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1 플렉서블 디스플레이 기술동향 <목 차> Ⅰ. 플렉서블 디스플레이 개요 Ⅱ. 플렉서블 디스플레이 기술동향 Ⅲ. 업계동향 Ⅳ. 시사점 Ⅰ 플렉서블 디스플레이 개요 1. 정의 플렉서블 디스플레이(Flexible Display)는 평면 디스플레이(Flat Panel Display)와 달리 접거나 휠 수 있는 등 형태를 변형시킬 수 있는 차세대 디스플레이를 지칭함 - 플렉서블 디스플레이는 형태의 변형을 통해 공간 활용성을 높일 수 있으며, 얇고 가벼우며 깨지지 않는 장점 등이 있음 - 스마트폰을 비롯한 웨어러블 스마트 기기, 자동차용 디스플레이 및 디지털 사이니지(Digital Signage) 1) 등의 분야에 적용 가능함 - 플렉서블 디스플레이는 디스플레이 시장을 다변화시키고, 향후 사물인터넷 등과의 연계를 통해 새로운 시장을 창출할 것으로 기대됨 * 본고는 김세원 연구원이 집필하였으며, 본고의 내용은 집필자의 견해로 당행의 공식입장이 아님 1) 일종의 디지털 광고판으로 볼 수 있으며, 공공장소에 설치되어 정보를 제공하거나 마케팅 수단으로 활용됨 39

공간 활용성을 높일 수 있으며, 얇고 가벼우며 깨지지 않는 장점 등이 있음 - 스마트폰을 비롯한 웨어러블 스마트 기기, 자동차용 디스플레이 및 디지털 사이니지(Digital Signage) 1) 등의 분야에 적용 가능함 - 플렉서블

2 기 술 이 슈 플렉서블 디스플레이의 다양한 적용분야 스마트폰 웨어러블 스마트 기기 Foldable IT 기기 자료 : 산업은행 Rollable IT 기기 자동차용 디스플레이 디지털 사이니지 접거나 휘는 것이 가능한 플렉서블 형태의 IT 기기는 휴대성, 공간 활용성 등을 높여 소비자에게 편의성을 제공할 것으로 기대되며, 이러한 차세대의 IT 기기가 개발되기 위해서는 플렉서블 디스플레이 등 변형이 가능한 부품 개발이 선행 되어야 함 - 대표적 IT 기기인 스마트폰의 경우 디스플레이, 배터리, 회로 기판 등 다양한 부품으로 구성되며, 이를 구성하는 부품들을 플렉서블한 형태로 생산하는 기술이 필요함 디스플레이는 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등을 통해 일상생활과 밀접한 전자부품으로, 형태 변형이 가능한 플렉서블 디스플레이의 연구 개발 활동이 활발하게 이루어지고 있음 40

변형이 가능한 부품 개발이 선행 되어야 함 - 대표적 IT 기기인 스마트폰의 경우 디스플레이, 배터리, 회로 기판 등 다양한 부품으로 구성되며, 이를 구성하는 부품들을 플렉서블한 형태로 생산하는

고정되어 변형이 불가능한 Curved 단계 디스플레이만 상용화되어 있음 플렉서블 디스플레이의 발전 단계 1 세대 2 세대 3 세대 형태 Curved Bendable Rollable

3 스마트폰 구성 부품 자료 : 삼성전자 2. 발전단계 및 유형 플렉서블 디스플레이는 휘는 정도에 따라서 Curved, Bendable, Rollable & Foldable 단계로 발전할 것으로 전망되며, 현재는 휘어진 형태로 고정되어 변형이 불가능한 Curved 단계 디스플레이만 상용화되어 있음 플렉서블 디스플레이의 발전 단계 1 세대 2 세대 3 세대 형태 Curved Bendable Rollable & Foldable 특징 Durable Thin & Light Wearable Device Rolled Display No space limit 자료 : 웨어러블 디스플레이, TDB( 15. 8), 산업은행 재구성 - Curved 단계의 플렉서블 디스플레이는 현재 스마트폰 및 스마트 워치 등에 적용되고 있음 41

기 술 이 슈 삼성의 갤럭시 시리즈 스마트폰은 측면이 휘어져 있어 심미적인 효과가 향상되고 측면을 활용한 새로운 기능 추가가 가능해짐 삼성 갤럭시 S6 엣지 삼성 갤럭시 기어 핏 - Bendable 단계에서는 제품의 일부분만 구부릴 수 있는 정도의 플렉서블 디스플레이로 주로 웨어러블 기기에 적용 가능할 것으로 전망됨 -

구동방식이 플렉서블 디스플레이에 적합한 방식인 것으로 인정되고 있으며, 이를 이용한 제품이 주로 개발되고 있음 구동방식에 따른 플렉서블 디스플레이 유형 플렉서블 OLED 플렉서블 LCD 플렉서블 E-Paper 장 점 완전한 플렉서블 디스플레이 구현 보조광원 불필요 구동방식 및 제조방식이 간단 수분이나 산소에 민감하지 않음 완전한

