각각의전자 / 정공주입 / 수송층을구성하는전하수송물질의핵심원료는 CuPc, Alq3 등대표적인몇가지물질로부터다양한종류의유기화합물로다변화되고일반화되어가고있으며, 대부분일본, 미국등외국에서수입되고있으나 05 년부터 ( 주 )LG 화학에서국산화한제품이일부사용되고있는것으로조사됨 147) 여기자 (Exciton) : 전도대 (conduction band) 에있는전자 (electron) 와원자가전자대 (valence band) 에있는정공 (hole) 이상호작용하여묶여있는상태로, 결합하면서에너지차이에해당하는빛을발생시킴

184 전자 / 정공주입 / 수송재료비교 핵심원료국산화주요수입국비고 정공주입재료 C up c 148), PEDOT 149) 등 O 일 / 대만 / 미 / 독 05 년, ( 주 )LG 화학에서정공수송재료 Balq, BCP 등 O 일국산화전자수송재료 A lq 3 150) 등 O 일전자주입재료 L if/a l, M g/ Ag 등 X 일 / 미 - 자료 : KISTI, 디스플레이용소재 , 당행재구성 ( 2 ) 기술동향 전하수송물질은 일반적으로 정공 주입 및 수송재료 와 전자 주입 및 수송재료 로 구분되어지며, 다른 층과의 계면 접착력, 열적안정성, 전하이동도 등의 핵심요소를 최적화 하는 것이 관건임 -전하수송물질 제조업체는 기존에 사용되어온 전자 및 정공 주입 / 수송재료의 성능을 능가하는 안정화된 대체물질을 개발하는데 연구역량을 집중하고 있음 O L E D 용전하수송재료의핵심기술분야 요소기술핵심요소미해결분야전자주입 / 수송접착력, 일함수전하수송재료 151), 열안정성, 대체물질정공주입 / 수송전하이동도 C upc, P ED O T 자료 : KISTI, 'OLED 산업동향, ) Cu Pc : cop p e r p htha l ocy anine, 구리프탈로시아닌 149) PEDOT(Poly-3,4-EthyleneDiOxyThiophene) : 폴리에틸렌 (PE) 계열고분자재료 150) Alq3 : 이스트만코닥에서개발된초창기 OLED 재료로, 완전한유기재료가아닌알루미늄착화합물임 151) 일함수 (work function) : 물질내에있는전자 ( 電子 ) 를밖으로끌어내는데필요한최소의일 ( 에너지 )

185 정공주입 및 수송재료 -정공주입 및 수송재료로 기존에는 정공주입 특성과 재료 안정성이 뛰어난 CuPc 가 많이 사용되었으나, 가시광선 영역에서의 흡수 문제가 있으므로 최근에는 전자주게 152 ) 특성이 우수한 트리페닐아민 (Tri-phenyl amine) 유도체 및 PEDOT 등이 사용되고 있음 - 정공수송재료로는 정공주입층 - 발광층의 경계면에서 분자간 상호 작용을 최소화하기 위해 TPD 153), NPB 154 ) 등 정공주입재료와 유사한 아민계 유도체이면서 이온화 포텐셜이 높은 재료가 사용됨 전자주입및수송재료 - 전자주입재료로는전자친화도가우수한 Alq3 외에도전자수송과정공차단의역할을하는 PBD 155), spiro-pbd, 그리고이미다졸 156) 고리를갖는방향족화합물인 ol igothiophene, perfl uori nated ol igo-p-phenyl ene 등전자를잡아당기는작용기를포함하는유기물질들이사용됨 -전자수송재료로는 Alq3보다효과적인전자수송능력을보이는 TPB I 157), PF-6( 불소화화합물 ) 등이사용되며, 특히최근에합성된 PyPy SPy Py 158) 의경우, 실용화에관한가장중요한성질인소자의안정성을크게증가시키는것으로알려짐 152) 이온과원자 분자등에서충돌이나화학반응에의해발생하는전하의교환을전하이동이라하는데, 이때전자를주려는분자를 ' 전자주게 ( donor )', 전자를받아들이는분자를 ' 전자받게 (acceptor)' 라함 153) TPD(TriPhenylDiamine) : 사진감광제로개발된아민계저분자유기물 154) NPB(NaphthaPhenylene Benzidine) : 페놀계유기물과아민계유기물의화합물 155) PBD : 방향족옥사디아졸 (Oxadiazole) 화합물 156) 이미다졸 (Imidazole) : 탄소이외의원자가고리를구성하고있는유기화합물로 1,3- 디아졸을말하며, 글리옥살린이라고도함. 돼지고기에도다량함유되어있으며화장품원료로주로사용됨 157) TPBI(Tris(1-Phenyl-1H-BenzImidazole)) : 페놀기와벤젠유도체로구성된유기화합물 158) PyPySPyPy(bipyridylsilole derivative) : 황 (S) 분자양옆에 pyridylsilole 분자두개가결합되어있는구조의유기화합물로전하이동도가매우높음

