디스플레이 OLED 로도약하는원익그룹 디스플레이산업 : OLED 기술적용제품, 폭넓게확산 - 스마트폰디스플레이 : LTPS-LCD 에서 Flexible OLED 로전환 - TV 디스플레이 : OLED 와퀀텀닷 (QLED, 나노셀 ) 기술공존지속 2017 년부터원익그룹의

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1 디스플레이 OLED 로도약하는원익그룹 디스플레이산업 : OLED 기술적용제품, 폭넓게확산 - 스마트폰디스플레이 : LTPS-LCD 에서 Flexible OLED 로전환 - TV 디스플레이 : OLED 와퀀텀닷 (QLED, 나노셀 ) 기술공존지속 2017 년부터원익그룹의장비 / 장치공급사의실적도약본격화 - 디스플레이 : OLED 시설투자가테라세미콘, 원익홀딩스, 원익 IPS 의실적호전견인 - 반도체 : 3D-NAND 시설투자계속되며 3 개사의실적을기본적으로뒷받침 - 상승여력기준선호도 : 테라세미콘 (24%), 원익홀딩스 (22%), 원익 IPS (15%) 김경민, CFA clairekm.kim@daishin.com 유현재 jay.yoo@daishin.com 투자의견 Overweight 테라세미콘 : BUY 투자의견제시하며신규커버리지개시 - 열처리장비기술기반으로 OLED 및반도체필수장비공급 - OLED 및반도체전공정장비기술기반으로후공정까지대응가능 - 삼성디스플레이생산라인필수장비공급이후중국까지고객사확장 원익홀딩스 : 투자의견 BUY 유지. 목표주가 8,000 원으로 7% 상향조정 - 반도체및 OLED 디스플레이클린룸용가스공급장치제조 년부터가스정화장치의해외고객사향공급본격화 - 종속회사실적개선시작되어지주사로서기업가치상승기대 종목명 투자의견 목표주가 테라세미콘 Buy 36,000 원 원익홀딩스 Buy 8,000 원 원익IPS Buy 30,000 원 원익 IPS: 투자의견 BUY 유지. 목표주가 30,000 원으로 7% 상향조정 - 국내전공정장비공급사중유일하게비메모리시설투자수혜주에해당 년둔화되었던 OLED 디스플레이용장비공급을 2017 년부터적극전개 - OLED 디스플레이용신규장비개발하여제품포트폴리오확장추진 주력제품 : 반도체에서 OLED 까지확장 DRAM 2D-NAND 3D-NAND OLED 테라세미콘 원익홀딩스 원익IPS 자료 : 대신증권리서치센터 고객사 : 국내에서해외로확장 제품삼성전자삼성디스플레이해외테라세미콘장비 원익홀딩스장치 원익IPS 장비 자료 : 대신증권리서치센터

2 디스플레이산업 Table of contents 산업분석 : OLED 디스플레이 2 스마트폰디스플레이 : LTPS-LCD 에서 Flexible OLED 로전환 TV 디스플레이 : OLED 와퀀텀닷 (QLED, 나노셀 ) 기술공존지속 원익그룹 : 테라세미콘, 원익홀딩스, 원익 IPS 17 부록 : OLED 전공정기술입문자료 27 단순한구조로자유로운형태구현 핵심소자는 TFT 핵심장비는고온장비와증착장비 2

3 DAISHIN SECURITIES 산업분석 : 스마트폰디스플레이, LTPS-LCD 에서 Flexible OLED 로전환 OLED 디스플레이는스마트폰시장에서소비자의교체수요촉진갤럭시 S8에대한소비자의반응이뜨겁다. 공통적인반응은 곡면디자인이아름답다 는것이다. 몇년전부터스마트폰시장에서하드웨어스펙경쟁은무의미하다는우려가등장했지만, Double Edge OLED (Organic Light Emitting Diode: 유기발광다이오드 ) 디스플레이라는하드웨어스펙은소비자의호감과구매의사를여전히불러일으키고있다. 하반기에아이폰신제품이출시되면, OLED 디스플레이는소비자의교체수요를촉진하는역할을다시한번담당하게될것이다. 애플의 OLED 채택효과 : 삼성디스플레이와삼성전자의 자가발전구조 탈피애플이아이폰에 OLED 디스플레이를적용한것은여러가지점에서큰의미를지니고있다. 가장중요한점은스마트폰용 OLED 시장이삼성디스플레이와삼성전자중심의 자가발전구조 를벗어난다는것이다. 자가발전구조에서삼성디스플레이는전세계스마트폰용 OLED 디스플레이시장에서 90% 에가까운점유율을기록했고, 삼성전자는 OLED 디스플레이를프리미엄스마트폰에서중저가모델까지확대하여적용했다. 그러나 OLED 디스플레이시장은경쟁기술인 LTPS-LCD (Low Temperature Polycrystalline Silicon Liquid Crystal Display) 의시장규모를상회할정도로성장하지못했다. 스마트폰용 OLED 시장이자가발전구조에서탈피하면, 15조원내외수준의시장규모를벗어나본격적으로성장할수있을것으로판단된다. 반도체산업에서도애플의수요촉진사례를찾아볼수있다. 애플이아이폰에 NAND 저장장치를적극탑재하고저장용량을모델차별화와마케팅도구로활용한이후, 전세계 NAND 시장은급성장했다. 2007년, 132억달러에불과했지만 2011년, 217억달러까지성장했다. 삼성전자갤럭시 S 스마트폰에적용된 OLED 디스플레이 ( 모델별 ) Model Size Touch PPI Substrate Pixel type # of sub-pixel S 4.0 On-Cell 232 Rigid Pentile 8 S2 4.3 On-Cell 217 Rigid RGB Stripe 12 S2 LTE 4.5 On-Cell 207 Rigid RGB Stripe 12 S2 HD LTE 4.65 On-Cell 316 Rigid Pentile 8 S3 4.8 On-Cell 306 Rigid Pentile 8 S On-Cell 441 Rigid S-Pentile 8 S5 5.1 On-Cell 432 Rigid S-Pentile 8 S5 Prime 5.1 On-Cell 577 Rigid S-Pentile 8 S6 5.1 On-Cell 577 Rigid S-Pentile 8 S6 Edge 5.1 P1S 577 Flexible S-Pentile 8 S6 Edge+ 5.7 A-P1S 515 Flexible S-pentile 8 S7 5.1 On-Cell 577 Rigid S-Pentile 8 S7 Edge 5.5 A-P1S 534 Flexible S-Pentile 8 S8 5.8 n/a 570 Flexible n/a 8 S n/a 529 Flexible n/a 8 자료 : 대신증권리서치센터 3

4 디스플레이산업 그동안폭넓게적용되던 LTPS-LCD 는스마트폰외에신규시장개척필요 2017년이후부터스마트폰용 OLED 디스플레이시장은성장하는반면, LTPS-LCD (Low Temperature Polycrystalline Silicon Liquid Crystal Display) 시장은정체될것으로전망된다. 2016년, LTPS-LCD 패널출하는 5억대를소폭상회했지만, 애플의디스플레이전환 (LTPS-LCD LTPS-OLED) 을계기로 LTPS-LCD 공급사는스마트폰외에다른애플리케이션에서신규수요를창출해야할것으로판단된다. 현재 LTPS-LCD 는차량용디스플레이, 웨어러블기기, 디지털카메라, 비디오카메라, PMP (Portable Media Player) 등에일부적용되고있지만전방산업시장규모가스마트폰시장대비제한적이다. 스마트폰수요가 LTPS-LCD 시장의전방산업중 95% 이상을여전히차지하고있다. 스마트폰패널시장에서 Flexible OLED 채택은증가하는반면 LTPS-LCD 수요는정체 Shipment (000) F 2018F 2019F 2020F LTPS-OLED 257, , , , , ,317 LTPS-LCD 494, , , , , ,011 Revenues (US$000s) F 2018F 2019F 2020F LTPS-OLED $10,638,875 $13,617,108 $22,742,343 $27,600,424 $31,570,614 $34,341,942 LTPS-LCD $14,918,771 $14,446,903 $15,937,924 $13,135,875 $11,590,201 $10,552,872 ASP ($) F 2018F 2019F 2020F LTPS-OLED $41.4 $34.9 $44.3 $44.1 $43.7 $43.1 LTPS-LCD $30.2 $28.3 $27.6 $22.8 $19.9 $18.2 자료 : 대신증권리서치센터 삼성디스플레이가스마트폰용 OLED 디스플레이 5 억대를공급할것으로추정삼성디스플레이가 A3 생산라인에대규모시설투자를집행한이후 A3 생산라인의양산안정화를추진하고있다. 2017년, 삼성디스플레이는 A1~A3 생산라인을기반으로내부및외부고객사로 5억대 ( 삼성전자 3.1억대, 중국 1.2억대포함 ) 규모의스마트폰용 Rigid/Flexible OLED 디스플레이를공급할것으로판단된다. 2016년공급량은 3.9억대로추정된다. 외부고객사용공급비중은출하량기준으로 2016년 25%, 2017년 39% 로추정된다. 폴더블 OLED 디스플레이유형 (C, G, S) C type (In) C type (Out) G type S type Display Inside Outside Inside In & Outside # of folding Directions # of screens Thickness Thin Thick Medium Thick Difficulty Low High Mid High 자료 : 대신증권리서치센터 4

5 DAISHIN SECURITIES 폴더블 OLED 디스플레이관련시설투자계획을탄력적으로수립할것으로전망삼성디스플레이는향후에완전히접히는폴더블 OLED 디스플레이를양산하게되겠지만, 시장수요에공격적으로대응하는것이아니라탄력적으로대응할것으로판단된다. 폴더블 OLED 디스플레이는메모리반도체 (DRAM, NAND) 용량증가를수반하기때문이다. 단기간내에시설투자를집행하면디스플레이및반도체부문의시설투자가동시에증가할수있고, 종전대비대규모시설투자는삼성전자 ( 연결자회사인삼성디스플레이포함가정 ) Free cash flow에마이너스영향을끼친다. 따라서삼성디스플레이는폴더블 OLED 디스플레이관련시설투자계획을신중하게수립할것으로전망된다. 삼성디스플레이는 2017년부터 A3 생산라인의양산성확보에힘쓰는한편중국향및내부고객사향수요대응을위해 Rigid ( 딱딱 / 평평한 ) OLED 및 Flexbile ( 휘어진 ) OLED 생산라인을각각 30~40K 증설할것으로전망된다. 삼성디스플레이의중소형 OLED 생산라인로드맵 Fab Technology Generation 1Q16 2Q16 3Q16 4Q16 1Q17F 2Q17F 3Q17F 4Q17F A1 OLED (Rigid) 4 55K 55K 55K 55K 55K 55K 55K 55K A2 OLED (Rigid) K 130K 130K 130K 140K 150K 160K 160K A2 OLED (R+F) K 30K 30K 30K 30K 30K 30K 30K A3 OLED (Flexible) 6 10K 15K 30K 45K 60K 75K 90K 120K L7-1 OLED (Flexible) 6 5K A4 OLED (Flexible) 6 자료 : 대신증권리서치센터 삼성디스플레이의 LCD 생산라인구조조정로드맵 Region Origin Fab Generation TFT Capacity Application Mass Production Status KR Samsung L5 5G Amorphous Silicon 0K 2002-Aug Sold out Samsung L6 5G Amorphous Silicon / Oxide 60K Automotive / Notebook PC / Monitor S-LCD L7-1 7G Amorphous Silicon 0K TV (40") 2005-Mar 2003-Q3 Reduced capacity To be converted to OLED Samsung L7-2 7G Amorphous Silicon 110K TV / IT 2006-Jan Operation S-LCD & Samsung S-LCD & Samsung L8-1 8G Amorphous Silicon 150K TV (48", 49", 55") 2007-Jul Operation L8-2 8G Amorphous Silicon / Oxide 168K TV / IT 2009-Q2 Operation CN Samsung 8G Amorphous Silicon 120K TV (32". 48", 49", 55", 65") 2013-Oct Operation 자료 : 대신증권리서치센터 5

6 디스플레이산업 삼성디스플레이를제외한나머지디스플레이기업의중소형 LCD/OLED 생산라인로드맵 Vendor Fab Technology Generation 1Q16 2Q16 3Q16 4Q16 1Q17F 2Q17F 3Q17F 4Q17F AP2 LTPS-LCD K 65K 60K 60K 60K 60K 60K 60K AP3 LTPS-LCD 6 40K 40K 40K 40K 40K 40K 40K 40K E2 OLED (Plastic) K 15K 15K 20K 20K 20K 20K 20K E5 OLED (Plastic) 6 8K 8K 8K 15K 15K LGD E6 OLED (Plastic) 6 5K E3 OLED (Rigid-TV) 8 9K 9K 9K 9K 9K 9K 9K 9K E4-1 OLED (Rigid-TV) 8 25K 25K 25K 25K 25K 25K 25K 25K E4-2 OLED (Rigid-TV) 8 5K 15K P1 OLED 6, 8, 10 B2 LTPS-LCD 4.5 5K 5K 5K 5K 5K 5K 5K 5K BOE B6 LCD/OLED K 30K 30K 30K 30K 30K 30K 30K B7 OLED 6 8K 16K 16K 16K 32K B11 OLED (Flexible) 6 R&D LTPS-LCD 4.5 1K 1K 1K 1K 1K 1K 1K 1K CSOT T3 LTPS-LCD 6 5K 10K 15K 15K 25K 25K 30K T4 LCD/OLED 6 OLED (Rigid) 5.5 4K 4K 4K 10K 10K 10K GoVisionox OLED (R/F) 6 Fab 1 OLED (Rigid) K 21K 21K 21K 21K 21K 21K 21K EverDisplay Fab 2 OLED (Flexible) 6 25K R&D LTPS-LCD 4.5 1K 1K 1K 1K 1K 1K 1K 1K OLED (Rigid) 5.5 4K 4K 4K 5K 5K 8K 8K Tianma LTPS-LCD K 26K 26K 28K 35K 35K 35K 35K LTPS-LCD 6 8K 20K 30K 30K 30K 30K OLED (Flexible) 6 LTPS-LCD 6 24K 24K 24K 24K 24K 24K 24K Foxconn T3 LTPS-LCD 6 LCD/OLED 4.5 5K 5K 10K 10K 10K 15K Truly LCD/OLED 6 Century LTPS-LCD K 13K 13K 13K 13K 13K 13K 13K 자료 : 대신증권리서치센터 중국디스플레이기업, LCD 양산성공. OLED 로시설투자방향전환 Technology LCD Mobile OLED TV OLED Micro LED TFT/Form Factor Amorphous Silicon Oxide LTPS Rigid Flexible Oxide Wafer BOE Mass production Mass production Ramping up Developing Developing CSOT Mass production Mass production Developing Developing Developing CEC Panda Mass production Mass production HKC Ramping Up Caihong Developing Planning Developing Tianma Mass production Mass production Mass production Planning EverDisplay Mass production Developing Visionox Mass production Developing Infovision Mass production Truly Mass production Mass production Ramping Up Planning Vibrant Developing Planning 자료 : 대신증권리서치센터 6

7 DAISHIN SECURITIES 산업분석 : TV 디스플레이, OLED 와퀀텀닷기술공존지속 TV 용 OLED 디스플레이의양산성개선 OLED 패널이적용된 TV에대한세트업체의수요가점차적으로증가하고있다. OLED 디스플레이의양산성이개선되어완제품의완성도가높아졌기때문이다. 국제전시회에서중국기업이전시한 OLED 제품과 LG전자, 일본 Panasonic 의제품에서차이점을거의느낄수없다. 이는 (1) 유기재료가자체발광하기때문에 BLU 광원 (Back Light Unit) 을별도로조립할필요가없고구조가간단하며, (2) 전자이동속도가우수한산화물 TFT를전기스위치로적용하기때문에화면전환이빠른동영상재생에적합하며, (3) 패널의주요공급처인 LG디스플레이가수율개선을통해 OLED 패널을안정적으로생산하고있기때문인것으로판단된다. TV 디스플레이기술진화 : 크리스탈사운드 OLED 디스플레이기술 TV용대면적 OLED 패널기술은지속적으로진화하고있다. 최근에개발된크리스탈사운드 OLED 디스플레이는하단이나옆면에별도의스피커가붙어있지않다. 디스플레이가자체적으로진동하며소리가뿜어져나온다. 따라서가수가노래를부르는장면, 화산이폭발하는장면에서영상과소리가실감나게조화를이룬다. 디스플레이패널이진동하므로소리가발생하므로, 영상과소리가동시에흘러나올때디스플레이패널을만져보면실제로소리의진동을느낄수있다. 동기술은 LCD 패널에적용되기어렵다. 소리의영향때문에진동을일으키면내부구조의액정움직임에영향을주기때문이다. 따라서크리스탈사운드 OLED 디스플레이기술은 OLED 디스플레이의부가가치를높일수있는전용기술로자리잡을가능성이높을것으로전망된다. 크리스탈사운드 OLED 패널 : 소리발생시패널이진동하는모습 크리스탈사운드 OLED 패널과스탠딩 TV 자료 : 대신증권리서치센터 자료 : 대신증권리서치센터 7