4 기 술 이 슈 삼성의 갤럭시 시리즈 스마트폰은 측면이 휘어져 있어 심미적인 효과가 향상되고 측면을 활용한 새로운 기능 추가가 가능해짐 삼성 갤럭시 S6 엣지 삼성 갤럭시 기어 핏 - Bendable 단계에서는 제품의 일부분만 구부릴 수 있는 정도의 플렉서블 디스플레이로 주로 웨어러블 기기에 적용 가능할 것으로 전망됨 - Rollable & Foldable 단계의 플렉서블 디스플레이는 자유롭게 말거나 접을 수 있는 등 공간의 활용성이 크게 향상되며, 의류, 조명, 자동차 등과 융합한 다양한 형태로 응용 가능할 것으로 예상됨 플렉서블 디스플레이는 OLED, LCD, E-Paper 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으나, 업계 내에서는 OLED 구동방식이 플렉서블 디스플레이에 적합한 방식인 것으로 인정되고 있으며, 이를 이용한 제품이 주로 개발되고 있음 구동방식에 따른 플렉서블 디스플레이 유형 플렉서블 OLED 플렉서블 LCD 플렉서블 E-Paper 장 점 완전한 플렉서블 디스플레이 구현 보조광원 불필요 구동방식 및 제조방식이 간단 수분이나 산소에 민감하지 않음 완전한 플렉서블 디스플레이 구현 수분이나 산소에 민감하지 않음 소비전력이 작아 모바일에 유리 단 점 수분이나 산소에 민감 구동방식이 복잡 완전한 플렉서블 디스플레이 구현이 어려움 보조 광원의 개발 필요 컬러 및 색재현율 구현이 어려움 느린 응답속도로 동영상 구현이 어려움 자료 : 플렉서블 디스플레이 최근 동향, 정보통신기술진흥센터( 14. 9) 42

5 - OLED 구동방식은 보조광원이 불필요하여 완전한 플렉서블을 구현할 수 있으나, 공정 난이도가 LCD 구동방식 대비 높고 유기 발광물질이 수분에 민감한 점 등의 단점이 있음 - LCD 구동방식은 비교적 제조공정이 간단하나, BLU 2) 와 같은 보조광원이 필요하여, Curved TV와 같은 대형 디스플레이에만 적용 가능한 수준임 - E-Paper는 시각적으로 종이와 유사하고 주로 e-book의 영상을 표시하는 구동방식으로써, 플렉서블한 형태의 제작에는 유리하나 응답속도가 느리고 컬러의 구현이 어려운 단점이 있음 3. 제품구조 OLED 구동방식의 플렉서블 디스플레이는 유기 발광층에 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 자체발광형 디스플레이로, 크게 PI 3) 기판, TFT Backplane, 유기 발광층, 봉지층 등으로 구성됨 플렉서블 디스플레이의 구조 자료 : 자료 : LG디스플레이 2) Back Light Unit : BLU은 LCD 모듈의 뒷면에 장착되어 빛을 방출하는 광원으로, LCD는 자체 발광력이 없기 때문에 BLU에서 발광되는 빛을 이용해 영상을 표시 3) Polyimide : 범용 엔지니어링 플라스틱이며 고분자 유기화합물의 일종으로 전자부품의 유연 기판으로 많이 활용됨 43

제품구조 OLED 구동방식의 플렉서블 디스플레이는 유기 발광층에 전류가 흐르면 스스로 빛을 내는 자체발광형 디스플레이로, 크게 PI 3) 기판, TFT Backplane, 유기 발광층, 봉지층 등으로 구성됨 플렉서블 디스플레이의 구조 자료 : www.howstuffworks.

6 기 술 이 슈 플렉서블 디스플레이 구성요소 및 역할 구 분 PI 기판 TFT Backplane 유기 발광층 봉지층 세 부 내 용 기존의 유리기판을 대신하는 기판 플라스틱의 일종으로 유연하고, 고온에서 변형이 일어나지 않음 디스플레이의 각 화소를 구동시키는 TFT 소자와 이를 구성하는 여러 층을 총칭 a-si, LTPS, Oxide TFT 등의 기술이 존재 유기물로 구성되며, 전류가 가해지면 빛을 발생 전자, 정공을 수송하는 공동층과 빛을 내는 발광층으로 구성 플렉서블 디스플레이 공정의 마지막에 형성되어, 유기 발광층, TFT Backplane 등을 보호하고 수분이 침투되는 것을 막음 자료 : 산업은행 조사 - PI 기판은 유연성을 보유한 플라스틱의 일종으로 평면 디스플레이가 유리기판을 사용하는데 반해, 플렉서블 디스플레이는 PI 기판을 사용하는 것이 가장 큰 특징임 - TFT Backplane은 디스플레이의 각 화소를 구동하기 위한 TFT 소자 및 금속배선, 절연막 등의 여러층을 총칭함 - 유기 발광층을 OLED라고도 하며 양극(Cathode)과 음극 (Anode)으로부터 정공 4) 과 전자 5) 가 주입되면 발광층에서 결합하면서 빛을 발생시킴 - 봉지층은 유기 발광층 및 TFT Backplane에 수분이 침투되는 것을 막는 역할을 함 현재 상용화된 플렉서블 디스플레이의 대부분이 OLED 구동 방식이고, 시장에서 플렉서블 디스플레이라 함은 OLED 구동 방식의 플렉서블 디스플레이로 통용되고 있음 4) 실제로는 반도체에서 전자가 없는 빈 공간이나, 양의 전하를 가진 전자와 같은 거동을 하는 가상 입자로 볼 수 있음 5) 음전하를 가지는 질량이 아주 작은 입자로, 전자들의 이동에 의해 전류가 발생함 44

플렉서블 디스플레이는 PI 기판을 사용하는 것이 가장 큰 특징임 - TFT Backplane은 디스플레이의 각 화소를 구동하기 위한 TFT 소자 및 금속배선, 절연막 등의 여러층을 총칭함 - 유기 발광층을 OLED라고도 하며 양극(Cathode)과 음극 (Anode)으로부터 정공 4) 과 전자 5) 가 주입되면 발광층에서 결합하면서 빛을 발생시킴 -