186 ( 3 ) 업계동향 OLED 관련업체중유기물질을생산하는재료공급업체로가장대표적인기업은저분자 OLED 를최초로고안해낸이스트만코닥사로저분자계유기물질의기본특허권을보유하고있으며, 산요, 파이오니아, TDK, 마쓰시타전기, 미쓰비시화학등의업체가라이센스를부여받아저분자계유기물질을생산중임 - 국내의경우 ( 주 )LG 화학이 2005 년하반기부터자체개발한전자수송 정공주입재료의양산에착수하였음 고분자계에서는 CDT(Cambridge Display Technology) 를중심으로인텔, 듀폰, 필립스, 세이코엡슨등여러업체가서로의기술을공유하며연구개발을진행중이며, 협력체계를통하여소재에대한기술개발을활발히진행중임 - 국내의경우삼성전자 ( 주 ) 를중심으로고분자계유기재료를활용한 AM-OLED 의상용화연구개발이진행되고있으나고분자계유기재료물질의국산화정도는미미한것으로조사됨 ( 4 ) 기술경쟁력분석 국내전하수송물질 ( 전자 / 정공주입 / 수송층 ) 의기술수준은선진국대비 85% 정도이며, 기술격차는 1.5 년정도인것으로분석됨 - 기술요소중가장열위에있는부문은코닥, CDT 등선발업체의원천기술특허권선점으로인해주도권을잡지못하고있는원천기술과인적자원 ( 유기물질연구인력확보정도 ) 부문임 - 원천기술과인적자원부문을제외한기술수준비교시선진국대비 90% 수준에도달한것으로판단되며, 일부생산기술및소재부문에서는선발업체들과동등이상의수준에이른것도있음

187 전하수송물질 ( 전자 / 정공주입 / 수송층 ) 의기술수준분석 기술수준 ( 선진국 = 1 00) 기술격차기술격차요인 원천기술 85 소재 자급도 9 0 생산기술 9 5 인적자원 질 : 90 양 : 60 종합 년 - 선발업체의원천기술특허권선점 - 연구개발투자, 사업화시행늦음 - 한정된자원과인력 ( 경영진의 OL ED 에대한중요성인식미흡 ) 전하수송물질의원재료는국내에서생산되는범용유기물질이주로사용되며, 전하수송물질의기능에중요한역할을담당하는유기물질 ( 원재료비기준 20% 정도 ) 은이데미츠코산등일본의정밀화학업체로부터수입중임 -국내에서는 ( 주 )LG 화학에서일부원재료를자체생산 조달하여유기물질을제조하고있으나, 핵심원재료는 OLED 패널에적용 검증된일본선발업체의재료를수입하여사용중임 국내에서생산된전하수송물질의신뢰성을검증하는데패널업체와 부품업체간의협조체계가미비한실정이며양산라인적용테스트수행시상당한비용이소요됨 ( 5) 과제및육성방안 과제 국내전하수송물질 ( 전자 / 정공주입 / 수송층 ) 제조업체와 OLED 패널제조업체간의협력체계가미약함 -일본의경우수십년전부터유기재료연구개발을수행해온소재업체와패널제조업체간의협업체계가구축되어정보교환및공동연구를통해기술표준확립에주도적인역할을수행해왔음

188 국내 전하수송물질 ( 전자 / 정공 주입 / 수송층 ) 제조업체의 연구개발 착수시점이 늦어서 일본, 미국의 선발업체들이 주요 원천기술에 대한 특허권을 선점하였음 -향후 OLED 시장규모 확대에 따라 국내 OLED 패널업체의 생산량이 증대되면 원천기술 특허권 보유 업체들과의 분쟁이 격화될 위험이 있음 대학과연구소에서수행되는전하수송물질의연구개발이산업현장과의연계성을높이기보다는기초이론연구에머물러있고, 국내 OLED 산업이부품소재개발보다는패널양산기술개발에치우쳐있는실정임 -산업현장에서바로활용될수있는실용적인연구개발실적이부족한상황이며유기재료의중요성이간과된채로완제품생산기술에만주력해온결과핵심원재료의대외의존도가높아짐 [ 육성방안 ] 단기적육성방안 -전하수송물질( 전자 / 정공주입 / 수송층 ) 제조업체와패널제조업체가총망라된컨소시엄및연구개발네트워크를구축하여상호보완적인협력관계로발전시켜나가도록유도 -대학과연구소의유기재료분야에대한과감한연구개발투자로신소재개발에주력하여전체원재료중에서선발업체의원천기술특허에의존하는재료의비율을낮추어야함 중장기적육성방안 - OLED 패널제조업체와유기재료제조업체의공동연구개발과과감한투자로신개념의소자구조를자체개발, 선발외국업체들로부터주도권을획득해야함

189 4. 봉지재 ( Enca p s u l a ti on) ( 1) 개요 OLED 의 Encapsulation( 봉지재 ) 은외부에서유입되는수분과산소를차단하여발광재료와전극재료의산화를방지할뿐만아니라외부로부터가해지는기계적, 물리적충격에서소자를보호하기위한것임 OLED 는수분에취약한특성을가지고있어소자가외부의습기나산소에노출되면발광영역이점차축소되는 Pixel Shrinkage 현상이발생하거나발광영역내에 Dark Spot( 비발광영역 ) 이생성되며이는 OLED 소자의수명과품질에영향을미침 Encapsulation 방식은구조에따라메탈이나글래스소재를이용한 CAN 방식과유기재료상부에다층박막을형성하는 Thin Film방식등두가지유형으로분류할수있음 E n c a p s u l a t i o n 종류 < 메탈캡 > < 글래스캡 > <Thin Film type> -현재대부분의 PM OLED 봉지에사용되는 CAN 방식은프레스성형된스테인레스나내부가가공된유리에외부로부터유입되는산소와습기를제거하기위해흡습제를부착한구조로되어있음