8 디스플레이산업 TV 시장에서 OLED 기술과함께퀀텀닷 (QLED, 나노셀 ) 기술공전 OLED TV에대한수요가점차적으로증가하고있지만기존구조를크게바꾸지않은퀀텀닷 TV 수요도여전히증가하고있다. 퀀텀닷기술이적용된 TV 제품은 QLED, 나노셀등의명칭으로판매되고있다. 퀀텀닷기술의장점은 OLED 대비원가가낮다는점이다. 퀀텀닷기술의장점은 OLED 대비원가낮다는점 OLED QLED Efficiency High Low to Mid Manufacturing process Vacuum evaporation or Printing solubles Various Large-size application Yes Yes Cost of emitter High Low Color range (nm) 450~ ~1500 자료 : 대신증권리서치센터 퀀텀닷은초미세반도체입자로디스플레이색재현성개선하는데적용 퀀텀닷 ( 양자점, QD, Quantum dot) 은반도체다. TV용디스플레이의색재현성을개선시키는데사용된다. 반도체 라는단어는스마트폰내부에포함된수십개의검정색칩을떠올리게하지만, 퀀텀닷입자도반도체임이분명하다. 다만퀀텀닷입자는다른반도체와달리매우작다. 초미세먼지보다도작다. 심지어전자현미경으로분간하기어려울정도로작다. (Nanosys: Quantum dots are so small that they cannot even be seen under a microscope) LCD TV 에퀀텀닷기술적용시색재현성개선 자료 : 3M, 대신증권리서치센터 8

9 DAISHIN SECURITIES 퀀텀닷은크기 ( 지름, 직경 ) 에따라다양한영역의가시광선방출 퀀텀닷은나노미터 (10억분의 1미터 ) 크기이다. 이렇게작은퀀텀닷의크기를조절하면가시광선영역의다양한빛을낼수있다. 퀀텀닷중에서적색 (Red) 퀀텀닷은지름 5~6나노미터수준이고, 녹색 (Green) 퀀텀닷은지름 2~3나노미터로 Red 퀀텀닷보다작다. 퀀텀닷은거대한지구를유리구슬하나로축소한것만큼작은크기 퀀텀닷크기를나타내는나노미터는일상생활에서접하기힘든개념이다. 1미터를 10 억분의 1로축소하면어느정도가될것인가? 우리가살고있는지구를 10억분의 1로줄이면유리구슬 1개크기로축소된다. 지구와유리구슬의크기가이렇게차이가난다면퀀텀닷은정말미세한입자임이분명하다. 퀀텀닷입자는발광소자이지만 OLED 용유기재료와차이점보유 퀀텀닷입자는초미세먼지보다작지만빛에너지를방출한다. 즉, OLED용유기재료 (Organic material) 와유사한발광체또는발광소자 (Light-emitting element) 이다. 다만퀀텀닷은 OLED용유기재료와 3가치차이점을지니고있다. (1) 퀀텀닷은무기재료이다. (2) OLED용유기재료는전기에너지를흡수해빛에너지로전환하지만, TV에적용된퀀텀닷은빛에너지를흡수해또다른성질의빛에너지로전환한다. 차이점 1: 퀀텀닷은 OLED 용유기재료와달리무기재료로서수명이길다 유기재료 (Organic materials) 와무기재료 (Inorganic materials) 는일반적으로탄소의포함여부에따라구분된다. 유기재료또는유기물은생명체에서비롯된것으로탄소, 질소등을포함하는화합물이다. 그런데 OLED용유기재료는산소와수분에취약하다. 무기재료에해당되는퀀텀닷입자는산소나수분에취약하지않다. 공기중에노출되어도성질이쉽게변하지않는다. 따라서 OLED용유기재료보다수명이길다. 즉, 안정성이뛰어나다. 9

10 디스플레이산업 퀀텀닷은빛에너지를흡수하여다른파장의빛에너지를방출 자료 : 3M, 대신증권리서치센터 차이점 2: 퀀텀닷은빛에너지를흡수해또다른빛에너지로방출한다 퀀텀닷은긴파장의빛을받아서이를짧은파장의빛으로전환한다. 퀀텀닷의크기를조절하면가시광선영역의다양한빛을낼수있다. 이는퀀텀닷이 양자구속효과 라고불리는특성을보여주기때문이다. 퀀텀닷입자의크기가점점작아지면입자내의전자 (Electron) 는불연속적인 (Discrete) 에너지상태를형성한다. 즉, 퀀텀닷입자의크기가작아져입자내부의공간이축소될수록, 그공간안에서존재하는전자 (Electron) 의에너지상태는점점높아진다. 크기조절이가능한방안에고양이를가둔후방의크기를인위적으로축소한다면고양이가점점불안감을느끼는것과유사하다. 입자공간크기의축소에따라전자 (Electron) 가불연속적인 (Discrete) 상태로바뀌는것을양자구속효과 (Quantum confinement effect) 라고한다. Photoluminescence: 퀀텀닷이빛을흡수해다른빛을방출하는과정 퀀텀닷내의전자가외부의빛에너지를받으면들뜬상태 ( 여기상태, 勵起常態, Excited State: 에너지레벨이상승한상태 ) 가된다. 그런데들뜬상태는오래지속되지않는다. 마치첫눈에짝사랑에빠진후금방감정이식어버리는것과비슷하다. 퀀텀닷입자내의전자는조금전에흡수했던빛에너지를다시방출하고원래의상태 ( 에너지레벨이상승하기전의상태 ) 로돌아가려고한다. 이과정에서원래흡수되었던긴파장의빛에너지보다짧은파장의빛에너지가방출된다. 이런원리를통해퀀텀닷이콘서트용야광봉 / 형광봉처럼형광색의빛을방출한다. 퀀텀닷이긴파장의빛을받아짧은파장의빛을방출하는과정을 Photoluminescence ( 빛의자극으로발생하는형광현상 ) 이라고부른다. Photoluminescence 의 Photo 는 빛 을의미하고, luminescence 는 형광 을의미한다. 10

11 DAISHIN SECURITIES 퀀텀닷중큰입자는적색빛방출. 작은입자는청색빛방출 상대적으로큰입자는짧은파장 ( 청색 ) 을흡수해긴파장 ( 적색 ) 의빛을방출하고, 그보다작은입자는긴파장 ( 적색 ) 을흡수해짧은파장 ( 청색 ) 의빛을방출한다. 퀀텀닷입자는방출하는빛의색깔에따라적색 (Red) / 녹색 (Green) / 청색 (Blue) 입자로구분된다. Red 와 Green 퀀텀닷은이미 TV에적용되고있지만, Blue 퀀텀닷은아직상용화되지않았다. 적색빛의긴파장과청색빛의짧은파장 자료 : CNX, 대신증권리서치센터 청색빛방출하는 Blue 퀀텀닷은기술적한계로아직적용되지않아 청색 (Blue) 퀀텀닷입자는왜 TV에적용되고있지않을까? Red 또는 Green 퀀텀닷입자보다양산하기어렵기때문이다. 이와같이청색 (Blue) 화합물로이루어진발광소자가가장늦게개발되는경우는 LED 개발역사에서도찾아볼수있다. 파장이짧은청색빛을발광하는화합물을만들기어렵기때문에 LED의경우에도파장이긴빨간색을발광하는 Red LED부터개발되었다. LED는대면적디스플레이제품, 즉 TV나모니터의발광소자로사용되지만초기에개발되었던적색 LED는가정용무선전화기등에서신호음을표시하는용도로사용되었다. LED 발광체중에서가장먼저상용화된적색 (Red) LED 자료 : aliexpress, 대신증권리서치센터 11

12 디스플레이산업 Blue 퀀텀닷은빛에너지흡수시자기역할을수행하지못하고산화되버려 Blue LED 개발이어려웠던것처럼 Blue 퀀텀닷개발도어렵다. Blue 퀀텀닷은 Red, Green 퀀텀닷입자보다크기가훨씬작고, 내부에너지레벨은극도로불안정한상태이다. 마치방의크기는극도로작아져서그안에있는고양이가엄청난불안감을느끼는것과유사하다. 따라서 Blue 퀀텀닷은본래의역할을제대로수행하지못한다. 퀀텀닷은빛에너지를흡수해형광색의빛을방출해야하는데, Blue 퀀텀닷은빛에너지를조금만받아버리면산화되어버린다. 그래서 Blue 퀀텀닷은아직까지양산용으로적용되지않고있다. 퀀텀닷은 LED 발광체를보조하여 LED TV 의색재현성개선에적용 이와같이퀀텀닷을적용할때기술적난이도가존재한다. 그러나 2015년부터삼성전자는퀀텀닷을 LED 발광체의보조적도구로사용하기시작했다. 이는 LED 발광체를통해방출되는백색광이 100% 순도의흰빛이아니기때문이다. 따라서 LED TV에서표현되는영상은천연색을그대로재현하지못한다. 한마디로색재현성이떨어진다. 퀀텀닷도입이전에는백색광방출을위해 LED 와형광체를조합해서적용 LED TV에서백색광을사용하려면순수한백색 (Pure White) LED가필요하다. 백색광방출을위해청색 LED를중심으로다른색깔의형광체나 LED가조합되어사용된다. 1) 청색 LED + 황색형광체 2) 청색 LED + 녹색형광체 3) 청색 LED + 녹색 LED + 적색 LED 빛의 3 원색인적색, 녹색, 청색의합성으로백색광방출 자료 : bockphysics, 대신증권리서치센터 12

13 DAISHIN SECURITIES 퀀텀닷도입하면 100% 에가까운백색광구현가능 퀀텀닷을이용하면광원 (Light Source) 의순도를높일수있다. 즉, 기존의광원이 100% 완벽한백색광이아닌경우에퀀텀닷필름을이용하여특정파장의빛을흡수시키면광원의빛순도가 100% 에가깝게개선된다. 마치 100% 흰색도화지에수채물감으로그림을그리면원하는대로색깔을표현할수있는것과유사하다. 퀀텀닷은청색 LED 광원에보조적역할수행 : Red / Green 퀀텀닷필요 퀀텀닷입자가 TV에적용될때기존의청색 LED는광원으로그대로사용된다. 청색 LED를기반으로적색퀀텀닷과녹색퀀텀닷이보조적으로사용된다. 따라서기본구조는다음과같다. - 청색 LED: 광원 (BLU: Back Light Unit) 의하단에바둑알처럼촘촘하게배치됨 - 적색퀀텀닷과녹색퀀텀닷 : 개별입자는배리어필름 (Barrier Film) 내부에수십억개가부착됨. 퀀텀닷입자가내부에부작된배리어필름의명칭은 QDEF (Quantum Dot Enhanced Film) Red / Green 퀀텀닷은필름형태로만들어져 BLU 중간에배치 퀀텀닷필름 (QDEF) 은 BLU (Back Light Unit) 내에서도광판 (Light Guide Panel: 광원에해당되는 LED에서방출되는빛의경로를유도하는필름 ) 과프리즘시트 (Prism Sheet: 빛을굴절시켜밝기를상승시키는필름 ) 사이에사용된다. 원래도광판과프리즘시트사이에는확산시트 (Diffuser: 빛을골고루퍼지게하는필름 ) 가자리잡고있었다. 그러나퀀텀닷필름은확산시트기능도지니고있기때문에 (QDEF has diffusive properties), 확산시트까지대체한다. 이러한 3중구조 ( 도광판 퀀텀닷필름 프리즘시트 ) 는 3M과나노시스 (Nanosys) 에의해본격적으로상용화되었다. 그림 1. 도광판과프리즘시트사이에는원래확산시트가존재 자료 : 코아옵틱스, 대신증권리서치센터 13

14 디스플레이산업 그림 2. 퀀텀닷필름 (QDEF): 두장의배리어필름사이에미세한퀀텀닷입자가존재 자료 : LaserFocusWorld, 대신증권리서치센터 그림 3. 도광판과프리즘시트사이에는확산시트대신퀀텀닷필름 (QDEF) 가존재 자료 : Nanosys, 대신증권리서치센터 퀀텀닷필름제조관련공급사 QD IP QD material Barrier film Samsung Electronics Samsung Advanced Institute of Technology / QD Vision i-components Hansol Chemical Toray / Dai Nippon Printing CN TV set brand Nanoco Dow Chemical / Merck QD film Mntech Glotec 3M 자료 : 대신증권리서치센터 3M 14

15 DAISHIN SECURITIES 청색 LED 의푸른빛이퀀텀닷필름을통과하면고순도백색광으로변화 이러한구조의작동원리는다음과같다. 우선 BLU의바닥에자리잡은청색 LED에서차가운느낌의청색빛이나온다. 청색빛이도광판을지나퀀텀닷필름에도달하면퀀텀닷필름내부에자리잡은수십억개의적색퀀텀닷입자가푸른빛을흡수하고, 적색빛을방출한다. 이러한과정을통해청색빛의차가운느낌이사라지고적색빛의따뜻한느낌이추가된다. 따라서청색빛은 100% 에가까운백색광으로전환된다. 퀀텀닷과 OLED 기술의공존가능성 : QLED 를통해구현 퀀텀닷기술이적용된퀀텀닷 TV는그동안 OLED TV와대비되는개념으로부각되었다. 퀀텀닷필름이기존 LED TV의백색광순도를개선해색재현성을향상시키는목적으로사용되었기때문이다. 따라서퀀텀닷기술이적용된 LED TV 판매가양호할수록, OLED TV 시장의개화는늦어질수밖에없었다. 그러나 QLED (Quantum Light Emitting Diode) 의개념이도입되며퀀텀닷과 OLED 기술의공존가능성이주목받고있다. QLED: OLED 구조의발광층에유기재료대신퀀텀닷입자를채우는것 QLED는기존 OLED 소자의구조에서유기재료 ( 유기소재, 유기색소, Organic Materials) 를퀀텀닷입자로대체하는기술이다. OLED 디스플레이에서는 RGB 형태의유기재료가발광층 (EML: Emitting Layer) 을채웠다. 그러나 QLED 디스플레이에서는무기재료에해당되는퀀텀닷입자가발광층을채운다. OLED: HTL 과 ETL 사이에 OLED 발광층이 RGB 유기재료로채워짐 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 15

16 디스플레이산업 QLED: HTL 과 ETL 사이에 OLED 발광층이퀀텀닷 (QD) 입자로채워짐 자료 : Nature, 대신증권리서치센터 QLED 는장비활용성, 재료효율성, 해상도측면에서우수한기술 QLED 소자의구조는 OLED 소자의구조와동일하다. 다만기존의발광층유기재료소재가무기재료인퀀텀닷입자로바뀌는것이다. 구조가동일하게유지되므로기존의 OLED 공정용장비를대부분재사용할수있다. 그밖의장점은다음과같다. (1) 가격경쟁력 : 퀀텀닷입자소재는 OLED 전용유기소재보다저렴하다. (2) 재료효율성 : OLED 전용유기소재에적용되는전통적증착방식대신에잉크젯프린팅 (Inkjet printing) 이나전사프린팅 (Transfer printing) 을쉽게적용할수있다. (3) 초고해상도달성가능 : 전사프린팅 (Transfer printing) 적용시픽셀크기가 1마이크로미터의극소형크기로구현된다. 따라서작고촘촘한픽셀이필요한초고해상도디스플레이구현에용이하다. QLED는지난 2011년에 4인치크기의 QLED 시제품이삼성종합기술원을통해이미발표된적이있다. QLED 제조시잉크젯프린팅은핵심소재에적용 Step Process 1 TFT Backplane 2 Cleaning 3 Print HIL / Vacuum Dry / Bake 4 Print HTL / Vacuum Dry / Bake 5 Print RGB EML / Vacuum Dry / Bake 6 Evaporate ETL & EIL 7 Cathode Patterning 8 Encapsulation 9 Scribing 10 Light on Test 11 End Product 자료 : 대신증권리서치센터 16