7 Ⅱ 플렉서블 디스플레이 기술동향 1. 생산기술 플렉서블 디스플레이 생산공정은 PI 기판, TFT Backplane, 유기 발광층 및 봉지층을 형성한 후, Carrier Glass 6) 를 제거하는 순서로 진행됨 - 플렉서블 디스플레이는 PI 기판, 봉지층 형성 공정에서 평면 OLED 디스플레이와 차별화된 생산기술이 필요함 TFT Backplane 및 유기 발광층 형성은 공정조건의 차이는 있으나 평면 OLED 디스플레이와 유사한 공정으로 진행됨 플렉서블 디스플레이 생산공정 자료 : OLED Info( 14), 산업은행 재구성 (PI 기판 형성) 플렉서블 디스플레이 생산기술의 핵심은 유연성을 보유하면서 고온에서 공정수행이 가능한 기판 소재를 확보하는 것이며, 현재는 플라스틱 소재 중에서 300 이상에서도 유리 전이 7) 현상이 발생하지 않는 PI 소재가 사용되고 있음 6) 공정진행을 위해 PI 기판을 고정시키는 유리기판으로 제품이 완성되면 제거되는 소모성 부자재 7) 고분자 물질을 가열할 경우 유리상의 딱딱한 상태에서 고체와 액체의 중간인 고무상으로 바뀌는 현상 45

OLED 디스플레이와 차별화된 생산기술이 필요함 TFT Backplane 및 유기 발광층 형성은 공정조건의 차이는 있으나 평면 OLED 디스플레이와 유사한 공정으로 진행됨 플렉서블 디스플레이 생산공정 자료 : OLED Info( 14),

8 기 술 이 슈 - PI 기판은 액체 상태의 PI 소재를 Carrier Glass 위에 얇게 도포한 후 경화시켜 형성되며, 기판 위에 TFT Backplane, 유기 발광층 등을 형성시켜 제품을 만든 후, Laser Lift Off 8) 방법으로 Carrier Glass로부터 분리시킴 PI 소재는 쉽게 휘어지고 열에 의한 수축 팽창이 유리기판 보다 크기 때문에, 기판을 Carrier Glass에 고정시켜 공정이 수행됨 - 플렉서블 디스플레이의 기판소재로 다양한 플라스틱 소재가 거론되었으나, 내열성이 뛰어난 PI가 기판소재로 채택되어 사용되고 있음 TFT Backplane을 형성하기 위해서는 진공 증착, 노광, 식각 등 다양한 공정이 진행되며 그 중에는 300 이상의 고온 공정도 있어, 유리전이 온도가 낮은 소재는 사용이 불가능함 PI 소재는 다른 소재에 비해 투과율이 떨어지는 단점이 있었으나, 현재는 투과율 90% 수준의 PI 소재가 개발된 것으로 조사됨 9) 명 칭 플라스틱 기판의 종류 및 특성 PEN PET PES PI Glass Polyethylene naphthalate Polyethylene terephthalate Polyether sulfone Polyimide Glass 유리전이 온도( ) 열팽창계수 (ppm/ ) 투과율(%) 비 고 투과율 90% 이상으로 개선 자료 : Flexible OLED 기술개발 동향 및 전망, 한국정보디스플레이학회( 10), 산업은행 재구성 - 8) Laser 기기를 이용하여 Carrier Glass에 고정되어 있는 PI 기판을 분리하는 기술 9) 화학전문 저널인 Chemlocus에 의하면 일본 화학회사인 Mitsubishi Gas Chemical에 의해 내열성을 보유하면서 투과도를 향상시킨 PI 제품을 개발한 것으로 조사됨 46

낮은 소재는 사용이 불가능함 PI 소재는 다른 소재에 비해 투과율이 떨어지는 단점이 있었으나, 현재는 투과율 90% 수준의 PI 소재가 개발된 것으로 조사됨 9) 명 칭 플라스틱 기판의 종류 및 특성 PEN PET PES PI Glass Polyethylene naphthalate Polyethylene terephthalate Polyether

(봉지층 형성) OLED 구동방식의 유기 발광층은 수분에 취약하여 수분의 침투를 막아주는 봉지층 형성이 필요하며, 플렉서블 디스플레이에는 유연성을 확보 하면서 수분 침투방지 성능을 향상시킨 TFE(Thin Film Encapsulation) 기술이 사용됨 평면 및 플렉서블 디스플레이의 봉지공정 비교 Glass Frit Sealing (평면 OLED

9 (봉지층 형성) OLED 구동방식의 유기 발광층은 수분에 취약하여 수분의 침투를 막아주는 봉지층 형성이 필요하며, 플렉서블 디스플레이에는 유연성을 확보 하면서 수분 침투방지 성능을 향상시킨 TFE(Thin Film Encapsulation) 기술이 사용됨 평면 및 플렉서블 디스플레이의 봉지공정 비교 Glass Frit Sealing (평면 OLED 디스플레이) TFE(Thin Film Encapsulation) (플렉서블 OLED 디스플레이) 형 태 특 징 유리 재질의 Frit을 사용 수분 침투방지에는 가장 효과적 깨질 수 있어 플렉서블에는 적용 불가 자료 : 웨어러블 디스플레이, TDB( 15.8) 유, 무기물을 교대로 여러층 적층 유연성을 높이면서, 수분 침투방지 성능을 향상시킬 수 있음 TFE 기술은 유연한 유기물층과 투습방지 성능이 뛰어난 무기물층을 교대로 적층시켜, 유연하면서도 수분침투 방지에 효과적인 봉지층을 형성하는 기술임 - TFE는 [유기물 도포 경화 무기물 증착(Sputtering)] 공정이 반복적으로 진행되어 다층의 배리어막이 형성됨 TFE 형성 공정 자료 : 플렉서블 디스플레이 백플레인 기술, 한국진공학회( 14.6) - 평면 OLED 디스플레이는 Glass Frit Sealing 기술을 사용 중이며, 유리 재질의 Frit 10) 은 깨지기 쉬워 플렉서블 디스플레이에는 적용이 불가능함 47

