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1 4 세대급( mm2) HDTV용능동구동형 OLED 기술개발에관한산업분석 ( 최종보고서) 산업자원부 -1-

2 제출문 산업자원부장관 귀하 본보고서를 4 세대급( mm2) HDTV용능동구동형 OLED 개발 에관한기술개발 ( 개발기간 : ~ ) 의산업분석을위한연구기획사업최종보고서로제출합니다 기술기획위원회명 : OLED 기술기획위원회 위원장 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 위원 : 이창희문대규도이미양중환한창욱이찬재최준후김광교황창훈김영민우형석이상진 -2-

3 요약문 I. 목적 본기획보고서는차세대성장동력산업 - 디스플레이분야에서가장성장가능성이 높은 OLED ( 일명, 유기 EL 디스플레이) 의가격및성능을획기적으로향상시켜우 리나라가 OLED 세계 1 위를차지하는것을목표로 4 세대급 ( mm2) HDTV용 능동구동형 OLED 개발에대한기술성, 성공가능성및시장성을분석하고, 구체적 인연구개발과제및연구방법과내용을기획하는것을목표로한다. 본개발사업 은휴대폰디스플레이급의양산에머물고있는 OLED 디스플레이를평판디스플레 이산업의중심적인위치에있는 40" 급 HDTV까지로확대하는기술개발로서우리나 라 OLED 산업의경쟁력을세계최고수준으로올리는데결정적인기여를할것이 다. II. 내용및범위 OLED는기존의 LCD 대비시야각, 동화상구현능력, 저소비전력, 얇고가벼운 panel구현등대형 TV 를구현하기위한많은장점을가지고있으나, 시장경쟁력을확보하기위해서는 TFT-LCD 와경쟁할수있는가격경쟁력을가져야한다. 기본적으로 OLED는 LCD 대비부품수를줄일수있어, 동일수율가정시재료비부분에서이론적으로우위에있으나 panel cost 부분에서경쟁력을확보하기위해서는기판대형화가필수적이다. 기판대형화를위해서는 OLED를구동하는 AM TFT 기판공정의대형화와그위에형성되는 OLED 공정의대형화가필요하다. OLED를구동할수있는 AM 기판으로써는높은 TFT 신뢰성과전하이동도를갖는 Excimer laser 결정화를기반으로하는저온 poly Si TFT (LTPS TFT) 가전류를흘려야구동되는 OLED 특성상가장적합한것으로알려져있지만 Laser beam 길이의한계로현재 20" 급정도구현에머물러있기때문에 40인치급이상의 LTPS를개발하기위해서는대면적고균일레이저결정화방식의개발이필수적이다. 그리고 Laser-based LTPS TFT 이외에가능한 AM 기판기술로는 Non-laser based LTPS 기술과 LCD에서널리사용되고있는 a-si TFT 기술등이있지만많은기술적인문제점을극복해야한다. -3-

4 Non-laser based LTPS 기술은 Laser를사용하지않고열에의해서결정화하는방식으로기판대형화및 LTPS TFT 신뢰성의장점이있다. 그러나 laser based LPTS 대비다소고온공정이필요하여온도균일도, 내열기판개발및기판변형방지를위한공정등이필요하다. a-si TFT는낮은전하이동도로개구율구현자체가어려워그동안기본적으로채용이불가능하였으나최근재료의효율증가및전면발광기술개발로인해가능성이높아지고있다. 그러나전압구동하는 LCD와달리전류구동인 OLED에서는높은신뢰성을가지는 a-si TFT 개발및단순한보상회로개발이필수적이다. OLED 화소형성기술로는진공증착법이소자성능의최적화에가장적합하나 Shadow Mask를사용하는관계로고해상도구현및 Shadow Mask가중력에의해처지는문제로대형적용에한계가있다. 따라서 OLED 대면적화를위해서는대면적, 고균일, 고해상도진공증착공정개발이필요하다. 기타방법으로는 solution based Ink-Jet 기술, Laser induced thermal imaging (LITI) 기술, White OLEO+Color filter, Mono OLEO+Color Changing Medium (CCM) 에등이개발되고있다. Solution based Ink-Jet 기술은공정이단순하고대형화에유리하나 solution based 저분자 OLED나고분자 OLED에한정되고적층을통한 OLED device 최적화에한계가있어재료성능향상이선행되어야한다. LITI 기술은고분자, 저분자, 고분자/ 저분자 hybrid 등재료선택폭이넓으며적층구조가가능한장점이있으나대형설비및 donor film 개발이필요하다. White OLEO+C/F 및 CCM 기술은구현이비교적용이한장점이있으나 cost up, 고소비전력, 색재현성제한등의단점을극복하기위한 3파장고효율 white 재료, 광학설계기술개발등이필요하다. 또한 OLED 대면적화를위해서는 thin encapsulation 기술및구동회로, 화소회로, 구동 IC 개발, 고저항배선기술개발등이필요하다. -4-