17 DAISHIN SECURITIES 원익그룹 : M&A 의 DNA 를보유 2006 년원익머트리얼즈분할, 2010 년아토와아이피에스합병전개원익그룹은강력한 M&A의유전자를갖고있다. 적극적 M&A로제품군을다변화하여장비 / 소재기업의성장한계를극복했다. 원익그룹은 M&A를본격적으로전개하기이전에 8인치반도체웨이퍼처리용플라즈마화학증착장비 (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 를국내최초로양산했고특수가스사업에도진출했다. 2006년 11월, 특수가스사업부문이분할되며원익머트리얼즈가설립되었다. 장비공급사원익IPS는 2010년 아토가 아이피에스를합병하며생겨났다. 아토는반도체용 PECVD장비를, 아이피에스는디스플레이용식각장비공급사였다. 양사의합병으로원익IPS는반도체용장비, 디스플레이장비, 태양광장비를동시에공급할수있는능력을갖추게되었다. 2010년합병이후즉각적인외형성장이기대되었으나 2011년, 2012년실적은부진했다. 별도기준매출은 2011년 2,505억원, 2012년 2,388억원을기록했고, 연결기준매출은 2011년 3,403억원, 2012년 3,487억원을기록하며정체되었다. 이는당시원익IPS의전방산업수요가 DRAM 시설투자와맞물려있었는데, 2011년부터 2012년까지주요고객사의 DRAM 시설투자가전년대비지속적으로감소했기때문이다. 이후 2013년은원익IPS에게중요한해가되었다. 주요고객사의 DRAM 시설투자가정상수준을회복했고, NAND 구조가 2D에서 3D로변경되면서신규시설투자가이루어졌기때문이다. 이와같은변화에힘입어 2013년원익IPS의별도기준매출은 2,933 억원을시현하며, 전년대비 23% 증가세를기록했다. 원익IPS가이와같이성장하는시기에외부로부터의지분투자가이어졌다. 2011년 11월, Applied Materials Korea가 290 억원을원익IPS에투자했다. 한편삼성전자와삼성디스플레이가각각 2.28% 씩보유하고있던전환사채는 ( 규모 : 220억원 ) 2013년 12월에주식으로전환되었다. 원익 IPS 의기업분할이후원익홀딩스 ( 존속회사 ) 가지주사역할담당 2016년 4월, 원익IPS는원익홀딩스 ( 존속회사 ) 및원익IPS ( 신설회사 ) 로분할되었다. 7 월, 원익홀딩스는지주회사전환을신청했다. 2017년 4월기준으로존속회사원익홀딩스의주주는 원익 23.93%, 이용한 16.10%, 원익QnC 13.02%, 자사주 3.18%, 삼성전자 2.28%, 삼성디스플레이 2.28%, Applied Materials Korea 1.84% 로구성되어있다. 원익홀딩스는지주사로서원익IPS 32.85%, 테라세미콘 25.09%, 원익머트리얼즈 46.12% 지분을보유하고있다. 원익IPS와테라세미콘은지분법종속회사이고원익머트리얼즈는연결대상회사이다. 17

18 디스플레이산업 원익그룹 : 원익홀딩스 TGS (Total Gas Solution): 꾸준한효자제품이자캐쉬카우 원익홀딩스는지주사이지만자체사업으로 TGS를공급한다. TGS (Total Gas Solution) 은전공정 장비 라기보다 장치 에가깝다. 반도체, 디스플레이공정에서사용되는초고순도, 고청정가스를공급하는장치이다. 경쟁사는케이씨텍, 한양이엔지이며, 각사의점유율이비교적안정적으로유지되고있다. 원익홀딩스입장에서 TGS는연결자회사원익머트리얼즈와시너지효과가발생하는제품이다. 원익머트리얼즈가특수가스를공급할때, 원익홀딩스가배관공사와함께일괄수주를받기때문이다. TGS는고객사의신규증설시에증착장비보다먼저설치되는장치이다. 신규증설뿐만아니라기존생산라인의보완투자에서도활발히적용되고있다. 이는최근국내고객사가반도체생산라인사고대비를위해안전관리와감독을강화하고있기때문이다. 따라서이미완공된기존생산라인에서도가스공급장치를보완하는시설투자가꾸준히이루어지고있다. 2017년에는본업에해당되는가스공급장치실적이전년대비개선되고, 주요자회사실적도전년대비호조세를기록할것으로기대된다. 지주사로서원익홀딩스주가는저평가되어있다고판단된다. 현재시가총액은 2017년연결기준자본총계 ( 지배지분기준 5,885억원, 비지배지분합산기준 7,220억원 ) 고려시저평가되어있다. 원익그룹 : 원익 IPS 원익 IPS 의주요제품 : 플라즈마를이용한 PECVD 증착장비 원익IPS의주력장비는 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: 플라즈마화학증착 ) 장비이다. PECVD 장비는플라즈마 (Plasma) 를이용하여특정소재를웨이퍼에증착시키는장비이다. 플라즈마의힘을이용하기때문에비교적낮은온도에서물질을증착할수있다. PECVD 장비의작동과정은다음과같다. 1) PECVD 장비안에기체를주입한다. 2) 높은전압을수직방향으로가한다. 이는높은전압으로기체를플라즈마상태로바꾸기위해서이다. 기체가플라즈마상태로바뀌면분자상태에서이온상태로변한다. 좀더정확히표현하면, 양전하 (+) 를띈이온과음전하 (-) 를띈이온으로분리된다. 3) 기체가플라즈마상태로이온화된후적정온도에서화학반응이일어난다. 화학반응을통해특정층 (Layer) 이웨이퍼에균일하게증착되고, 나머지이온들은서로결합한후부산물이되어배출된다. 18

19 DAISHIN SECURITIES 원익 IPS 의 PECVD 장비는반도체절연막을증착하는데사용 PECVD 장비는주로절연막등의보호막을증착하는데사용된다. 절연막은반도체내에서전기의흐름을제어한다. 절연막에전압이인가되면전류가흐르지않는다. 원익 IPS가처음개발했던 PECVD 장비는 ARC, TEOS 프리커서로만들어진절연막을증착하는데사용된다. ARC (Anti-Reflective Coating: 반사방지용코팅 ) 프리커서로만들어진층은트랜지스터와트랜지스터사이를절연하는층이다. ARC 층이반사를방지하는이유는 ARC 프리커서의굴절률이비교적낮기때문이다. 동사는설립초기부터현재까지메모리반도체생산라인으로 ARC 증착용 PECVD 장비를공급하다가최근에는비메모리반도체생산라인을위해서도동장비를공급했다. 즉, 원익IPS의 PECVD 장비는 DRAM, 2D NAND, 3D NAND 뿐만아니라시스템LSI 에도적용된다. TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) 프리커서로만들어진층은 ARC 층처럼절연막기능을수행한다. TEOS 프리커서는화학적으로안정되어비교적취급하기쉬운소재이다. TEOS 층은금속층사이를절연하기때문에 IMD (Inter Metal-Dialectric) 으로분류된다. TEOS 층의두께는 1,500A ( 옹스트롬 ) 수준으로다른층대비두꺼운편이다. 절연막외에새로운층에적용되는증착장비공급확대 원익IPS는절연막증착에국한된 PECVD 장비제품군을다변화고있다. 새로운스텝, 즉새로운층 (Layer) 에동사의장비가적용되는것은매우중요하다. 개발기간까지 2~3년이소요되어신규진입이쉽지않지만, 일단진입하고나면적어도 3년이상캐쉬카우로서실적에기여하기때문이다. 동사는 2015년부터금속층 (Layer) 을증착하는신제품 CVD 장비를공급하기시작했다. 기존제품, 즉절연막증착용 PECVD 장비는주로미국경쟁사의제품을대체하며동사의점유율을확장하는데기여했으며, 신제품 CVD 장비는일본경쟁사의제품을대체하고있다. 디스플레이장비 : LCD 및 OLED 용건식식각장비 원익IPS는디스플레이장비는 2010년 아토와 아이피에스합병이전에 아이피에스의주력제품이었다. 원익IPS의디스플레이장비는대부분건식식각 (Dry Etcher) 장비이다. 이장비는 TFT-LCD 패널을제조할때, 유리기판위에원하는대로패턴을형성하기위한핵심장비이다. 원익IPS는 LCD 분야에서 8세대유리기판 (2,200mm x 2,500mm) 용건식식각장비를국산화하는데크게기여했으며, 동제품은 OLED 분야의 5.5세대및 6세대생산라인에서도사용되고있다. 고객사내에서동사의건식식각장비점유율은 70% 이상으로매우높은편이다 19

20 디스플레이산업 반도체용 CVD 장비의종류 CVD 장비종류명칭약자원리 Thermal CVD 열에너지로반응기체를분해하고박막을증착 반응에너지원에따른구분 PE CVD HDP CVD Plasma Enhanced High Density Plasma 반응기내에전압을가해플라즈마상태를형성하여박막을증착 Thermal CVD 보다상대적으로저온에서박막을증착 고밀도의플라즈마상태를형성하여박막을증착 Photon CVD 레이저또는자외선의빛에너지를이용하여박막을증착 공정상의압력수준에따른구분 AP CVD Atmospheric Pressure 공정장비내압력이표준대기압수준 (760 Torr) 에서박막을증착 SA CVD Sub Atmospheric 공정장비내압력을감소시켜대기압대비낮은압력수준에서박막을증착 LP CVD Low Pressure AP CVD, SA CVD 보다더낮은압력수준에서박막을증착 원료물질에따른구분 MO CVD Metal Organic 반응원료는실온에서대부분액체상태기화과정을거쳐반응기에주입된후금속원자, 탄소, 산소등과결합하여유기물형성 주 1: Torr - 압력의단위. 표준대기압을 760 Torr 로정의. 760mm 의수은 (Hg) 기둥의높이를표준으로삼기때문. Torr 단위는진공상태또는저기압을표현하는데주로사용. 이탈리아의수학자겸물리학자인 Evangelista Torricelli 의이름을따라명명주 2: 1 Torr = 1 mmhg = Pa ( 파스칼 ) 자료 : 대신증권리서치센터 원익그룹 : 테라세미콘 원익 IPS, 테라세미콘지분인수하며장비포트폴리오다변화 2014년, 원익IPS가테라세미콘의지분 13.15% 를 273억원에인수한이후원익그룹의장비포트폴리오는증착장비에서열처리장비로확대되었다. 원익IPS의테라세미콘지분인수는반도체용장비업체와 OLED 장비업체의만남처럼해석되었지만, 사실상중저온증착장비공급사와열처리장비공급사의만남이라고보는것이타당하다. 원익IPS의주력장비인 PECVD 장비는중저온증착장비다. 여기서 중저온 은 상대적으로저온 이라는의미이다. PECVD 장비내에서의공정온도는 350~400도로실온대비대단히높은수준이기때문이다. 테라세미콘, 열처리장비를반도체및 OLED 디스플레이용으로공급 테라세미콘의주력장비는열처리장비다. 동사는 100~1,350 도영역대의저온, 중온, 고온열처리장비를공급한다. 아울러동사는기존열처리장비보다기술적난이도가높은 LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition: 저압화학증착 ) 장비까지개발했다. 또한, 반도체용장비를통해확보한열처리기술을기반으로디스플레이용유리기판을변형없이열처리하여고해상도 TFT 기판으로전환시키는데필요한핵심장비를개발했고, 플렉서블 OLED 디스플레이생산공정에서필수적으로사용되는 PI ( 폴리이미드 ) Curing ( 딱딱하게경화시키는공정 ) 장비도공급하고있다. 20

21 DAISHIN SECURITIES 원익그룹 : 3D-NAND 와비메모리반도체에서 OLED 시설투자까지수혜예상 3D-NAND: 국내생산라인시설투자는 2016 년부터본격화 국내 3D-NAND 시설투자는 2016년부터본격화되었다. 삼성전자와 SK하이닉스는 2D-NAND 생산라인을 3D-NAND 생산라인으로전환하는시설투자를전개하기시작했다. 한편삼성전자는전환시설투자와별개로화성과평택에 3D-NAND 생산라인을새로갖추기위해시설투자를전개하고있다. 3D-NAND 시설투자는반도체용장비공급사에게절대적으로유리하다. 시설투자목적이 구조전환 및 적층숫자확대 로다양해져더많은장비가필요하기때문이다. 2017년, 삼성전자와 SK하이닉스는각각평택과이천에 3D-NAND 시설투자를전개하는한편, 기존생산라인의적층숫자확대도꾸준히추진할것으로전망된다. 3D-NAND 도입이전반도체설비투자목적 3D-NAND 도입이후반도체설비투자목적 신규증설 신규증설 미세공정전환 미세공정전환 유지보수 유지보수 구조전환 (2D 3D) 적층숫자확대 (24 단 32 단 48 단 ) 자료 : 대신증권리서치센터 자료 : 대신증권리서치센터 21

22 디스플레이산업 비메모리반도체 : (1) 10 나노미터전환, (2) 카메라이미지센서시설투자필요삼성전자는 2012~2013년이후비메모리 ( 시스템LSI) 반도체시설투자를대규모로전개하지않았다. 연간반도체부문에 20조원이상의시설투자금액을할당하지않는이상, 시스템LSI 부문전용으로 5조원이상의대규모시설투자를전개할가능성은여전히낮다. 다만과거대비삼성전자의시스템LSI의시설투자의지는강화된것으로판단된다. 10~14나노급의최신공정가동률이높게유지되고있으며, 전세계적으로동수준의기술을확보한반도체기업은삼성전자와 TSMC뿐이기때문에, 시설투자확대가이익증가로연결될수있기때문이다. 현재시스템LSI 시설투자의우선순위는 (1) 모바일 Application Processor ( 자체개발된엑시노스, 퀄컴이설계한스냅드래곤 ) 양산대응을위한 10나노미터미세공정전환, (2) 듀얼카메라도입을대비한카메라이미지센서 (Camera Image Sensor) 생산능력확충, 이렇게 2가지인것으로판단된다. 화성 S3 생산라인에서 17라인을제외하고남은클린룸공간 (16-2 생산라인 ) 은 10나노미터미세공정전환을위해활용될것으로예상된다. 한편카메라이미지센서생산라인확충은화성 S3가아닌별도의생산라인에서전개될것으로전망된다. 국내반도체전공정장비중비메모리향장비는국산화가거의이루어지지않았다. 원익IPS가유일하게증착장비를공급한적이있어이번시설투자에따른수혜가예상된다. OLED 디스플레이 : 기존생산라인양산성확보하는한편보완적시설투자전개삼성디스플레이가 A3 생산라인에대규모시설투자를집행한이후 A3 생산라인의양산안정화를추진하고있다. 2017년, 삼성디스플레이는 A1~A3 생산라인을기반으로내부및외부고객사로 5억대 ( 삼성전자 3.1억대, 중국 1.2억대포함 ) 규모의스마트폰용 Rigid/Flexible OLED 디스플레이를공급할것으로판단된다. 2016년공급량은 3.9억대로추정된다. 외부고객사용공급비중은출하량기준으로 2016년 25%, 2017년 39% 로추정된다. 폴더블 OLED 디스플레이시설투자계획, 탄력적으로전개될것으로예상삼성디스플레이는향후에완전히접히는폴더블 OLED 디스플레이를양산하게되겠지만, 시장수요에공격적으로대응하는것이아니라탄력적으로대응할것으로판단된다. 폴더블 OLED 디스플레이는메모리반도체 (DRAM, NAND) 용량증가를수반하기때문이다. 단기간내에시설투자를집행하면디스플레이및반도체부문의시설투자가동시에증가할수있고, 종전대비대규모시설투자는삼성전자 ( 연결자회사인삼성디스플레이포함가정 ) Free cash flow에마이너스영향을끼친다. 따라서삼성디스플레이는폴더블 OLED 디스플레이관련시설투자계획을신중하게수립할것으로전망된다. 삼성디스플레이는 2017년부터 A3 생산라인의양산성확보에힘쓰는한편중국향및내부고객사향수요대응을위해 Rigid ( 딱딱 / 평평한 ) OLED 및 Flexbile ( 휘어진 ) OLED 생산라인을각각 30~40K 증설할것으로전망된다. 22