8) 유, 무기물을 교대로 여러층 적층 유연성을 높이면서, 수분 침투방지 성능을 향상시킬 수 있음 TFE 기술은 유연한 유기물층과 투습방지 성능이 뛰어난 무기물층을 교대로 적층시켜, 유연하면서도 수분침투 방지에 효과적인 봉지층을 형성하는 기술임 - TFE는 [유기물 도포 경화 무기물

10 기 술 이 슈 삼성디스플레이와 LG디스플레이는 그 동안 LCD, 3D TV, OLED TV 등에서 차별화된 방식의 기술로 제품을 개발해 왔으나, 플렉서블 디스플레이의 경우 에는 전반적으로 유사한 기술에 의해 생산됨 - 세부적인 공정조건, 설계, 구조 등에서는 양사 간에 차이점이 존재함 플렉서블 디스플레이 기술 비교 삼성디스플레이 LG디스플레이 기 판 PI 소재 PI 소재 TFT Backplane LTPS LTPS OLED RGB 발광방식 RGB 발광방식 Top Emission 구조 Top Emission 구조 봉지층 TFE 기술 유 무기 혼합 적층 자료 : 산업은행 - 기판은 동일하게 PI 소재를 이용해 코팅하는 방식을 사용하고 있음 - TFT Backplane에는 LTPS 11) 기술이 적용되고 있음 기존에 삼성디스플레이는 LTPS, LG디스플레이는 Oxide 기술에 강점이 있어 각 회사의 주요 기술로 개발해왔으나, 플렉서블 디스플레이에는 LTPS 기술이 동일하게 적용됨 - OLED는 RGB 발광방식 및 Top Emission 구조(빛이 기판의 정면을 통해 발산)가 동일하게 사용되고 있음 OLED 발광방식에는 RGB 방식과 WOLED 방식이 있으며, 삼성 디스플레이는 RGB 방식으로 모바일용 OLED 디스플레이를, LG 디스플레이는 WOLED 방식의 OLED TV를 양산 중임 12) 10) Frit은 유리질 분말의 일종으로 레이저에 의해 녹아 두 장의 유리를 접착시키는 역할을 함 11) TFT는 디스플레이의 각 화소를 구동하는 반도체 소자로 a-si, LTPS, Oxide 기술 등이 있으며, LCD는 a-si 기술, OLED는 LTPS, Oxide 기술이 주로 사용됨 12) RGB 방식은 Red, Green, Blue 각각의 유기 발광물질이 수평으로 도포되어 색상을 나타내고, WOLED 방식은 유기 발광물질을 수직 적층하여 White 빛을 만든 후 TFT Backplane의 R,G,B Color Filter를 통해 색상을 나타내는 방식임 48

기존에 삼성디스플레이는 LTPS, LG디스플레이는 Oxide 기술에 강점이 있어 각 회사의 주요 기술로 개발해왔으나, 플렉서블 디스플레이에는 LTPS 기술이 동일하게 적용됨 - OLED는 RGB 발광방식 및 Top Emission 구조(빛이 기판의 정면을 통해 발산)가 동일하게 사용되고 있음 OLED 발광방식에는 RGB 방식과 WOLED 방식이 있으며,

11 - 봉지층 형성은 삼성디스플레이가 미국 Vitex의 TFE 기술과 관련된 특허를 매입하여 전용으로 사용하고 있으며, LG디스플레이는 TFE 기술과 적층수, 두께, 재료 등에서 차이는 있으나 유 무기 재료를 혼합해서 적층하는 유사한 방식을 사용함 2. 제품개발 현황 현재의 플렉서블 디스플레이는 Curved 단계의 플렉서블 디스플레이로 곡률반경 400mm의 디스플레이가 스마트폰에 최초로 적용되었으며, 곡률반경 10mm 이하로 휘어진 형태의 제품까지 개발됨 제조사 유 형 제품명 출시일 삼성 디스 플레이 LG 디스 플레이 스마트폰 스마트 워치 스마트폰 스마트 워치 자료 : 산업은행 플렉서블 디스플레이 적용 스마트 기기 화면 크기 (inch) 해상도 화소 밀도 (ppi) 곡률반경 (mm) 갤럭시 라운드 갤럭시 노트 엣지 갤럭시 S6 엣지 갤럭시 S6 엣지 (엣지) 13(베젤) 12(엣지) 6.5(베젤) 비고 S6 엣지와 유사 추정 - 갤럭시 기어 핏 갤럭시 기어S 갤럭시 기어S Flat 원형 G 플렉스 G 플렉스 G 워치 R Flat 원형 G 워치 어베인 Flat 원형 Flat - 애플워치 Flat - G 워치 어베인 Flat 원형

스마트 기기 화면 크기 (inch) 해상도 화소 밀도 (ppi) 곡률반경 (mm) 갤럭시 라운드 13.10 5.7 1920 1080 386 400 - 갤럭시 노트 엣지 14.10 5.6 2560 1600 525 갤럭시 S6 엣지 15.04 5.1 2560 1440 577 갤럭시 S6 엣지+ 15.08 5.

12 기 술 이 슈 - 곡률반경은 플렉서블 디스플레이의 휨 정도를 나타내는 단위로 곡률 반경이 낮을수록 더 많이 휘어져 있다는 것을 의미함 갤럭시 기어 핏은 곡률반경이 57mm로 이는 반지름의 길이가 57mm인 원이 휘어진 정도와 같음 삼성디스플레이는 갤럭시 S6 엣지의 디스플레이로 곡률반경이 7mm 수준인 플렉서블 디스플레이의 양산에 성공함 갤럭시 기어 핏의 곡률반경 갤럭시 S6 엣지의 곡률반경 자료 : 삼성디스플레이 자료 : 삼성디스플레이 플렉서블 디스플레이는 경량의 장점을 보유하고 있어 스마트 워치 등 웨어러블 기기에 적용이 용이하며, 최근에는 원형 디스플레이로도 개발되어 디자인적인 효과를 향상시키는데 활용되고 있음 LG G 워치 R 삼성 갤럭시 기어 S2 자료 : LG디스플레이 자료 : 삼성디스플레이 50

곡률반경 갤럭시 S6 엣지의 곡률반경 자료 : 삼성디스플레이 자료 : 삼성디스플레이 플렉서블 디스플레이는 경량의 장점을 보유하고 있어 스마트 워치 등 웨어러블 기기에 적용이

13 - 플렉서블 디스플레이는 기판 소재인 PI가 유리 대비 가볍고 두께도 0.5mm로 평면 OLED 디스플레이의 1mm 보다 얇아 무게가 감소되는 등 웨어러블 기기의 디스플레이로 적합함 - 원형 디스플레이는 플렉서블 디스플레이 생산기술, 원형에 적합한 패널 및 회로를 설계하는 기술, 레이저를 이용해 정교하게 원형으로 절단하는 기술 등 첨단의 디스플레이 기술이 접목되어 개발된 제품임 3. 기술개발 동향 플렉서블 디스플레이는 향후 Rollable 또는 Foldable 단계의 모듈기술이 개발될 것이며, 이와 함께 부품 소재 및 장비 기술 개발이 활발히 이루어질 것으로 전망됨 - Curved 단계의 플렉서블 디스플레이는 과도기적인 제품으로, Rollable 및 Foldable 단계를 진정한 의미의 플렉서블 디스플레이로 볼 수 있음 접고 펼 수 있는 Foldable 형태에서 늘릴 수 있는 Stretchable 형태의 디스플레이가 개발될 것으로 전망되기도 함 플렉서블 디스플레이의 국내 외 기술개발 동향 현재 기술 개발 방향 모 듈 기 술 모바일 Curved Unbreakable wearable 모바일 Foldable, Stretchable Stretchable wearable E-textile 부품 소재 기 술 Rigid 소재/부품 고체상태 소재 Flexible 소재/부품 용액상태 소재 장 비 기 술 Laser Lift off 장비 Plate to Plate 장비 Batch Process 노광 장비 다양한 De-lamination 장비 Roll to Roll 장비 Continuous Process 용액형 장비 자료 : 산업통상자원부 R&D 전략기획단( 13.12), 산업은행 재구성 51

기술개발 동향 플렉서블 디스플레이는 향후 Rollable 또는 Foldable 단계의 모듈기술이 개발될 것이며, 이와 함께 부품 소재 및 장비 기술 개발이 활발히 이루어질 것으로 전망됨 - Curved 단계의 플렉서블 디스플레이는 과도기적인 제품으로, Rollable 및 Foldable 단계를 진정한 의미의 플렉서블 디스플레이로 볼 수 있음 접고 펼 수

14 기 술 이 슈 (모듈기술) 디스플레이 분야 선도기업 및 연구소는 각종 전시회를 통해서 Foldable 단계의 디스플레이 시제품을 선보이는 등 가변형 플렉서블 디스플레이의 원천기술은 확보한 것으로 보이나, 양산을 위한 수율 향상, 신뢰성 확보 등에서 개선점이 남아있는 것으로 판단됨 - 삼성전자는 14년 하반기 뉴욕에서 개최된 투자자 포럼에서 태블릿용(10인치), 스마트폰용(5.5인치)의 Foldable 디스플레이 시제품을 전시함 태블릿용 제품은 양쪽에서 1번씩 모두 2번 접히는 형태이고, 스마트폰용 제품은 반으로 접을 수 있는 형태로 두 제품 모두 5mm 수준의 곡률반경을 구현하는 기술이 적용됨 - 일본의 SEL(Semiconductor Energy Laboratory)에서도 15년 개최된 Display Week 13) 에서 13.5인치 8K급 14) 고해상도 Foldable 디스플레이를 선보이는 등 원천기술을 확보한 것으로 보임 Foldable 디스플레이(SEL, Display Week) 자료 : SEL 13) 미국의 SID(Society for Information Display)에서 개최하는 디스플레이 학술 및 전시회 14) 8K급 해상도는 4K급 UHD 해상도( )의 2배 수준에 해당하는 고화질의 해상도를 의미 52

5인치)의 Foldable 디스플레이 시제품을 전시함 태블릿용 제품은 양쪽에서 1번씩 모두 2번 접히는 형태이고, 스마트폰용 제품은 반으로 접을 수 있는 형태로 두 제품 모두 5mm 수준의 곡률반경을 구현하는 기술이 적용됨 - 일본의 SEL(Semiconductor Energy