23 DAISHIN SECURITIES 원익그룹장비공급사중고온열처리장비공급사인테라세미콘이최대수혜 원익그룹장비공급사중 OLED 디스플레이시설투자에따라가장빠르게실적이개선되는기업은테라세미콘이다. OLED 장비국산화때문이다. OLED 장비국산화는고온열처리및레이저장비에서본격적으로시작되었다. 이는대부분의장비업체가기존에반도체열처리공정또는레이저공정에장비를공급하여관련기술을보유하고있었기때문이다. OLED 장비국산화는봉지장비로확산. 원익 IPS 수혜가능 고온열처리및레이저장비에서시작된 OLED 디스플레이공정용장비국산화는향후핵심장비의국산화로전개될것으로전망된다. 향후유기재료를수분과산소로부터보호하는봉지장비가본격적으로국산화될것으로예상된다. 봉지장비의국산화속도가빨라질것으로전망되는이유는 (1) 패널업체의관점에서는봉지장비의가격이 80~150 억원으로높아원감절감이당장필요하고, (2) 장비업체의관점에서는기존에반도체에서특정레이어 (Layer) 를형성하는기술, 즉 CVD (Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착 ), ALD (Atomic Layer Deposition: 원자층증착 ) 기술을응용하면봉지층을형성할수있기때문이다. 원익IPS는 OLED 디스플레이용봉지장비를연구개발하고있다. 23

24 디스플레이산업 2016~2017 년시총및주가와분기별주요이슈 ( 테라세미콘 ) 시가총액 종가 0.4 조원 40,000 원 0.3 조원 30,000 원 0.2 조원 20,000 원 0.1 조원 10,000 원 0.0조원 17/01 17/04 17/07 17/10 0 원 17 년 1 분기 2 월, 원익홀딩스가삼성디스플레이로부터테라세미콘지분인수 (1,285,858 주, 316 억원, 현금취득 ) 2 분기원익홀딩스 ( 본사 ) 및자회사 ( 원익 IPS, 테라세미콘 ) 의 2017 년실적관련기대감확산 0.4 조원 시가총액 종가 40,000 원 0.3 조원 30,000 원 0.2 조원 20,000 원 0.1 조원 10,000 원 0.0조원 16/01 16/04 16/07 16/10 0 원 16년 1분기 삼성디스플레이의 A3 OLED 시설투자로인한수혜기대감확산 2분기 원익 IPS 와원익홀딩스의기업분할진행되는가운데테라세미콘주가는상대적으로소외 3분기 9월, 원익 IPS 가테라세미콘을 100% 흡수합병결정공시. 삼성디스플레이가보유했던전환사채가주식으로전환 4분기 11월, 임시주총에서흡수합병관련특별결의부결. 합병계약해제 자료 : 대신증권리서치센터 24

25 DAISHIN SECURITIES 2016~2017 년시총및주가와분기별주요이슈 ( 원익홀딩스 ) 시가총액 종가 0.6 조원 8,000 원 0.4 조원 0.2 조원 6,000원 4,000원 2,000원 0.0조원 17/01 17/04 17/07 17/10 0 원 17 년 1 분기 IT 대형주및휴대폰부품주가선호되는가운데반도체장비, 소재공급사주가여전히부진 2 분기원익홀딩스 ( 본사 ) 및자회사 ( 원익 IPS, 테라세미콘 ) 의 2017 년실적관련기대감확산 1.5 조원 시가총액 종가 15,000 원 1.0 조원 10,000 원 0.5 조원 5,000 원 0.0조원 16/01 16/04 16/07 16/10 0 원 16년 1분기 원익 IPS 및원익홀딩스로기업분할하기이전상태 2분기 기업분할시원익홀딩스기준가 13,050 원으로원익아이피에스 9,260 원대비높았음 3분기 원익홀딩스의유상증자및현물출자진행 ( 원익 IPS 와원익홀딩스의주식을 1:N 으로교환 ) 4분기 반도체장비, 소재공급사주가, 전반적부진 자료 : 대신증권리서치센터 25

26 디스플레이산업 2016~2017 년시총및주가와분기별주요이슈 ( 원익 IPS) 시가총액 종가 1.5 조원 30,000 원 1.0 조원 20,000 원 0.5 조원 10,000 원 0.0조원 17/01 17/04 17/07 17/10 0 원 17 년 1 분기 ( 주가하락 ) 고객사시설투자미확정 / ( 주가상승 ) 시스템 LSI 시설투자기대감확산. 동사가유일한수혜주 2 분기 ( 주가상승 ) 국내전공정장비공급사중전방산업의시스템 LSI 시설투자에따른수혜부각 1.5 조원 시가총액 종가 30,000 원 1.0 조원 20,000 원 0.5 조원 10,000 원 0.0조원 16/01 16/04 16/07 16/10 0 원 16년 1분기 원익 IPS 및원익홀딩스로기업분할하기이전상태 2분기 ( 주가상승 ) 원익 IPS/ 원익홀딩스로분할이후 17년실적성장기대감이주가에선반영 3분기 ( 주가횡보 ) 수주공시건수축소. 주가선제적상승으로타장비업체대비피로감누적 4분기 ( 주가하락 ) 테라세미콘과의합병, 주총에서부결 / ( 주가상승 ) 12월부터평택향장비입고시작 자료 : 대신증권리서치센터 26

27 DAISHIN SECURITIES 부록 : OLED 전공정기술입문자료 디스플레이의발전 : 브라운관 TV 디스플레이의발전 : PDP TV 주 : Reuters, How Stuff Works, Discovery Channel, CNET, Osram, 대신증권 주 : Reuters, How Stuff Works, Discovery Channel, CNET, Osram, 대신증권 디스플레이의발전 : CCFL LCD TV 디스플레이의발전 : LED LCD TV 주 : Reuters, How Stuff Works, Discovery Channel, CNET, Osram, 대신증권 주 : Reuters, How Stuff Works, Discovery Channel, CNET, Osram, 대신증권 디스플레이의발전 : OLED TV 주 : Reuters, How Stuff Works, Discovery Channel, CNET, Osram, 대신증권 27

28 디스플레이산업 OLED, 단순한구조로자유로운형태구현 OLED 는 LCD 패널보다단순한구조갖춰차세대디스플레이로떠올라 OLED 디스플레이는자유로운형태로구현가능하다. 핵심구성요소인유기재료때문이다. 유기재료가전기에너지를받으면이를빛에너지로방출한다. 따라서 OLED 디스플레이에는기존에사용되던 LCD 패널처럼빛에너지를방출하는광원 ( 형광램프, LED 칩 ) 부품이필요없다. 삼성디스플레이가대규모 OLED 시설투자를전개하면서부터 OLED 디스플레이산업에대한기대감이확산되었다. 삼성디스플레이는스마트폰용시장에주력했던반면, LG디스플레이는 TV 시장에주력했다. 삼성디스플레이가 5.5세대를중심으로스마트폰용 OLED 패널양산에주력한반면, LG디스플레이는초기부터 TV용 OLED 패널투자에주력했다. 2013년 2월, LG디스플레이는최초로대형 OLED 디스플레이용시설투자계획을공시했다. 설비투자금액은 7,063억원이었고, 8.5세대유리기판이적용되었다. 8.5세대유리기판크기는대형침대와유사하다. 2,200mm x 2,500mm (5,500,000 mm2 = 55,000cm2 = 5.5m2 ) 이다. OLED 생산라인의수율 ( 정상품의생산비율. 이와반대되는개념은불량률 ) 이 100% 라면, 8.5세대유리기판에서 55인치 TV 패널 6장을생산할수있다. 국제전시회에서 OLED TV와플렉서블 / 플라스틱 OLED 제품이공개되면서 OLED 디스플레이는차세대디스플레이로주목받았다. 그러나 OLED는핵심공정인유기재료의증착과정에서수율이낮아대면적양산이어려웠다. 수율이낮다보니완제품가격이높았다. 2011년에출시된 Sony의 OLED TV는 11인치의소형크기였는데, 가격은 2,000 달러가넘었다. 갤럭시 S, 삼성디스플레이의 OLED 패널적용 TV: LG 디스플레이의 55 인치 OLED 패널적용 자료 : 삼성전자, 대신증권리서치센터 자료 : LG 전자, 대신증권리서치센터 28

29 DAISHIN SECURITIES LCD 기술이발전하고있지만, OLED 디스플레이를뛰어넘기어려울것 OLED에의한패러다임전환이기대되는가운데, LCD 기술은지속적으로발전했다. 디스플레이패널의핵심적특성인색감, 해상도, 휘도개선은지금도계속되고있다. 최근에는퀀텀닷기술, 4K UHD, HDR이각각색감, 해상도, 휘도개선기술로적용되며고급 LCD 제품의표준으로자리잡아가고있다. LCD 기술이발전하더라도 OLED 디스플레이를뛰어넘을수없을것으로전망된다. OLED 디스플레이의구조가근본적으로 LCD 패널보다단순하기때문이다. LCD 패널의구조를단순화하기어려운이유는빛에너지를방출하는광원이필요하기때문이다. 광원으로서형광등과 LED칩이사용된다. 시각정보를대면적으로표현하기위해서는형광등의선線광원과 LED점点광원이면광원 ( 面光源 ) 으로바뀌어야한다. 따라서 BLU (Back Light Unit) 가그러한역할을담당한다. 광원과 BLU가반드시필요하다보니 LCD 패널을이용한완제품은평평한형태로만구현가능하다. LCD 패널을구부린 Curved TV가출시되기도했지만, 둥글게휘거나반으로접기는어렵다. OLED 디스플레이의핵심구성요소인유기재료는 < 기능성색소 > OLED 디스플레이의핵심구성요소인유기재료는 < 기능성색소 > 이다. 따라서유기재료는전기에너지를받아빛에너지를방출하는발광의기능도하고, 색깔을구현하는발색의기능도한다. 따라서 LCD 패널의광원과컬러필터기능을대체한다. 단, TV용대면적 OLED 디스플레이양산시에는컬러필터가여전히사용된다. 유기재료의대면적증착이어렵기때문이다. 대면적생산라인에서증착이완료된유기재료는발광기능만수행하고, 발색기능은수행하지않는다. 이와같이유기재료를발광기능용도로만증착하는방식을백색 OLED 증착 (White OLED Evaporation) 이라고부른다. 유기재료가백색광만방출하기때문이다. 29

30 디스플레이산업 OLED 의구조적장점은유기재료의기능때문 : 발색, 발광기능수행 유기재료의핵심기능이백색광방출이기때문에유기재료의발광효율과수명을개선하는기술이꾸준히개발되었다. 유기재료구조내에더많은층을쌓거나, 각층의두께를변경하는방식이적용되었다. 한편발광효율이높은소재가사용되기도한다. 최근에는고효율인광소재가기존의저효율형광소재를점차대체하고있다. 유기재료핵심층인발광층은구성소재의특성에따라호스트 (Host) 와도판트 (Dopant) 로구분된다. 발광층이커피우유라고가정하면호스트는우유, 도판트는커피가루에해당된다. 도판트는첨가제에불과하지만단위당가격이훨씬높다. 발광층성능을향상시키는데적용되기때문이다. 도판트소재관련원천기술은미국의 Universal Display 가대부분보유하고있다. 국내소재업체는도판트보다진입이용이한 Red 호스트및 Green 호스트소재를개발했다. OLED 유기재료개발기업의연간매출은 1,000억원을상회하기힘들다. 유기재료시장의모멘텀이될만한사건은대면적 OLED TV 패널생산라인의증설이다. (1) OLED 디스플레이가적용되는애플리케이션이스마트폰에서 TV로바뀌면면적이 100배이상증가하고, (2) 대면적 TV에특수하게적용되는백색 OLED 증착 (White OLED Evaporation) 에서는각유기재료층의두께가늘어나소요량이증가하기때문이다. OLED 디스플레이에서도전기스위치는여전히필요. LTPS-TFT 적용 OLED가기술적으로진보하더라도 LCD에서적용되었던핵심기본소자는 OLED에서여전히사용된다. 바로 TFT (Thin Film Transistor) 이다. TFT는디스플레이의화소를조절하는전기스위치이다. 머리카락두께만큼얇아박막트랜지스터 (Thin Film Transistor) 라고불린다. TFT는반도체공정과유사한공정 ( 세정, 증착, 노광, 현상, 식각 ) 을거쳐형성된다. 따라서반도체기술을보유한장비업체가 OLED 장비를개발하기가용이하다. TFT는몇백만개의화소를조절하는전기스위치로 LCD나 OLED 디스플레이에반드시필요하다. LCD와 OLED에적합한 TFT는서로다르다. LCD에서는아몰퍼스 (Amorphous) 실리콘 TFT가사용되었다. 비교적낮은온도에서제조가가능하고, 대면적적용이쉬웠기때문이다. 아몰퍼스실리콘 TFT에서실리콘원자가불규칙하게배열되어있다. 그래서응답속도가상대적으로느리고초고해상도디스플레이에적합하지않다. OLED 디스플레이에서는 LTPS-TFT ( 저온폴리실리콘 TFT) 가스위치로사용된다. 아몰퍼스실리콘 TFT에열처리장비나레이저장비로고온을가하면 LTPS-TFT 로전환된다. LTPS-TFT 의전자이동속도는아몰퍼스실리콘보다빠르다. 따라서 LTPS-TFT 가스위치로적용된 OLED 디스플레이는시각정보를효과적으로표현한다. 장면전환이빠른동영상뿐만아니라화소가촘촘하게배열된고해상도디스플레이구현에용이하다. 이러한장점때문에 LTPS-TFT 는 OLED 디스플레이시장규모가커지기전에고품질 LCD 패널에도적용되었다. 아이폰의레티나 (Retina) 디스플레이가대표적사례이다. 30

31 DAISHIN SECURITIES OLED 디스플레이의전기스위치로 Oxide TFT 가적용되기시작 애플은아이폰용 LCD 패널의전기스위치로 LTPS-TFT 를적용했고, 삼성디스플레이는스마트폰용 OLED 디스플레이의전기스위치로 LTPS-TFT를적용했다. 이와같이 LTPS-TFT 의적용범위는다양하지만고해상도 OLED 디스플레이에는 LTPS-TFT 가반드시필요하다. 기존에 LCD 패널에적용되던아몰퍼스실리콘 TFT를 OLED에적용할수없다. OLED 디스플레이에서빠르고일정한값의전류의흐름을요구하기때문이다. LTPS-TFT 는 OLED 디스플레이의핵심구성요소인유기재료에특정한값을지닌전류를지속적으로공급하여유기재료가발광 ( 빛방출 ), 발색 ( 색표현 ) 기능을수행하도록돕는다. LG디스플레이는 TV용 OLED 디스플레이에산화물 TFT, 즉 Oxide TFT를적용했다. Oxide TFT의전자이동속도는 LTPS-TFT 보다느리지만아몰퍼스실리콘 TFT보다빠르다. Oxide TFT는투명디스플레이구현에적합하다. 활성층으로사용되는소재인 IGZO 산화물이상온에서투명하기때문이다. 패널업체입장에서 Oxide TFT의장점은크다. 기존 4개마스크공정에서 1개마스크가추가되면산화물 TFT를제조할수있다. 아울러 Oxide TFT는디스플레이대면적화에유리하다. LTPS-TFT 와 Oxide TFT 를형성할때고온장비가광범위하게필요 LTPS-TFT: 아몰퍼스실리콘 TFT에열처리장비나레이저장비로고온을가하면 LTPS- TFT로전환된다. 아몰퍼스실리콘에고온을가해서실리콘의배열을바꾸는것을 결정화 (Annealing) 공정이라고부르고, 결정화된결과물을 LTPS ( 저온폴리실리콘 : Low Temperature Polycrystalline Silicon) TFT라고부른다. 결정화과정에서레이저나열과같은고온의에너지원이필요하지만그결과물인 TFT가 저온 폴리실리콘, 즉 LTPS- TFT이라고불리는이유는 500~600도이하의낮은온도에서제조되기때문이다. Oxide TFT: LTPS-TFT 를형성할때필요한실리콘결정화장비는필요없지만여전히고온열처리장비가필요하다. 산화물소재, 즉 IGZO 소재의성능을개선하는데열처리장비가필요하다. IGZO 증착후에수증기를별도로분사하는공정에고온열처리장비가사용되므로수증기분사공정을 Wet annealing ( 습식결정화 ) 공정으로부른다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이제조시에도고온장비는여전히필요 향후기술발전으로플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이가전면적으로도입되더라도고온레이저장비또는고온열장비가여전히필수적으로사용될것으로전망된다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이의기본기판의소재인폴리이미드를처리할때열처리장비가필요하기때문이다. 폴리이미드는산업용플라스틱의일종으로고온에대해내구성이강하다. 폴리이미드기판을딱딱하게경화 ( 硬化, Stiffening, 딱딱하게변형 ) 시키는공정에서열처리장비가사용된다. 또한공정이마무리되면폴리이미드기판은캐리어글래스가분리되는데, 이때고온레이저장비가필요하다. 플라스틱 ( 폴리이미드기판 ) 과유리 ( 캐리어글래스 ) 를분리하는레이저빔이사용되기때문이다. 이러한장비를레이저탈착 (LLO: Laser Lift Off) 장비라고부른다. 31