15 (부품 소재 기술) Foldable 디스플레이는 곡률반경이 종이를 반으로 접었을 때와 유사한 1mm수준이어야 하며, 이를 위해서는 강화 유리, 터치센서, 박막 봉지층 등 부품 소재의 유연성을 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필수적임 - Curved 단계에서는 기판만 유연한 소재인 PI를 사용하고 있으나, 향후 강화유리를 대체할 플라스틱 윈도우, 터치센서의 전극소재인 ITO를 대신할 유연전극, 박막 봉지층의 적층수 및 두께를 줄이는 기술 등의 부품 소재 기술 개발이 필요함 플렉서블 디스플레이 구현을 위한 핵심기술 상세 설명 플라스틱 윈도우 터치센서 박막 봉지층 평면 LCD 및 OLED의 강화유리(고릴라 글래스) 대체 ITO 대신 탄성이 뛰어난 대체 전극 소재 필요 ex) 은나노 와이어, Metal Mesh, 카본, 폴리머 등 유연 전극 TFE 기술 개선 : 각 층의 두께를 줄이고 적층수를 줄이는 기술개발 필요 자료 : 삼성전자 뉴욕 포럼, 대신증권( 14.11), 산업은행 재구성 (장비기술) 플렉서블 디스플레이는 현재 LCD 대비 제조원가가 높은 수준으로, 원가절감을 위하여 플렉서블 디스플레이에 적합한 장비 및 공정 기술이 개발되어 적용될 것으로 전망됨 - 현재는 유기 발광층 형성에 유기재료를 기화시켜 기판에 증착시키는 방식이 사용되고 있으나, 향후 유기재료를 용액화시킨 후 프린팅하는 공정 기술의 개발로 제조원가를 절감할 수 있을 것임 용액형 공정은 기존의 기화방식 대비 재료 사용의 효율성을 높이고, 초기 설비투자 비용도 낮출 수 있음 53

은나노 와이어, Metal Mesh, 카본, 폴리머 등 유연 전극 TFE 기술 개선 : 각 층의 두께를 줄이고 적층수를 줄이는 기술개발 필요 자료 : 삼성전자 뉴욕 포럼, 대신증권( 14.

16 기 술 이 슈 진공 증착 공정 용액형 공정 자료 : Information Display( 13) 자료 : Information Display( 13) Ⅲ 업계동향 1. 국내 외 업계 동향 국내 기업들은 Curved 단계의 플렉서블 디스플레이를 출시하여 시장을 형성해 가는 중임 -일본, 대만 등의 일부 해외기업들도 플렉서블 디스플레이 생산 관련 파일럿 수준의 기술은 확보한 것으로 보이나, 양산 수준의 기술은 검증되지 않아 제품 생산에는 다소 시간이 소요될 것으로 예상됨 (국내) 국내의 삼성디스플레이와 LG디스플레이는 Curved 단계의 디스플레이 양산 체계를 갖추어 제품 생산중에 있으며, 생산능력 확장에도 지속적으로 투자 하는 등 플렉서블 디스플레이 분야에서도 치열한 경쟁관계를 형성할 것으로 전망됨 54

파일럿 수준의 기술은 확보한 것으로 보이나, 양산 수준의 기술은 검증되지 않아 제품 생산에는 다소 시간이 소요될 것으로 예상됨 (국내) 국내의 삼성디스플레이와 LG디스플레이는

17 회사 라인 기판 삼성 디스 플레이 LG 디스 플레이 국내 디스플레이 기업 OLED 생산라인 현황 TFT Backplane 유기 발광층(OLED) 생산 능력 세대 글래스 글래스 OLED TFT 세대 크기(mm) 크기(mm) 구조 [천장] Chonan A1 Glass 4 730x920 LTPS 4(1/2) 730x460 RGB 50 양산 Tangjung A2 상태 Glass x1500 LTPS 5.5(1/4) 650X750 RGB 108 양산 PI x1500 LTPS 5.5(1/4) 650X750 RGB 15 양산 9 양산 Tangjung A3 PI x1850 LTPS 6(1/2) 1500x925 RGB 15 양산 Paju E2 PI x920 LTPS 4(1/2) 2200x1250 RGB 6 양산 8 양산 Paju E3 Glass x2500 Oxide 8(1/2) 2200x 양산 WRGB Paju E4 Glass x 양산 Gumi E5 PI x1850 LTPS 6(1/2) 750x1850 RGB 15 계획 주 : 1) 음영부분은 플렉서블 디스플레이 생산라인 2) 유기 발광층의 증착라인은 TFT Backplane을 (1/2) 또는 (1/4) 크기로 절단하여 증착 자료 : 유비산업리서치( 15), 디지털데일리 재인용, 산업은행 재구성 - 삼성디스플레이는 강력한 Captive Market을 바탕으로 5.5세대 A2라인과 6세대 A3라인에서 플렉서블 디스플레이를 생산중임 15) 생산능력 확장을 위해 A2라인의 평면 OLED 디스플레이 생산시설 일부를 플렉서블 디스플레이 생산시설로 전환할 예정인 것으로 알려짐 - LG디스플레이는 4.5세대 파주 E2라인에서 LG전자의 G 플렉스 및 애플의 아이워치용 플렉서블 디스플레이를 생산하고 있으며, 구미에 플렉서블 디스플레이 생산용 6세대 E5라인을 증설할 예정임 - 향후 부품 소재, 장비, 공정기술 등이 확보될 경우 현재의 생산 라인에서 Rollable 및 Foldable 단계의 플렉서블 디스플레이도 생산 가능함 15) 디스플레이 생산라인의 세대는 사용하는 기판의 크기를 의미하며, 5.5세대 라인은 mm 2, 6세대 라인은 mm 2 크기의 기판을 사용함 55

5 730x920 LTPS 4(1/2) 2200x1250 RGB 6 양산 8 양산 Paju E3 Glass 8 2200x2500 Oxide 8(1/2) 2200x1250 8 양산 WRGB Paju E4 Glass 8 2200x2500 26 양산 Gumi E5 PI 6 1500x1850 LTPS 6(1/2) 750x1850 RGB 15 계획 주 : 1)