32 디스플레이산업 2011 년, 삼성디스플레이의 OLED 투자당시수혜장비업체는제한적 2011년에삼성디스플레이의대규모 OLED 투자를전개할당시수혜가예상되는장비업체는제한적이었다. OLED 제조공정의국산화가본격적으로이루어지지않았기때문이다. 당시주목받았던장비업체는대부분삼성디스플레이로부터지분투자를받았거나삼성디스플레이로의매출의존도가큰기업들이었다 년, 시장의기대는높았으나 OLED 생산라인의대규모투자는지연 2013년에도다시 OLED 장비업체가주목을받았다. 2013년 1월 CES (Consumer Electronics Show) 전시회에서 OLED TV 신제품이대거공개되었기때문이다. 2011년일본대지진, 2012년남유럽재정위기이후 2013년글로벌 TV 수요회복에대한기대감이차세대디스플레이로서 OLED의기술력에대한기대감과결합했기때문이다. 그러나자본시장에서기대했던수준만큼대규모 OLED 투자가이루어지지않았다 년을돌아보면삼성디스플레이나 LG디스플레이가대규모 OLED 투자를자제했던이유가결국완제품세트수요의둔화때문이었다고판단된다. 2013년 2분기부터삼성전자스마트폰출하둔화가시작되었고, 당시신제품이던갤럭시 S4의판매에대한우려가생겨나기시작했다. 아울러 2013년 5월 31일, 글로벌 TV 수요를견인하던중국에서 TV 보조금제도가막을내렸다. 이런상황에서규모의경제달성이필수적으로요구되는 OLED 생산라인을대규모로투자하기는쉽지않았을것이라고판단된다 년부터장비국산화수혜기업이예전대비크게증가 OLED 디스플레이공정용장비국산화는고온장비 ( 열처리 / 레이저 ) 에서시작되었다. 이들장비는대부분유리기판이나폴리이미드기판에 TFT를형성할때사용된다. 또한폴리이미드소재를경화 ( 硬化, Stiffening, 딱딱하게변형 ) 시키거나폴리이미드기판을캐리어글래스 (Carrier Glass) 로부터분리하는데사용된다. 고온장비이후에는유기재료를수분과산소로부터보호하는봉지장비가본격적으로국산화될것으로예상된다. (1) 패널업체의관점에서는봉지장비의가격이 80~150억원으로높아원감절감이당장필요하고, (2) 장비업체의관점에서는기존에반도체에서특정레이어 (Layer) 를형성하는기술, 즉 CVD (Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착 ), ALD (Atomic Layer Deposition: 원자층증착 ) 기술을응용하면봉지층을형성할수있기때문이다. 유기재료증착장비도국산화당위성높아국내업체에게기회가될것 봉지장비뿐만아니라유기재료증착장비도국산화가전개되고있다. 유기재료증착장비가 OLED 공정장비중가장가격이높아 (8세대생산라인기준 1,000억원 ) 대규모투자를전개하는패널업체관점에서원가절감이반드시필요한분야이기때문이다. 유기재료증착장비국산화는국내장비업체에게유리한기회가될것으로전망된다. 장비가격이높다보니고객사 ( 패널업체 ) 의신규증설시장비공급이확정되면연간매출이드라마틱하게개선된다. 또한, 기존국내장비업체가중국패널업체에게장비를공급하는경우가많아 4~6세대의중소형증착장비를공급하며증착기술을안정화할수있기때문이다. 32

33 DAISHIN SECURITIES LCD, 성숙된디스플레이로서여전히발전지속 OLED 는대체기술로서주목받았으나유기재료의증착수율낮아양산난항 2011년삼성디스플레이의 5.5세대 OLED 투자, LG디스플레이의 8.5세대 OLED 투자이후부터 OLED는디스플레이산업의 LCD (Liquid Crystal Display) 를대체할기술로서본격적으로주목받기시작했다. OLED는 LCD보다동영상응답속도가빠르고, 색재현성이뛰어났다. 그러나 OLED의여러가지기술적우위에도불구하고 LCD를빠르게대체하지못했고, LCD는여전히노트북 PC, 모니터, TV용디스플레이패널로광범위하게사용되었다. OLED가여러제품의디스플레이패널로빠르게적용되지않았던이유는대면적화가어려웠기때문이다. 특히, 디스플레이산업의핵심제품은 TV용패널인데, OLED를적용한제품은수율이낮았다. 생산공정중에서유기재료의대면적증착이어려웠기때문이다. 증착공정의기술적난이도가높다보니 OLED 장비중에서증착장비의가격이가장높다. 8세대대면적증착에적용되는장비는 1대당 1,000억원내외로추정된다. 디스플레이생산라인세대별유리기판크기 세대 (Generation) 가로 ( mm ) 세로 ( mm ) 유리기판크기 ( m2 ) 1,000 1, ,100 1, G 1,100 1, ,200 1, G 1,300 1, ,500 1, G 1,500 1, G 1,870 2, G 1,950 2, G 2,160 2, G 2,200 2, G 2,880 3, 자료 : 업계자료, 대신증권리서치센터 수율이낮았던시기의 OLED TV 완제품은 11 인치기준 2,000 달러 수율이높아야양산성이확보되고디스플레이패널을더욱저렴한가격에생산할수있었지만, OLED 디스플레이의수율이낮다보니완제품가격이높을수밖에없었다. 2008년 Sony가출시한 11인치 OLED TV의가격은 2,000달러를상회했다. 같은기간에판매되었던 47인치 LCD TV보다도가격이높았다. OLED TV의지나치게높은가격은소비자들에게부담스러운진입장벽으로작용했다. 따라서 OLED TV 시장개화는지연되었다. 대규모투자에따른리스크를감수해야하는디스플레이패널업체의관점에서 < 양산성 > 과 < 원가 > 를고려했을때 LCD가여전히매력적인기술이었다. LCD는평평한형태로만생산가능하다는한계점을지니고있었지만, 자유자재의크기로적용할수있어손목시계와같은작은크기의디스플레이패널뿐만아니라, 디지털카메라, 노트북 PC, 데스크탑모니터, TV, 상업용초대형디스플레이용패널을생산하는데폭넓게적용되었다. 33

34 디스플레이산업 그림 년출시된 Sony 의 11 인치 OLED TV 자료 : Sony, 대신증권리서치센터 LCD 기술의개선지속 : (1) 색감, (2) 해상도, (3) 휘도 LCD 패널의기술적진보는지속적으로이루어지고있다. 특히디스플레이패널의핵심적특성인색감, 휘도, 해상도의개선이계속되고있다. 색감개선에는 WCG (Wide Color Gamut) 적용, 해상도개선에는 4K ( 디스플레이의가로선이 4,000개라는의미로 4K라고불리며, 가로선 4,000개와세로선 2,000개가바둑판처럼교차해총 8백만개의화소구현 ) UHD (Ultra High Definition), 휘도개선에는 HDR (High Dynamic Range) 이표준처럼자리잡고있다. (1) 색감개선기술중퀀텀닷기술은백색광원의순도를높여자연색구현 색감개선기술인 WCG (Wide Color Gamut) 은기존의색재현율 (Color Gamut) 을개선할수있는기술을광범위하게의미한다. 색재현율을표시하는특성은색상, 채도, 명도인데, 색재현율이개선될수록더많은수의색상을표현할수있고, 자연색에가깝도록선명하게재현할수있다. 패널업체들의색재현율개선을위해최근빠르게보급된기술은퀀텀닷 (QD: Quantum Dot) 기술이다. 퀀텀닷은 2~10 나노미터크기의초미세반도체결정이다. 여기에전기에너지를가하면빛을낸다. 즉, 퀀텀닷은 OLED의유기재료 (Organic Material) 처럼자발광소재라고할수있다. 퀀텀닷의크기를조절하면가시광선영역의다양한빛을낼수있다. 따라서퀀텀닷을이용하면 LCD 패널에사용되는광원 (Light Source) 의순도를높일수있다. 즉, 기존의광원이 100% 완벽한백색광이아닌경우에퀀텀닷필름을이용하여특정파장의빛을흡수시키면광원의빛순도가 100% 에가깝게개선된다. 마치 100% 흰색도화지에수채물감으로그림을그리면원하는대로색깔을표현할수있는것과유사하다. 결론적으로퀀텀닷기술은광원의순도를 100% 백색에가깝게높여색재현율을개선하는기술이다. 34

35 DAISHIN SECURITIES 그림 2. LCD TV 에퀀텀닷기술적용시색재현율개선 자료 : 3M, 대신증권리서치센터 (2) 해상도개선에힘입어 4K UHD (8 백만화소 ) 가표준으로자리잡고있어 해상도개선기술에서는 4K UHD (3,840 x 2,160 = 8백만화소 ) 가광범위하게적용되고있으며, 8K (7,680 x 4,320 = 33백만화소 ) 제품도개발되고있다. 2012년부터 4K UHD 기술이 TV에적용되기시작했을때기대보다우려가컸다. 제품크기가 65, 70, 84인치의초대형으로당시소비자가구입하기에는부담스런크기였기때문이다. 글로벌 TV 산업이이미성숙기에접어들었다는점을고려한다면, UHD TV는해상도개선기술을내세워 TV 시장의성장을이끌기에는부족해보였다. 소비자들이고해상도구현에주목하여 TV를교체하도록촉진하는것이어려워보였기때문이다. 2010년에 3D TV가잠시주목받았다가결국주력제품으로자리잡지못했던것처럼, UHD TV에대한관심도일시적인현상에그칠것이라는우려가팽배했다. 그러나글로벌 TV 시장에서고해상도 UHD TV의비중이의미있게증가하기시작했다. 고해상도 TV는소비자의가족구성원, 즉어린아이나애완동물의영상이나곤충의날개, 꽃잎과같은자연물의영상을선명하게표현한다는장점을지니고있었기때문이다. 아울러 TV 세트업체는 40인치 ~110인치까지다양한 UHD TV 제품을출시하며교체수요를촉진했다. 따라서 TV 해상도의표준이과거에 HD (High Definition: 1백만화소 ) 에서 FHD (Full High Definition: 2백만화소 ) 로개선되었던것처럼, 이제는 FHD에서 UHD로개선되고있다. 향후 4K보다해상도가높은 8K가대중화되려면데이터전송기술의발전과이동통신인프라투자가선행되어야할것으로판단된다. 해상도가높아질수록더많은데이터를전송하기위해최소한으로요구되는전송속도가증가하기때문이다. 즉, HD 제품에서 12Mbps의전송속도가보장되어야한다면, 4K UHD 제품에서는 96Mbps, 8K에서는 384Mbps의속도가보장되어야한다. 따라서데이터압축전송기술이발전하고 1Gbps 수준의전송이보편화되어야고해상도동영상이다양한기기에전송될수있을것이다. 35

36 디스플레이산업 4K UHD 가 LCD TV 해상도의표준으로자리잡는중 2007 년 2010 년 2014 년 H D TV 100 만화소 F ull HD TV 200 만화소 4K2K UHD TV 800 만화소 자료 : 대신증권리서치센터 (3-1) 휘도개선 : HDR 로밝은화소는더밝게, 어두운화소는더어둡게 휘도개선기술인 HDR은각화소 (Pixel) 에서표현되는명암비를보정하여밝은화소는더밝게, 어두운화소는더어둡게표현하는기술이다. HDR로표현하는빛의범위는기존방식인 SDR (Standard Dynamic Range) 의 10배이다. SDR 방식으로는 0니트에서 100니트 (1니트는 1m3의공간에촛불한개가켜진밝기 ) 수준까지의휘도를표현할수있었지만실제로인간의눈은그이상의휘도를인식한다. 따라서 TV에서표현되는휘도와인간의눈으로인식하는휘도간의차이가존재했다. 하지만 HDR 방식을적용하면빛의범위는이론적으로 0니트에서 1,000니트까지확대된다. HDR 은 SDR 대비 10 배넓은빛의범위를표현 자료 : 4K, 대신증권리서치센터 36

37 DAISHIN SECURITIES HDR 이표현하는휘도의범위는 : cd/ m2에서 10,000cd/ m2까지확대 자료 : AMD, 대신증권리서치센터 SDR 이표현하는휘도의범위는 : 0.05cd/ m2에서 100cd/ m2에불과 자료 : AMD, 대신증권리서치센터 37

38 디스플레이산업 (3-2) 휘도개선 : M+ 기술은빛의통과면적을개선하며절전효과도유발 휘도개선기술로서 HDR 외에엠플러스 (M+) 라는기술이있다. 엠플러스기술은휘도개선뿐만아니라소비전력감소에도기여한다. 처음에는 TV 패널에만적용되다가최근에 PC 패널에도적용되고있다. 플러스 라는단어를통해짐작할수있듯이, 기존화소 ( 픽셀 ) 에화이트픽셀을추가하는기술이다. 따라서원래 1개의화소 ( 픽셀 ) 는 3개의서브픽셀 RGB (Red, Green, Blue) 로이루어져있는데, 엠플러스기술이적용된화소는 4개의서브픽셀 (White, Red, Green, Blue) 로구성된다. 화이트픽셀은하얀색으로비어있는픽셀이기때문에뒤쪽 BLU에서방출되는빛을그대로통과시킨다. 따라서, 디스플레이의개구율 ( 전체화소에서실제로빛이통과하는면적의비율 ) 이개선된다. 한편엠플러스기술이소비전력감소에도기여하는이유는기존대비낮은광도의광원을사용하더라도원하는만큼의휘도 ( 밝기 ) 를구현할수있기때문이다. 엠플러스기술 (1) White 픽셀을추가하여더많은빛을통과시킴 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 엠플러스기술 (2) White 픽셀을추가하여더많은빛을통과시킴 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 38

39 DAISHIN SECURITIES LCD 가발전하더라도 OLED 뛰어넘을수없어 : OLED 의단순한구조때문 이와같이 LCD는색감, 해상도, 휘도개선기술을바탕으로계속발전하고있지만, 하드웨어스펙향상이이루어지더라도 OLED 디스플레이만큼발전하기힘들다. OLED 디스플레이가 LCD 패널과근본적으로다른점을한마디로표현하자면 < 단순한내부구조 > 이다. 이러한차이점때문에 OLED TV는 4mm의두께로스마트폰보다얇게제조가능하고, 모바일용 OLED 디스플레이는휘어지거나 (Flexible) 반으로접는 (Bendable) 형태로구현가능하다. LCD 의복잡한구조 OLED 의간단한구조 자료 : blog.thomsonreuters.com, 대신증권리서치센터 자료 : blog.thomsonreuters.com, 대신증권리서치센터 LCD 는 OLED 와달리빛에너지로방출하는광원이반드시필요 OLED 디스플레이의내부구조가 LCD 패널보다단순한이유는전기에너지를빛에너지로바꿔주는광원이필요없기때문이다. 그러나 LCD 패널에서는광원이필요하다. LCD (Liquid Crystal Display) 의핵심구성요소인액정 (Liquid Crystal) 은빛을차단하거나통과시킨다. 그러나액정스스로빛을방출하지못한다. 따라서 LCD 패널에서시각적정보가표시되려면전기에너지를빛에너지로바꿔주는광원이필요하다. LCD 의액정 (Liquid Crystal) 은빛을차단하거나통과시키고스스로빛을내지못함 자료 : serdis.dis.ulpgc.es, 대신증권리서치센터 39

40 디스플레이산업 형광등이 LCD 패널의광원으로사용되다가 LED 칩이점점이를대체 LCD 패널양산초기에는형광등, 즉냉음극형광램프 (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 가광원으로사용되었다. 2009년부터 LED 칩이형광등을대체하기시작했다. 형광등이광원으로적용된 LCD TV는 CCFL TV이고, LED 칩이광원으로적용된 LCD TV는 LED TV이다. 최근에는 LED 칩이대부분적용되고있어, 이제는 LED TV라는단어가 LCD TV와같은의미로사용되고있다. LCD 의광원으로사용되었던냉음극형광램프 (CCFL) 자료 : 대신증권리서치센터 LCD 의광원으로광범위하게사용되고있는 LED 칩 자료 : 대신증권리서치센터 40