18 기 술 이 슈 (해외) 일본, 대만의 디스플레이 기업들은 플렉서블 디스플레이 생산공장 건설에 투자 예정인 것으로 보이며, 상대적으로 기술적 성숙도가 낮은 중국의 기업들은 플렉서블 디스플레이에 앞서 평면 OLED 기술확보에 주력할 것으로 예상됨 - 일본 기업들은 플렉서블 디스플레이 양산경험은 적으나, 이를 위한 원천기술 확보 측면에서 강점이 있고 소형 디스플레이에서 경쟁력을 보유하고 있어, 양산 체계를 확보할 가능성이 높을 것으로 예상됨 중소형 디스플레이를 생산하는 JOLED 16), JDI 17) 가 각각 4세대, 6세대 크기의 플렉서블 디스플레이에 투자 검토 중인 것으로 알려짐 - 대만의 AUO는 플렉서블 디스플레이 시제품을 전시회 등을 통해서 선보이는 등 관련 기술은 보유한 것으로 보이며, 6세대 플렉서블 디스플레이에 투자 검토 중인 것으로 보임 - 중국 BOE, CSOT, Truly, Visionox 등의 기업들은 평면 OLED 생산라인에 투자 중이거나 예정에 있으며, OLED 분야에서도 아직 기술확보가 부족한 상황으로 플렉서블 디스플레이 생산기술 확보에는 다소 시간이 소요될 것으로 예상됨 16) OLED 디스플레이를 전문으로 생산하기 위해 15년 설립된 기업으로, 일본의 민관공동투자 펀드인 일본산업혁신기구와 Sony, Panasonic이 합작하여 설립 17) Japan Display, 일본산업혁신기구, Sony, Hitachi, Toshiba가 합작하여 12년 중소형 디스플레이 부문을 통합해 설립한 기업 56

관련 기술은 보유한 것으로 보이며, 6세대 플렉서블 디스플레이에 투자 검토 중인 것으로 보임 - 중국 BOE, CSOT, Truly, Visionox 등의 기업들은 평면 OLED 생산라인에 투자 중이거나 예정에 있으며, OLED 분야에서도 아직 기술확보가 부족한 상황으로 플렉서블 디스플레이 생산기술 확보에는 다소 시간이 소요될

19 해외 주요 디스플레이 기업 OLED 생산라인 투자전망 업체명 Factory 세대 Backplane 양산 기기 Flexible 여부 Capa 양산 (천장/ 타입 월) 장비 발주 Truly Truly Huizhoi AMOLED 4 LTPS Mobile Rigid MP 12 Apr-15 Oct-16 Visionox Visionox Kunshan LTPS Mobile Rigid MP 10 Sep-15 Oct-16 CPT CPT-TG Fujian 1 4 a-si/oxide Mobile Rigid MP 30 Oct-15 Dec-16 JOLED JOLED Pilot 1 6 LTPS Mobile Rigid/Flex Pilot 10 Nov-15 Aug-17 CSOT Wuhan T3 OLED 6 LTPS Mobile Rigid Pilot 3 Dec-15 Oct-17 CSOT Shenzen T2 OLED 8 Oxide TV Rigid R&D 4 Dec-15 Mar-17 BOE BOE B7 AMOLED 6 LTPS Mobile Rigid MP 10 Jan-16 Jul-17 Innolux TPO Hinshcu LTPS Mobile Rigid MP 16 Jan-16 Apr-17 Sharp Kameyama AMOLED 6 LTPS Mobile Rigid Pilot 4 Jan-16 Jan-17 Plastic Logic Zelenograd Russia 5 OTFT Mobile Flexible MP 5 Jan-16 Mar-17 JDI TMD Ishikawa AMOLED 4 LTPS Mobile Rigid/Flex MP 10 Feb-16 Feb-17 Ortus Saitama 2 4 a-si Mobile Rigid MP 15 Feb-16 Apr-17 AUO FVO Kunshan AMOLED 6 LTPS Mobile Rigid/Flex MP 15 Mar-16 May-17 BOE BOE B6 AMOLED 5.5 LTPS Mobile Rigid MP 22 Mar-16 Apr-17 AIV-BEX AIV Henan 4 Oxide Mobile Rigid MP 20 Apr-16 Apr-17 Foxconn Kaosiung Foxconn 6 LTPS Mobile Rigid/Flex Pilot 4 Apr-16 May-17 AMOLED Tianma TNM Shanghai AMOLED LTPS Mobile Rigid MP 15 Jun-16 Jul-17 AUO Tiachung G6 AMOLED 6 Oxide TV Rigid MP 30 Jul-16 Aug-17 Tianma TNM Zouling Wuhan AMOLED 주 : 음영부분은 플렉서블 디스플레이 생산공장 투자전망 자료 : KTB투자증권( 15. 3) 가동 6 LTPS Mobile Rigid MP 3 Jul-16 Aug-17 57

Mobile Rigid Pilot 3 Dec-15 Oct-17 CSOT Shenzen T2 OLED 8 Oxide TV Rigid R&D 4 Dec-15 Mar-17 BOE BOE B7 AMOLED 6 LTPS Mobile Rigid MP 10 Jan-16 Jul-17 Innolux TPO Hinshcu 1 3.

20 기 술 이 슈 2. 시장전망 15년 삼성의 갤럭시 S6 엣지의 출시로 플렉서블 디스플레이 시장의 본격적인 개화가 이루어진 것으로 판단되며, 시장조사 전문기관인 display Search에 따르면 연평균 48%의 급격한 시장성장이 이루어질 것으로 전망됨 - 플렉서블 디스플레이 시장규모는 매출액 기준 15년 24억달러 수준에서 21년 209억달러 규모로 성장할 것으로 전망됨 동기간 출하량 기준으로는 15년 0.5억대에서 21년 4.9억대로 성장할 것으로 전망됨 플렉서블 디스플레이 시장전망 (단위 : 백만달러, 백만대) 연도 매출액 출하량 , , , , , , , 자료 : Display Search( 15), TDB 재인용, 산업은행 재구성 58

이루어질 것으로 전망됨 - 플렉서블 디스플레이 시장규모는 매출액 기준 15년 24억달러 수준에서 21년 209억달러 규모로 성장할 것으로 전망됨 동기간 출하량 기준으로는 15년 0.5억대에서 21년 4.