41 DAISHIN SECURITIES BLU 는형광등의 < 선광원 > 과 LED 칩의 < 점광원 > 을 < 면광원 > 으로전환 앞서언급한 LCD의광원중에서형광등은가느다란선형태의광원이고, LED는개별칩으로점형태의광원이다. 이러한 < 선線광원 > 과 < 점点광원 > 으로대면적디스플레이의영상을표현하려면광원에서나오는빛이 < 면面광원 > 으로바뀌어야한다. LCD 구조에서이러한역할을하는부품은 BLU (Back Light Unit) 이다. BLU에서 Back이라는단어가사용되는이유는 BLU가 LCD 패널의내부구조에서가장뒷면에자리잡고있기때문이다. LCD 내에서 BLU 는선광원 (CCFL), 점광원 (LED) 을면광원으로전환 자료 : Panasonic, 대신증권리서치센터 BLU 는 LCD 구조에서가장뒷면 (Back) 에위치 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 41

42 디스플레이산업 BLU 는여러장의시트 ( 필름 ) 으로이루어져 LCD 형태구현에한계부여 LCD 패널의 BLU에서나오는빛이 100이라면실제 TV를시청하는소비자의눈까지도달하는빛은 5에불과하다. 빛의도달효과를극대화하기위해 BLU는여러장의시트 ( 필름 ) 으로이루어져있다. 램프에서발산되는빛을받아들이는도광판, 그밑을빠져나오는빛을반사시켜손실을최소화하는반사시트, 빛을골고루퍼지게하는확산시트, 빛을굴절시켜밝기를상승시키는프리즘시트등으로이루어져있다. 이와같이여러장의시트로이루어진 BLU는 LCD에서반드시필요한부품이지만 LCD에결정적인굴레를씌웠다. 즉, BLU가남아있는한 LCD는구조적으로플렉서블 / 플라스틱디스플레이로만들수없기때문이다. BLU 는여러장의시트 ( 필름 ) 으로구성 자료 : 코아옵틱스, 대신증권리서치센터 BLU 때문에평평한형태로만제조가능한 LCD, 자유로운형태구현제한적 자료 : SGI-News, 대신증권리서치센터 42

43 DAISHIN SECURITIES OLED 디스플레이는유기재료의자체발광으로별도의광원이필요없어 LCD 패널에별도의광원이필요하고, BLU (Back Light Unit) 가점 / 선광원을면광원으로바꾸어주는역할을맡고있는반면, OLED는별도의광원이필요하지않다. 유기재료 (Organic Material) 가광원의역할을담당하기때문이다. 유기재료는전기에너지를받으면이를빛에너지로전환하며자체발광한다. 따라서 BLU가필요없는 OLED 디스플레이는 LCD보다구조가간단해질수밖에없다. 그리고 LCD보다훨씬얇은두께로생산가능하다. OLED 디스플레이내부구조의핵심기능 봉지 (Encapsulation) 유기소재를수분과산소로부터보호 유기재료 (Organic Materials) 전기에너지를빛에너지로바꾸며광원의역할수행 유리 / 폴리이미드기판 (TFT array on Substrate) 각픽셀을작동시키는전기스위치가분포 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 OLED 디스플레이를적용해얇게만들어진차량용디스플레이 자료 : Continental, Audi, IHS, 대신증권리서치센터 43

44 디스플레이산업 광원이필요없는 OLED 는자유로운형태 (Form Factor) 구현가능 광원이필요없는 OLED 디스플레이는 LCD 대비훨씬얇을뿐만아니라, 돌돌말리는롤러블 (Rollable) 형태, 오목 (Concave) 하거나또한볼록 (Convex) 한형태까지구현가능하다. 적용분야도차량용디스플레이, 상업용디스플레이까지다양해진다. 예를들어기둥처럼볼록한형태의 OLED 디스플레이는백화점이나전시장에서활용할수있다. 한편최근국제전시회에서 S 자형태의타일형디스플레이, 공중에매달린양면형디스플레이, 그리고벽에자석으로부착하는월페이퍼 (Wall Paper) 디스플레이가공개되었다. 따라서 OLED 디스플레이는 LCD 패널이후의차세대디스플레이로주목받고있다. 차세대 OLED: 오목하거나볼록한기둥형디스플레이 자료 : LG 디스플레이, CNET, 대신증권리서치센터 차세대 OLED: S 자형태의타일형 111 인치 OLED 디스플레이 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 44

45 DAISHIN SECURITIES 차세대 OLED: 공중에매달린양면형 55 인치 OLED 디스플레이 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 차세대 OLED: 자석형 Wall Paper ( 부착시 ) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 차세대 OLED: 자석형 Wall Paper ( 분리시 ) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 45

46 디스플레이산업 OLED 의핵심구성요소인유기재료는전기에너지를빛에너지로전환 이와같이 OLED 디스플레이형태에자유도를부여하는요인은결국유기재료이다. 유기재료가전기에너지를빛에너지로방출하여 OLED 디스플레이를자발광디스플레이로구현해구조를단순화시키기때문이다. OLED의핵심구성요소인유기재료는 1982년에태양전지연구과정의부산물로개발되었다. 태양전지와 OLED 디스플레이는무관한것처럼보이지만사실상서로상반되는원리를이용하여만들어진다. 태양전지는빛에너지를전기에너지로전환하는반면, OLED 디스플레이는전기에너지를빛에너지로전환한다. 최초로개발되었던 OLED 유기재료는전기에너지를빛에너지로바꾸어주는효율, 즉발광효율이낮았다. 이후에유기재료층의숫자가늘어나면서발광효율이점차개선되었다. 아울러유기재료층을구성하는발광물질이형광소재 (Fluorecent material) 에서인광소재 (Phosphorescent material) 로바뀌면서발광효율이급격히개선되었다. OLED 유기재료층의숫자가증가하며발광효율 ( 전기에너지 빛에너지 ) 개선 Cathode Cathode Cathode Cathode EML EML EML (Doped) EIL (N-Doped) Anode HTL HTL ETL Anode Anode EML HTL HIL (P-Doped) Anode 자료 : 대신증권리서치센터 OLED 유기재료의발광효율은백열전구보다효율이높아 OLED 유기재료의발광효율은점점개선되어조명용램프보다개선되고있다. OLED 유기재료보다발광효율이크게떨어지는조명용램프는백열등이다. 백열등은전기에너지중에서 10% 정도만빛에너지로전환한다. 나머지 90% 는열에너지로전환한다. 빛에너지보다열에너지가훨씬많이방출되는이유는, 필라멘트가 1,800도수준의고온으로가열되기때문이다. 물체의온도가 400도보다낮으면적외선, 즉파장이긴빛을방출하고, 가열온도가점점높아질수록적외선보다짧은파장의빛을방출하는데, 1,400도이상의고온에서는가시광선의파장이골고루섞인백색광을방출한다. 이런원리를통해백열등이어둠을밝히는데사용되었다. 백열등과달리 OLED 유기재료는백열등의필라멘트보다상대적으로낮은온도에서전기에너지를받더라도이를빛에너지로전환한다. 따라서, 저온상태에서전기에너지를빛에너지로전환하는과정, 즉빛이방출되는과정을발광 (Luminescence) 이라고부른다. 46

47 DAISHIN SECURITIES 백열등, 전기에너지를빛에너지로전환하는효율이낮아대부분열에너지로전환 자료 : PHLIPS, 대신증권리서치센터 OLED 유기재료는빛에너지방출 ( 발광 ) 뿐만아니라색깔도표시 ( 발색 ) OLED 유기재료의근본적역할은빛에너지의방출, 즉발광이다. 그러나발광이라는역할외에중요한역할을하나더하고있다. 이역할은유기재료의속성과관련이있다. 유기재료는근본적으로 < 기능성색소 > 이다. 인류역사에서색소는섬유, 종이, 목재등을염색하는데에만사용되었다. 그러나오늘날의색소는 IT 분야의핵심원천소재로적용되고있다. 실생활과밀접한기능성색소의용도로는잉크젯용잉크와지폐의위조방지잉크이다. 아울러디스플레이산업의발전에따라기능성색소는 LCD의컬러필터, 그리고 OLED의유기재료에적용되고있다. OLED 유기재료는근본적으로 < 기능성색소 > 자료 : Universal Display, 대신증권리서치센터 47

48 디스플레이산업 유기재료의발광과발색기능덕분에 OLED 에는 BLU 와컬러필터필요없어 OLED 유기재료의역할이발색과발광이라는점을이해하고나면, LCD 패널과 OLED 디스플레이의차이를좀더분명하게알수있다. 즉, 디스플레이패널이시각적정보를표시하기위해서는빛 ( 광원 ) 과색깔이필요한데, LCD에서는 BLU (Back Light Unit) 와컬러필터가각각빛과색깔을표시한다. 그러나 OLED에서는유기재료가빛과색깔을동시에표현하기때문에 LCD처럼 BLU나컬러필터를필요로하지않는다. 따라서 OLED 디스플레이는 LCD 패널보다구조가단순해진다. 대면적 OLED 구현시에는기술적제약으로컬러필터가여전히필요 OLED 디스플레이는컬러필터와 BLU가없기때문에 LCD보다훨씬얇고, 구조가간단하다. 그러나대면적 OLED 구현시에는기술적제약으로컬러필터가여전히쓰이고있다. 대면적에서유기재료의균일한증착어려워발광기능만수행. 발색은불가능 TV용대면적 OLED 디스플레이에서컬러필터가사용되는이유는유기재료가 2가지기능 ( 발광, 발색 ) 중에서 1가지기능 ( 발광 ) 만수행하기때문이다. 유기재료가 2가지기능을제대로수행하려면유리기판위에균일한두께로증착되어야하는데, 유리기판면적이커질수록균일증착이어려워진다. 즉, 스마트폰용 5.5세대유리기판공정보다 TV용 8세대유리기판공정에서유기재료의균일증착이어렵다. 따라서, 스마트폰용 OLED 디스플레이에서유기재료는발색기능과발광기능을동시에수행하지만, TV용 OLED 디스플레이에서유기재료는발광기능만수행한다. 유기재료증착은화장품 ( 파운데이션 ) 과유사 : 얇고균일한두께가핵심 OLED 디스플레이공정의유기재료증착은얼굴을화장하는과정에서파운데이션을바르는것과유사하다. 고체가루로된파운데이션은두껍게발린다. 따라서액체로된파운데이션이선호된다. 발림성이좋아잡티를효과적으로가릴수있기때문이다. 따라서화장이지워졌을때여러번덧바르기에용이하다. 만약파운데이션이수증기 ( 기체 ) 로구현된다면폭발적인속도로판매될것이다. 액체파운데이션보다얇게발리기때문이다. 고가의고급파운데이션일수록발림성이좋다. 즉, 얼굴에얇고균일하게발린다. OLED 디스플레이의유기재료도이와마찬가지이다. 유기재료를최대한얇고균일하게증착하는것이증착장비의핵심기술이다. 그래서증착장비는고체형태의유기재료를고온으로가열해액체상태를거쳐수증기 ( 기체 ) 상태로만들어기판에증착한다. 48

49 DAISHIN SECURITIES 액체보다두껍게적용되는고체파운데이션고체대비얇게적용되는액체파운데이션 : 자료 : MAC, 대신증권리서치센터 자료 : CLIO, 대신증권리서치센터 대면적 OLED 디스플레이에서는백색 OLED 증착방식으로유기재료를증착 8세대 TV용 OLED 디스플레이에서유기재료를증착할때에는스마트폰용 5.5세대 OLED 증착시와다른방식이적용된다. 이를백색 OLED 증착 (White OLED Evaporation) 방식이라고부른다. 백색 OLED 증착을통해유리기판에달라붙은유기재료는백색광을방출한다. 그러나발색기능을수행하지않는다. 따라서이와같이유기재료의기능이백색광방출로만제한되므로, 대면적 TV용증착방식을백색 OLED 증착방식이라고부르는것이다. 유기재료의역할이절반 ( 발광 ) 으로제한되기때문에나머지절반 ( 발색 ) 의기능을구현하기위해서는기존 LCD 패널에서사용되었던컬러필터가필요하다. 기존증착방식 ( 좌측 ) 이대면적 OLED TV 증착시백색 OLED 증착 ( 우측 ) 으로변화 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 49

50 디스플레이산업 LG 디스플레이 8 세대 OLED 패널에적용되었던 White OLED 증착방식 ( 좌측 ) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권 OLED 유기재료층은양극 -HTL- 발광층 -ETL- 음극으로이루어져있어 앞서언급한바와같이대면적 OLED 패널에서컬러필터가다시사용된다. 그러나 OLED 유기재료의기본적기능, 즉발광기능은변함없다. 따라서 OLED 디스플레이가최초개발된이후에 OLED 유기재료의발광효율을개선하기위한노력이여러방면으로이루어졌다. 특히 OLED 유기재료의층 (Layer) 의수가점점증가했다. 초기에는양극-발광층-음극의 3개층으로이루어졌지만, 이후중간에다른층이추가되었다. 삼성디스플레이가스마트폰용 OLED 디스플레이에적용한유기재료의층을살펴보면, 가장바깥쪽에양극과음극이있고, 중간에는실제로빛을방출하는발광층이있다. 여기까지살펴보면초기의 3개층과유사하다. 그러나음극과발광층사이에는층이하나더있다. 이는전자 (Electron: 음전하 ) 가음극에서발광층으로이동하는통로이다. 이와같은전자, 즉음전하의이동통로를 ETL (Electron Transfer Layer: 전자수송층 ) 이라고부른다. 음극과발광층사이에음전하의이동가있듯이, 양극과발광층사이에도양전하의이동통로가있다. 이를 HTL (Hole Transfer Layer: 정공수송층 ) 라고부른다. HTL에서 Hole은구멍이라는뜻으로서양전하를의미한다. 양전하를 Hole이라고부르는이유는음전하인전자가원래있어야할자리에서빠져나갔기때문이다. HTL과 ETL층의도움으로양전하와음전하가만나빛에너지가방출된다. 요약해보면중소형 OLED 디스플레이의유기재료층은양극-HTL-발광층 -ETL-음극으로이루어져있다. 그중에서핵심층에해당되는발광층은다시 Red, Green, Blue로나뉜다. 또한 ETL과음극사이에 ETL의표면을보호하는별도의층이적용되기도한다. 이를 EIL (Electron Injection Layer) 라고부른다. 50

51 DAISHIN SECURITIES OLED 유기재료층은양극 -HTL- 발광층 -ETL- 음극으로이루어져있어 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 양극 (Anode) 과음극 (Cathode) 에서양전하와음전하가만나발광, 즉빛을방출 자료 : 덕산네오룩스, 대신증권리서치센터 51

52 디스플레이산업 대면적 TV 에적용되는백색 OLED 증착에서는층구조가크게변화 대면적 TV용백색 OLED 증착 (White OLED Evaporation) 방식에서는유기재료층의구조가크게바뀐다. 이는 OLED 유기재료가 < 발광 > 기능만수행하기때문이다. 따라서백색 OLED 방식에서의유기재료층의구조는기존의스마트폰용 OLED 디스플레이의유기재료층의구조와다르다. 가장큰차이점은발광층중에서 Red가사용되지않고 Yellow-Green 과 Blue가사용된다는점이다. 그리고 HTL (Hole Transfer Layer: 정공수송층 ) 과 ETL (Electron Transfer Layer: 전자수송층 ) 이각각 2번씩사용된다. 즉, 전반적으로발광효울을극대화하기위해각층 (Layer) 의숫자가늘어난다. 중소형 OLED: 유기재료구조는비교적단순 TV 용 OLED: 유기재료층의숫자증가 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 OLED 유기재료의발광효율개선위해형광소재가인광소재로바뀌는중 OLED 유기재료의발광효율을개선방법으로유기재료의층 (Layer) 의수를확대하는것이외에, 그중핵심기능을수행하는발광층 (Red/Green/Blue 또는 Yellow-Green 및 Blue) 소재를바꾸는방법이있다. 특히 TV와달리항상충전이필요한스마트폰에적용되는 OLED 디스플레이의발광층소재는형광소재에서인광소재로바뀌고있다. 인광소재가전력소모절감에기여하기때문이다. 52