21 - 플렉서블 디스플레이의 형태는 초기 Curved, Flat 18) 형태가 비중이 높으나 점차 Foldable 형태의 비중이 확대될 전망임 Flat 형태의 플렉서블 디스플레이는 가볍고, 깨지지 않는 특성으로 기존 평판 디스플레이 분야를 일부 대체할 것으로 전망됨 플렉서블 디스플레이 형태별 시장 전망 자료 : IHS( 15), TDB 재인용 Ⅳ 시사점 플렉서블 디스플레이는 현재 1세대의 태동기 플렉서블 디스플레이는 기술적 성숙도에 비해서 시장의 기대치가 높은 거품기 (Peak of Inflated Expectations) 단계에 있으며, 생산성 안정기(Plateau of Productivity)에 접어들기 위해서는 약 5~10년의 기간이 소요될 것으로 전망됨 19) 18) 업계 내에서는 형태적으로는 휘어져 있지 않으나, PI 기판을 사용한 Flat 형태도 플렉서블 디스플레이의 한 종류로 인식하고 있으며, Unbreakable 디스플레이로 구분되기도 함 19) 미국의 시장조사 전문기관인 Gartner의 Hype Cycle은 기술의 성숙도를 5단계로 표현하는 시각적 도구로, 이 중 거품기(Peak of Inflated Expectations)는 대중의 관심도가 정점에 이른 상태에서 일부의 성공 사례와 다수의 실패 사례가 나타나는 단계를 의미함 59

22 기 술 이 슈 - 현재의 플렉서블 디스플레이는 Curved 단계의 기술로, 완전한 플렉서블 형태라고 할 수 있는 Rollable, Foldable 단계에 이르기 위해서는 기술적으로 해결해야 할 과제들이 많은 상태임 -또한, Foldable 등의 플렉서블 IT 기기가 출현하기 위해서는 디스 플레이 외에 배터리, 회로기판 등 주요 부품의 플렉서블화를 위한 기술개발도 병행해서 이루어져야 할 것임 Hype Cycle for Mobile Devices Technologies 자료 : Gartner( 15) 플렉서블 디스플레이 분야에 다양한 시장 참여자의 유인 필요 국내 디스플레이 기업들은 주로 모기업인 삼성전자, LG전자를 통해서 제품을 출시하고 있으나, 향후 플렉서블 디스플레이 시장 확대를 위해서는 국내 외 전자 기업들과의 연계를 통해 다양한 플렉서블 IT 기기의 개발이 필요할 것임 -특히, IT 업계의 선도기업인 애플의 플렉서블 디스플레이 채택 시기에 따라 시장의 성장 속도에 미칠 영향이 클 것으로 예상됨 애플은 아이워치에 LG디스플레이의 플렉서블 디스플레이를 적용하여 반향을 일으켰으며, 차기 아이폰 모델에 플렉서블 디스플레이 적용 가능성도 제기되고 있음 60

23 상업화 성공을 위해서는 전방산업의 기업들과 협업을 통해 소비자를 만족시키는 제품의 개발이 필요 디스플레이 업계가 전방산업의 기업들과 연계하여 기술의 장점을 부각시키면서 소비자에게 차별화된 기능을 제공하는 제품의 개발이 필요하며, 그에 따라 향후 플렉서블 디스플레이가 주요 기술로 부상할 수 있을지 여부가 결정될 것으로 예상됨 - Rollable, Foldable 단계의 디스플레이가 적용된 완제품이 소비자에게 공간 활용성, 휴대성 등에서 평면 디스플레이와 차별화된 기능 및 편의성 등을 제공해야 기술의 가치를 인정받고 주요 디스플레이 기술로 발전할 수 있을 것임 과거 3D TV의 경우 디스플레이 기술 자체만으로 3D를 구현할 수 있는 만큼 상업화 성공을 기대했으나, 소비자를 만족시킬 수 있는 양질의 컨텐츠가 부족하여 시장이 정체되어 있는 상황임 디스플레이 시장과 함께 부품 소재 분야의 동반성장 기회 플렉서블 디스플레이는 생산기술이 아직 확고히 정립되지 않은 상황으로, 일본 대비 경쟁력이 다소 미흡한 부품 소재 분야의 국내 기업들이 선제적으로 기술을 개발하여 동반성장 할 수 있는 기회가 존재함 - 플렉서블 디스플레이 분야는 국내 기업들이 선도하고 있는 상황이나 부품 소재 분야는 여전히 일본에게 의존하고 있는 부분이 많은 편으로, 이를 국산화 하기 위한 국내 디스플레이-부품 소재 산업 기업들의 협력과 노력이 필요함 핵심소재인 PI의 경우 삼성디스플레이와 LG디스플레이 모두 일본의 소재 기업들로부터 공급받고 있는 상황이며, 이러한 부분에서 국내 부품 소재 기업들이 기술을 개발하여 국산화하는 등 동반성장 할 수 있는 기회의 마련이 필요함 61

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.......... ...... 28.. .... Industrial Trend Industrial Trend > Part. Set (2013.10.30) 24 2013 NOV DEC. vol. 28 (2013.11.05) (2013.11.15) Display Focus 25 Industrial Trend (2013.11.22) 26 2013 NOV DEC. vol. 28 (2013.11.28) (2013.11.25)