53 DAISHIN SECURITIES 형광소재보다나중에개발된인광소재는기존대비발광효율이 3~4 배높아 형광소재와인광소재의차이점을이해하기위해서는유기재료의발광원리를조금더자세히이해할필요가있다. 유기재료가발광, 즉빛을방출하는이유는유기재료내의전자 (Electron: 음전하를가지고원자핵의주위를도는소립자 ) 때문이다. 전자는태양계의행성들처럼태양 ( 원자핵 ) 주변을돌고있다. 이때, 전자는어느궤도를회전하느냐에따라각레벨별로에너지가다르다. 예를들어태양계의가장바깥쪽을회전하고있는명왕성의궤도에서는에너지레벨이가장높고, 태양으로부터가장가까운쪽에서회전하고있는수성의궤도에서는에너지레벨이가장낮다. 만약에원자핵 ( 태양 ) 을돌고있는전자가가장바깥쪽에위치한명왕성궤도에서태양근처의수성궤도까지도달하면명왕성과수성궤도간의에너지레벨차이만큼빛에너지를방출한다. 유기재료발광의기본적원리를따르는것이형광 (Fluorescence) 소재이다. 즉, 전자가가장바깥쪽의명왕성궤도 ( 높은에너지레벨 ) 에서가장안쪽의수성궤도 ( 낮은에너지레벨 ) 로이동하며빛을방출한다. 초기의 OLED 유기재료에는형광소재가적용되다가 1998년에인광소재가개발되었다. 인광소재는형광소재보다발광효율이 3~4배정도높다. 그이유는형광에서는전자가들뜬상태 ( 높은에너지레벨 ) 에서낮은에너지레벨까지바로내려오지만, 인광에서는전자가다른에너지레벨의들뜬상태로일단이동했다가이후에낮은에너지레벨로내려오기때문이다. 따라서인광소재적용시빛이방출되기까지걸리는시간은형광소재의경우보다상대적으로길다. OLED 발광원리 : 전자가에너지레벨높은바깥쪽에서안쪽궤도로이동하며발광 자료 : 삼성디스플레이, 대신증권리서치센터 53

54 디스플레이산업 발광층에서 Red 와 Green 층은효율높은인광소소재가형광소재대체중 인광소재나형광소재는결국유기소재의핵심층인발광층, 즉 Red/Green/Blue 에적용되는데, 인광소재가대규모양산제품에적용된사례는삼성전자의갤럭시스마트폰에서찾아볼수있다. 2011년부터는갤럭시 S2의 OLED 디스플레이중에서녹색 (Green) 발광층에인광소재가일부적용되기시작했고, 2013년갤럭시 S4의 OLED 디스플레이중에서빨강 (Red) 발광층에인광소재가사용되며형광소재를대체했다. 상대적으로인광소재적용률이가장높은발광층은빨강 (Red) 층이고, 녹색 (Green) 층은인광소재적용률이상대적으로낮다. 파랑 (Blue) 발광층에서는아직형광소재가사용되고있으며인광소재의양산라인적용은지연되고있다. 파랑 (Blue) 발광층은일본소재업체이데미츠코산이거의독점하고있다. 이데미츠코산은파랑 (Blue) 발광층형광소재의수명을늘리는데중점을두고있다. 인광소재는형광소재대비효율이 3~4 배높아전기에너지의 75% 를빛으로전환 자료 : KISTI, 대신증권리서치센터 인광소재는 Universal Display 가독점, Blue 인광소재는양산지연 인광소재의원천기술은미국의 Universal Display 가대부분보유하고있다. 따라서국내에서 OLED 디스플레이를생산하는삼성디스플레이와 LG디스플레이도 Universal Display 측에사용료를지급하고있다. 발광층 (Red, Green, Blue) 의소재를발광효율에따라인광소재와형광소재로구분하면 Red 발광층은 Red 형광소재, Red 인광소재로구분되고 Green 발광층은 Green 형광소재, Green 인광소재로구분된다. 단, Blue 발광층은앞서언급한바와같이 Blue 형광소재만존재한다. 54

55 DAISHIN SECURITIES 발광층은구성소재특성에따라호스트 (Host) 와도판트 (Dopant) 로구분 발광층의소재특성에따라형광소재와인광소재로구분하는것과마찬가지로, 발광층을구성하는소재의기능에따라호스트 (Host) 와도판트 (Dopant) 로구분하기도한다. 즉, 발광층을커피우유라고가정하면호스트는흰우유에해당되고, 도판트는커피가루에해당된다. 즉, 호스트는발광층성분의 96~98% 를차지하고, 도판트는첨가제로서소요량이미미하다. 그러나소요량이상대적으로적은도판트는호스트보다단위당가격이훨씬높다. 발광층성능을향상시키는데적용되기때문이다. 따라서도판트는호스트보다기술진입장벽도높다. 도판트는소요량적지만기술적난이도때문에높은가격대형성 자료 : CS, 대신증권리서치센터 삼성디스플레이와 LG 디스플레이에 OLED 유기재료를공급하거나개발중인기업 삼성디스플레이 LG 디스플레이 ETL LG 화학, 삼성 SD, Tosoh 이데미츠코산, LG 화학 Red Dow Chemical, 덕산네오룩스, Universal Display Dow Chemical, LG 화학, Universal Display 발광층 (EML) Green 삼성 SDI, Universal Display, NSSC (Nippon Steel & Sumitomo) Merck, 이데미츠코산, Universal Display, Dow Chemical Blue 이데미츠코산, SFC, Dow Chemical, Chisso 이데미츠코산 Functional Aid Layer: CGL, HBL, EBL, R, G, B LG 화학, 덕산네오룩스, Tosoh, 이데미츠코산, Chisso, 두산전자, 삼성 SDI, Merck 이데미츠코산, LG 화학, Merck, Toray HTL 덕산네오룩스, 두산전자, 이데미츠코산, Merck 이데미츠코산, Merck 자료 : 대신증권리서치센터 55

56 디스플레이산업 OLED 핵심소자는 LTPS-TFT 와 Oxide TFT 디스플레이기술이 LCD 에서 OLED 로진화되더라도 TFT 는항상필요 OLED 디스플레이에서유기재료가도입되어발광 ( 빛에너지방출 ) 및발색 ( 색깔표현 ) 역할을수행한다는점을고려해본다면, LCD 패널과 OLED 디스플레이의근본적차이는유기재료의존재에의해결정된다고볼수있다. OLED 디스플레이가 LCD 패널을대체하는차세대디스플레이라면, 결국 OLED 디스플레이에그러한자격을부여하는요인은유기재료이다. 그러나이와같이디스플레이기술이변화하더라도결코바뀌지않는것이있다. 바로 TFT (Thin Film Transistor) 이다. TFT는 LCD 패널뿐만아니라 OLED 디스플레이에서도반드시필요하다. TFT 는디스플레이의각화소 ( 픽셀 ) 를조절하는전기스위치 TFT (Thin Film Transistor) 의 T (Transistor) 는전기스위치를의미한다. 디스플레이의각화소 ( 픽셀 : Pixel) 를하나씩조절한다. 만약에 8백만개의화소 ( 픽셀 ) 로구분된고해상도디스플레이라면전기스위치도 8백만개존재한다. 그런데화소크기가미세하게작아서, 각화소를조절하는전기스위치는더욱작다. 이렇게전기스위치크기가매우작고두께도얇기때문에전기스위치를부를때박막 (Thin Film) 이라는단어를추가하여 TFT ( 박막트랜지스터 : Thin Film Transistor) 라고부른다. 박막 (Thin Film) 의사전적의미는기계적가공으로구현하기힘든 1마이크로미터 ( μm ) 이하의엷은막으로정의되어있다. 각 TFT의크기는머리카락의두께정도로미세하다. 전기스위치는유리기판위에바둑판모양으로촘촘하게배열된다. TFT ( 박막트랜지스터는 ) 는각화소 ( 픽셀 ) 을조절하는전기스위치 자료 : 대신증권리서치센터 56

57 DAISHIN SECURITIES 각화소당트랜지스터 ( 전기스위치 ) 는머리카락의 1/100 수준으로미세한크기 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 전기스위치인 TFT 는세정, 증착, 노광, 현상, 식각과정을거쳐완성 디스플레이의각전기스위치 (TFT) 는샌드위치처럼여러개의층으로구성되어있다. 이와같은층을형성하기위해우선유리기판을깨끗하게세정한후, 그위에박막을입히고, 빛에노출시킨뒤, 원하는회로의형태만남기고제거한다. 이와같은과정을세정 -> 증착 -> 노광 -> 현상 -> 식각이라고한다. 기존의 LCD 패널제조공정에서는이러한과정이 4번또는 5번반복된다. 과정이반복될수록샌드위치가점점두꺼워지듯이전기스위치가두꺼워진다. 세정에서식각까지의과정이되풀이될때마다전극이나막이샌드위치처럼하나씩적층 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 57

58 디스플레이산업 세정, 증착, 노광, 현상, 식각과정을 4 번반복하여전기스위치인 TFT 완성 (1-1) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 세정, 증착, 노광, 현상, 식각과정을 4 번반복하여전기스위치인 TFT 완성 (1-2) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 세정, 증착, 노광, 현상, 식각과정을 5 번반복하여전기스위치인 TFT 완성 (2) 자료 : R. Chaji and A. Nathan, Thin Film Transistor Circuits and Systems (Cambridge University Press, Cambridge, 2013), 대신증권리서치센터 58

59 DAISHIN SECURITIES 세정, 증착, 노광, 현상, 식각과정의반복횟수는마스크스텝수와동일 유리기판에 TFT를형성하는공정 ( 세정 -> 증착 -> 노광 -> 현상 -> 식각 ) 을반복할때 노광 공정에서유리기판을 100% 빛에노출시키는것이아니라원하는부분만일부노출시킨다. 이를위해특정한패턴이그려진얇은판을이용하는데, 이를 포토마스크 : Photo Mask 라고부른다. 공정의반복회수가늘어날수록포토마스크의소요량이증가한다. LCD 패널을생산하는데 TFT 형성공정 ( 세정 -> 증착 -> 노광 -> 현상 -> 식각 ) 을 4번반복하면, 4 마스크공정 (Four Mask Step) 이된다. LCD 패널이최초로양산되기시작했을때는 8 마스크공정 이적용되었다. 즉, TFT 하나를만들기위해위공정을 8번반복했다. 따라서, 마스크는 8개필요했다. 그러나이후기술개발을통해마스크스텝수가감소했다. 따라서현재 LCD 패널의 TFT를형성할때는 4 마스크공정또는 5 마스크공정이적용되고있다. 반도체도 LCD 처럼세정에서식각까지의공정을반복적으로적용 LCD 패널의 TFT 제조공정 ( 세정 -> 증착 -> 노광 -> 현상 -> 식각 ) 은반도체생산라인에서도적용된다. 다만, 공정의결과물로만들어지는소자 ( 전자회로의기본구성요소 ) 가달라진다. 즉, 반도체생산라인에서이러한공정을통해트랜지스터 (Transistor) 나캐패시터 (Capacitor) 가만들어지고, LCD 생산라인에서는전기스위치 (TFT) 가형성된다. 반도체와 LCD의공정유사성때문에, 국내디스플레이장비업체중반도체용장비수요에도대응할수있는기업들이대다수존재한다. AP시스템, 원익IPS, 에스에프에이, 에스엔텍, 에스티아이, 주성엔지니어링, 케이씨텍, 테라세미콘, 테스등이다. 물론디스플레이용공정장비의특성이반도체용공정장비와 100% 동일하지않지만, 반도체생산라인에서요구하는조건이까다롭기때문에, 반도체용장비개발경험을보유한기업들이디스플레이장비시장에진입하기는상대적으로용이하다. LCD 와반도체의차이 LCD 반도체 기본기판 직사각형유리기판 원형실리콘웨이퍼 구현기능 시각정보구현 디지털데이터저장 기본소자 TFT Transistor, Capacitor 신호배선 Gate & Data Bit & Word Line 동작방식 Line by Line Random access 데이터입력 전압 ( 아날로그 ) 전압 ( 디지털 ) 최소단위결정요인 화소 ( 픽셀 ) 크기 Transistor 와 Capacitor 의크기 생산성향상방법 유리기판의대면적화 웨이퍼의대면적화또는개별칩의크기축소 자료 : 업계자료, 대신증권리서치센터 59

60 디스플레이산업 LCD 패널의전기스위치로아몰퍼스실리콘 (a-si) TFT 가오랫동안적용 TFT ( 전기스위치 ) 는샌드위치처럼여러개의층으로이루어져있는데그중에서가장중요한층은활성화층 (Active Layer) 이다. 활성화층은전류가흐르는층이기때문에반도체층또는반도체막이라고불린다. TFT의종류는활성화층 / 반도체층 / 반도체막을이루는소재의특성에따라결정된다. LCD 패널의경우 TFT의활성화층 / 반도체층 / 반도체막은비정질실리콘 ( 아몰퍼스실리콘, Amorphous Silicon, a-si) 으로이루어져있다. 아몰퍼스실리콘의구조는불규칙하다. 대부분의실리콘원자가이웃의실리콘원자와결합하지못하고불규칙하게흩어져있다. 이와같이실리콘구조가불규칙적인아몰퍼스실리콘이 LCD 패널의전기스위치 (TFT) 에적용된이유는양산성이뛰어나기때문이다. 아몰포스실리콘은 (1) 비교적낮은온도에서제조가가능하고, (2) 유리기판뿐만아니라플라스틱기판에서도활성화층을형성할수있고, (3) 대면적적용이쉽다. 따라서 LCD 패널의전기스위치 (TFT) 로아몰퍼스실리콘이오랫동안사용되었다. TFT 의샌드위치구조에서가장중요한것은활성화층 / 반도체층 / 반도체막 ( 빨간색 ) 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 아몰퍼스실리콘 TFT 에서는실리콘입자가불규칙하게배열 자료 : Nature, 대신증권리서치센터 60

61 DAISHIN SECURITIES 아몰퍼스실리콘에고온가하면전자이동속도개선되어 LTPS-TFT 로변신 아몰퍼스실리콘 TFT는양산성이높은반면실리콘의불규칙적배열로인한단점을지니고있다. 전류의흐름속도 ( 전자이동속도 ) 가느리고, 고해상도구현에는부적합하다. 그래서아몰퍼스실리콘에고온을가하면불규칙하게흩어져있던실리콘이부분적으로규칙적으로배열되며전자이동속도가개선된다. 즉, TFT의샌드위치구조내에서활성화층의실리콘이불규칙적배열에서규칙적배열로바뀌면전자이동속도가빨라진다. 이와같이아몰퍼스실리콘에고온을가해서실리콘의배열을바꾸는것을 결정화 (Annealing) 공정이라고부르고, 결정화된결과물을 LTPS ( 저온폴리실리콘 : Low Temperature Polycrystalline Silicon) TFT라고부른다. 결정화과정에서레이저나열과같은고온의에너지원이필요하지만그결과물인 TFT가 저온 폴리실리콘, 즉 LTPS- TFT이라고불리는이유는 500~600도이하의비교적낮은온도에서제조되기때문이다. 저온 폴리실리콘공정과달리 고온 폴리실리콘공정은 900도이상의초고온에서이루어진다. 레이저빔이아몰퍼스실리콘에고온을가해 LTPS 로결정화하는공정 ( 시작단계 ) 자료 : AP 시스템, 대신증권리서치센터 레이저빔이아몰퍼스실리콘에고온을가해 LTPS 로결정화하는공정 ( 마무리단계 ) 자료 : AP 시스템, 대신증권리서치센터 61

62 디스플레이산업 LTPS-TFT 제조시필요한고온의에너지원은열이나레이저 LTPS-TFT 제조공정시필요한에너지원으로열이나레이저가사용된다. 고열을가하는장비는 RTA (Rapid Thermal Annealing) 장비이고, 레이저를가하는장비는 ELA (Eximer Laser Annealing) 장비이다. 아몰퍼스실리콘 TFT를 LTPS-TFT 로전환해주는고온의에너지원인고열과레이저는나름대로의장단점을지니고있다. 삼성디스플레이가 5.5세대위주로스마트폰용 OLED 생산라인을증설할때전기스위치로 LTPS-TFT 가적용되고, 고온공정을위해레이저장비가주로사용되었지만, 레이저장비가고열장비보다절대적으로우월하다고보기는어렵다. 레이저장비, 특히디스플레이용엑시머레이저장비 (ELA) 는매우빠른속도로표면을가열시킬수있고, 특정한영역에적용가능하다. 그러나환경친화적이지않다는단점을지니고있다. 레이저광 (Laser Source) 를생산하기위해염소와불소를포함하는화학공정이필요하기때문이다. 또한레이저를이용하여 8세대대면적유리기판을한번에결정화할수없다. 반면, 고열장비의최대장점은 8세대대면적유리기판에적용할수있다는점이다. 그러나지나친고온 (600도) 의열장비를공정에적용하면유리기판의부피가줄어드는수축현상이나타난다. 이때, 해상도를결정하는각화소 ( 픽셀 : Pixel) 의크기가마이크론미터단위로변화한다. 따라서동일한크기로형성되야만하는화소의크기가불규칙하게바뀐다. 따라서이를방지하기위해공정개시전에유리를먼저수축시켜놓기도한다. 결론적으로고온공정을구현할때고열장비와레이저장비는각각장단점을지니고있다. 레이저빔이아몰퍼스실리콘에고온을가해 LTPS 로결정화하는공정 자료 : SPIE, 대신증권리서치센터 62

63 DAISHIN SECURITIES 고온 ( 레이저, 열 ) 을가해전자이동속도가개선된 TFT 는 LTPS-TFT 고온에의해결정화된실리콘, 즉규칙적으로배열이바뀐실리콘으로만들어진 TFT에서는전자이동속도가기존아몰퍼스실리콘 TFT 대비 100배이상빨라진다. LTPS- TFT의전자이동속도는 50~100cm2 /Vs 수준이지만, 기존아몰퍼스실리콘 TFT의전자이동속도는 1cm2 /Vs 미만에불과하다. 전자이동속도가빠르면각화소 ( 픽셀 : Pixel) 에달려있는전기스위치, 즉트랜지스터 (Transistor) 를빠르게열고닫을수있다. 따라서 LTPS-TFT 를적용한디스플레이는영화나스포츠게임등장면전환이빠른동영상감상에적합하다. 또한전자이동속도가빨라져전류의흐름이빨라지면디스플레이의화소 ( 픽셀 ) 을보다촘촘하게만들어해상도를높아지더라도영상정보표현에문제가없다. 결정화된 LTPS-TFT 에서전자의이동속도는아몰퍼스실리콘 (a-si) TFT 보다빨라 자료 : Center of Micronanotechnology, 대신증권리서치센터 LTPS-TFT 는고해상도 LCD 에서적용시작. 대표제품은레티나급아이폰 LTPS-TFT 는전자이동속도가빠르다는장점때문에빠른동영상재생과고해상도디스플레이구현에적합하다. 따라서 LTPS-TFT 는고품질 LCD 패널의전기스위치로적용되기시작했다. 이를대표하는제품은레티나급아이폰이다. 애플은 2010년개발자회의 (WWDC: Worldwide Developers Conference) 부터고해상도제품에적용되는디스플레이를레티나디스플레이 (Retina Display) 라고명명하기시작했다. 레티나디스플레이의해상도는패널전체의화소수나 1인치당화소수 (Pixel Per Inch) 를기준으로정의하기힘들지만, 인간의망막 (Retina) 으로구분할수없을정도로촘촘하게개선된해상도를의미한다. 63

64 디스플레이산업 Retina Display 적용전 ( 좌 ) 후 ( 우 ) 예시 자료 : Apple, 대신증권리서치센터 삼성전자는스마트폰갤럭시시리즈의 OLED 에 LTPS-TFT 적용 삼성전자는스마트폰갤럭시시리즈에 LTPS-TFT 를본격적으로적용하기시작했다. 고해상도, 고품질디스플레이라는점에서는애플제품과유사하지만, 삼성전자의스마트폰은 OLED 디스플레이를적용했고, 애플의제품은 LCD 패널을적용했다. 요약해보면 LCD 패널에서는원래아몰퍼스실리콘 TFT가전기스위치로적용되지만, 고품질, 고해상도 LCD 패널에는 LTPS-TFT 가적용되었고, OLED 디스플레이에는처음부터 LTPS- TFT가필수적으로적용되었다. OLED 디스플레이에아몰퍼스실리콘 TFT를전기스위치로적용할수없고, LTPS-TFT 를반드시사용해야하는이유는전자이동속도가빠른 LTPS-TFT 가유기재료를발광시키기 ( 켜놓기 ) 위해특정한값을지닌전류를지속적으로공급할수있기때문이다. LG 디스플레이는 TV 용 OLED 디스플레이에는산화물 (Oxide) TFT 적용 삼성디스플레이가스마트폰용 OLED 디스플레이의전기스위치로 LTPS-TFT 를적용한반면, LG디스플레이는산화물 (Oxide) TFT를적용했다. 산화물 TFT란전기스위치의샌드위치구조에서활성화층 / 반도체층 / 반도체막이산화물소재로이루어진 TFT를의미한다. 산화물이란산소를인듐 (In), 갈륨 (Ga), 아연 (Zn) 등의금속과결합한물질이다. 따라서산화물 TFT는금속화합물의첫글자를참고해 IGZO TFT라고부르기도한다. LTPS-TFT 를형성할때고온 ( 레이저, 열 ) 장비가이용되지만, 산화물 /Oxide/IGZO TFT를형성할때는 CVD (Chemical Vapor Deposition: 화학증착장비 ) 또는스퍼터링장비 ( 물리적힘으로증착하는장비 ) 가주로이용되며, 주로스퍼터링장비가많이사용되었는데, 이는산화물 TFT 시장에빠르게대응했던일본의 Sharp가 IGZO 소재를증착할때스퍼터링장비를이용했기때문이다. 64

65 DAISHIN SECURITIES 산화물 (Oxide) / IGZO TFT 는더조밀하고얇은전기스위치구현이가능 자료 : Dell, 대신증권리서치센터 산화물 TFT 적용시장점 : (1) 빠른전자이동속도, (2) 투명구현 산화물 TFT는디스플레이전기스위치로서다양한장점을지니고있다. 우선전자이동속도가아몰퍼스실리콘 TFT보다높다. 산화물을구성하는물질 ( 인듐, 갈륨, 아연 ) 이금속으로서전기전도성이우수하기때문이다. 두번째로산화물 TFT는투명디스플레이구현에적합하다. 상온에서투명소자로서제조가능하기때문이다. 물론 100% 완벽한투명디스플레이가구현되려면전기스위치인 TFT뿐만아니라디스플레이의모든구성요소가투명하게바뀌어야겠지만, 산화물 TFT는활성층소재 (IGZO 산화물 ) 이투명하기때문에투명디스플레이구현시기를앞당길수있다. 산화물 TFT 생산시장점 : 설비투자부담완화 산화물 TFT는전자이동속도가우수하고투명디스플레이구현이가능하다는장점외에양산성측면에서추가적인장점을보유하고있다. 따라서디스플레이공급업체도산화물 TFT를선호할수밖에없다. 기존아몰퍼스실리콘 TFT 형성공정에세정 -> 증착 -> 노광 -> 현상 -> 식각과정을 1번더반복하면산화물 TFT를제조할수있기때문이다. 또한 LTPS-TFT 와달리고온 ( 레이저, 열 ) 을가해실리콘배열을결정화시키는과정이필요없어고온장비투자부담이완화된다. 아울러 (3) 산화물 TFT는디스플레이대면적화에유리하다. 따라서 LG디스플레이는 TV용 8세대 OLED 패널을생산할때유리기판의전기스위치로산화물 TFT를적용했다. 비정질실리콘 TFT 에마스크공정 1 회추가하면산화물 TFT 제조가능 TFT 의샌드위치구조를구성하는층 비정질 (Amorphous) 실리콘 TFT 산화물 (Oxide) TFT Gate Mask 1 Mask 1 Gate Insulator No mask No mask TFT Mask 2 Mask 2 Etch Stopper Not applicable Mask 3 Source Drain Mask 3 Mask 4 Passivation Mask 4 Mask 5 자료 : 업계자료, 대신증권리서치센터 65

66 디스플레이산업 아몰퍼스 / 산화물 /LTPS-TFT 장단점비교 기준 Amorphous Silicon TFT Oxide TFT LTPS-TFT 전자이동속도 (Electronics Mobility: cm²/vs) 포토마스크숫자 ( 공정반복횟수 ) 고온처리결정화 (Annealing) ~ ~5 5~6 8~11 Cu Water evaporation for IGZO Active layer 고해상도구현 (300 ppi) Not OK OK OK 기존생산라인전환시투자부담 (Conversion from a-si Equipment) 투명디스플레이구현 (Transparent element) 자료 : 업계자료, 대신증권리서치센터 - Easier Expensive - Yes - 66

67 DAISHIN SECURITIES 핵심장비는고온장비및증착장비 산화물 TFT 생산시스퍼터링장비및고온열장비필요 LTPS-TFT 제조시고온레이저장비나열장비가필요한것처럼산화물 TFT 제조시별도의장비가추가로필요하다. 주로스퍼터링 ( 물리적증착 ) 장비, CVD (Chemical Vapor Deposition: 화학기상증착 ) 장비, 그리고열장비가사용된다. 우선금속-산소화합물인 IGZO ( 인듐, 갈륨, 아연, 산소 ) 소재를증착할때스퍼터링장비가필요하다. 최근에는스퍼터링장비와같은물리적증착장비뿐만아니라 CVD ( 화학증착 ) 장비가 IGZO 증착에적용되기도한다. IGZO 소재를스퍼터링장비를통해유리기판에붙이고나면소재사이사이에기공이존재한다. 여기에물 ( 수분 ) 을추가하면 IGZO의성능이개선된다. 따라서, 수분을추가하기위해고온열처리장비에노즐을추가하여고온으로수증기를분사하는장비가사용된다. 이와같은장비를 IGZO 열처리퍼니스 (Furnace) 장비, 혹은 WVA (Water Vapor Annealing System) 이라고부른다. IGZO가적용된산화물 TFT는엄격한의미에서실리콘을고온으로결정화하는공정이필요없지만, IGZO 증착후에수증기를별도로분사하는공정에고온열처리장비가사용되므로수증기분사공정을 Wet annealing ( 습식결정화 ) 공정으로부르기도한다. LTPS-TFT 및산화물 TFT 생산공정에서고온장비가광범위하게필요 디스플레이핵심기술이 LCD에서 OLED로바뀌면전기스위치로서 LTPS-TFT 또는산화물 TFT가필요한데, 이러한 TFT를형성하는공정에서고온장비가광범위하게필요하다는점을다시한번상기할필요가있다. 앞서언급한바와같이불규칙적으로배열된실리콘에규칙성을부여하기위한결정화공정에서고온레이저또는고열장비가사용되고, 산화물 TFT의핵심소재인 IGZO의성능을개선하기위해고열수증기분사장비가필요하다. 평평한 OLED 디스플레이가플렉서블하게바뀌려면플라스틱소재가필요 현재까지대부분의 OLED 디스플레이는평평한 / 딱딱한 OLED 디스플레이다. 즉, 절반으로접히거나두루마리처럼돌돌말리는플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이가아니다. 외형이비교적자유롭게구현된플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이는고급형스마트폰및스마트워치일부모델에적용되었다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이는기존의평평한 / 딱딱한디스플레이와구조적으로크게다르지않을것으로전망된다. 다만, 차이점은소재변화에서비롯될것이다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이의기본기판의소재로유리가아니라산업용플라스틱의일종인폴리이미드가사용된다. 아울러기존에터치패널구현과정에서어쩔수없이사용되던강화유리 ( 보호유리 ) 도결국산업용플라스틱으로바뀌어야할것이다. 또한플라스틱의두께도전반적으로얇아지게될전망이다. 그렇게해야반으로접는형태의폴더블 OLED 디스플레이의구현이용이하기때문이다. 67

68 디스플레이산업 플렉서블 / 플라스틱 OLED: 딱딱한 OLED 대비구조적차이는미미하고소재 / 두께만변경 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 플렉서블 / 플라스틱 OLED 형태의발전 : Curved 에서 Rollable 까지적용확대 자료 : LG 디스플레이, 대신증권리서치센터 OLED 디스플레이가플렉서블하게바뀌면 : 고온열처리장비는여전히필요 향후기술발전으로플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이가전면적으로도입되더라도고온레이저장비또는고온열장비가여전히필수적으로사용될것으로전망된다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이의기본기판의소재인폴리이미드를처리할때열처리장비가필요하기때문이다. 폴리이미드는산업용플라스틱의일종으로고온에대해내구성이강하다. 폴리이미드기판을딱딱하게경화 ( 硬化, Stiffening, 딱딱하게변형 ) 시키는공정에서열처리장비가사용된다. 500도미만의온도에서장시간가열이필요하기때문이다. 이러한장비를폴리이미드큐어링 (Polyimide curing) 장비라고부른다. 폴리이미드큐어링열처리장비는연기 (Fume) 를효과적으로배출하는기능도갖추고있어야한다. 폴리이미드를가열하는과정에서대량의연기가발생하기때문이다. 68

69 DAISHIN SECURITIES OLED 디스플레이가플렉서블하게바뀌면 : 고온레이저장비는여전히필요 폴리이미드기판은플렉서블 / 플라스틱 OLED 제조공정에서캐리어글래스 (Carrier Glass: 폴리이미드의밑받침역할을하는유리기판이며 Dummy Glass라고불리기도함 ) 위에놓여이동한다. 공정이마무리되면폴리이미드기판은캐리어글래스가분리되어야하는데, 이때레이저빔이사용되기때문이다. 이러한장비를레이저탈착 (LLO: Laser Lift Off) 장비라고부른다. 레이저탈착장비, 즉, LLO 장비는플렉서블 / 플라스틱 OLED 공정뿐만아니라고휘도 LED 제조공정에서도사용된다. 레이저빔을이용하면 LED의기본기판인사파이어웨이퍼에서 GaN ( 질화갈륨 ) 박막을분리, 제거할수있기때문이다. 플렉서블 / 플라스틱 OLED 공정에서폴리이미드와캐리어글래스분리시레이저필요 자료 : photonhive.com, 대신증권리서치센터 69

70 디스플레이산업 플렉서블 / 플라스틱 OLED 제조공정 : (c) 폴리이미드큐어링, (h) 레이저탈착 자료 : IHS, 대신증권리서치센터 고온 ( 열처리및레이저 ) 장비외에추가적으로봉지층증착장비필요 OLED 디스플레이전공정에서고온장비, 열처리와레이저장비가광범위하게쓰이는반면후공정에서는봉지층증착장비 ( 이하봉지장비 ) 가필요하다. LCD 패널생산라인에서는봉지장비가사용되지않지만, OLED 디스플레이생산라인에서봉지장비가필요하다. 발광 / 발색역할을담당하는유기재료를보호하기위해서이다. 유기재료는기본적으로기능성색소이기때문에수분과산소에취약하다. 마치흰종이에빨간색물감으로그림을그린후물속에담그면빨간색물감이지워지는원리와비슷하다. 만약 OLED 디스플레이에봉지층이없다면 기능성색소 인유기재료는며칠동안만발색을하고더이상색깔을표시하지못하게된다. 따라서유기재료를수분과산소로부터보호하여수명을늘리기위해유기재료상단에뚜껑을덮는다. 이러한뚜껑을봉지층 (Encapsulation layer) 이라고부르고, 뚜껑을덮는장비를봉지장비 (Encapsulation equipment) 라고부른다. 즉, 봉지층은유기재료를보호해주는방패역할을담당한다. 봉지장비는유기재료를덮는보호층을형성. 유리나박막필름소재이용 유기재료를보호하기위한봉지층의소재로유리나박막필름이사용된다. 과거의평평한 / 딱딱한 OLED 디스플레이에서봉지층의재료는주로딱딱한유리가적용되었다. 유기재료를수분과산소로부터안전하게보호하는기능이중요했고, 굳이 OLED 디스플레이를휘거나구부릴필요가없었기때문이다. 그러나플렉서블 / 플라스틱 OLED 디스플레이에서는유리소재의용처가최소화되는반면, 산업용플라스틱소재의용처가확대된다. 따라서봉지층의소재로서박막필름이선호된다. 또한 TV용대면적 OLED 디스플레이에서도박막필름소재가봉지층의소재로서선호된다. 가볍고얇은특성때문에유리보다대면적디스플레이적용이쉽기때문이다. 70

71 DAISHIN SECURITIES 유리소재로봉지층을구성하여덮는제조공정 자료 : AP 시스템, 대신증권리서치센터 OLED 공정에사용되는봉지장비 자료 : AP 시스템, 대신증권리서치센터 71