5 AMOELD 제품화가가능한수준의 TFT 라인은대규모투자가이뤄져야만하는사업이므로 AMOLED 기판선정은매우신중하게결정될필요가있으며, poly-si기판과아울러 a-si TFT 기판이병렬로추진되어같이검토되고비교될수있어야만가장현실적인평가가이뤄질것으로예상된다. 따라서다음과같이가장유망한 3 가지과제를체계적으로추진하는것이바람직하다. 이를통해 4 세대급 ( mm2 ) 양산기술과주요핵심기술을확보하고, 가장가격경쟁력이높은 40인치급이상 HDTV용 OLED를 5 년 [1 단계 (3 년), 2 단계 (2 년)] 의연구기간안에개발한다. 본과제의주요연구내용은다음과같다. (1) 레이저결정화방식에의한 4세대급 HDTV용 AM-OLED 개발 o Laser 결정화방식에의한대면적, 고균일도 LTPS기술개발 o 저 Mask 공정개발: 5-Mask PMOS 공정기술개발 o 양산및수율확보기술개발및 panel 신뢰성확보기술개발 o 대면적전원배선설계 Tool 개발및저저항배선기술개발 o 공정안정성확보기술개발: Inter-contamination 방지용보호막, Adhesion 개선, 패턴성확보, 열적안정성확보 o 4 세대급증착기술개발: 휘도불균일도(in 40") < 20%, 근접화소간불균일도 (±3%) o 4 세대급봉지기술개발: 봉지수명> 30,000 시간(in 40") o TV급적용을위한장수명물질및 OLED 소자구조적용 - Red 수명(30% 감소) : >20,000 시간@l,000nit - Green 수명(30% 감소) : >20,000 시간@2,000nit - Blue 수명(30% 감소) : >20,000 시간@500nit - RGB 평균효율 6 Im/W이상효율달성 o Data Driver IC 개발 : -R/G/B 독립감마제어 -10bit gray 구현 o 화질개선구동법개발 : - 잔상최소화(<3sec. after 2Hr) -motion blur free 구동 - TFT 및OLED 열화방지구동법 o Integration 기술개발 : >40" -5-

6 (2) Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM-OLED Module 개발 o 40" HD급신기술 TFT AM-OLED TV Module 개발 o Non-Laser 방식고균일도 TFT 형성기술개발 : Vth(in 40") < ±0.3V o TFT 신뢰성확보: 실구동 Full White 조건 20,000h 구동에따른전류변화 <10% Pixel 구동 TFT 기술확보 o Pixel 보상회로개발 : 불균일도 <20% o IR drop 해결기술개발 : 불균일도 <20% o 저 Mask 공정개발 : 5-mask 공정기술개발 o 1단계에서선정된 OLED 공정기준 730x920 설비및공정개발 o Full White 구동 20,000h 수명확보를위한장수명물질발굴및구조개발: White 500nit 구동조건 RGB 재료수명 >20,000h확보 o 저원가 40" HD급 AM-OLED Panel 제작및 Module 개발 (3) a-si TFT 기판을이용한 4세대급 HDTV용저원가 Solution-Based AMOLED 개발 o 40" HD급 AMOLED Module개발및 a-si TFT 설계및 P.A개발 o Super a-si TFT개발및 Novel driving기법을통한 Stability 확보: - Full White 동작조건에서 10시간 Aging후 TFT Current 감소율: < 0.5% - 동화상누적 2만시간후 TFT Current 감소 : < 10% o 저저항 Metal Bus Line P.A 개발 ( 휘도불균일도 < 20% ) o 730x920 Glass Size에서 Solution Base 유기EL R.G.B Color Patterning기술확 보 o OLED 요소기술개발 - 고효율장수명 Solution Processable 재료및 Ink Formulation기술 효율 : R(10cd/A), G(20cd/A), B(10cd/A) 수명 : R( >20k m2), G( >20k m2), B( >20k m2) - 저원가/ 고신뢰성봉지기술개발 (3 만시간) o AMOLED용 TFT 기판검사기술개발 * a-si TFT Mobility 및 Stability개선 -6-

7 Ⅲ. 결론 다른디스플레이에비해소비전력, 경량박형, 응답속도, 시야각등에서뚜렷한강 점을갖고있고, 시장성장률이가장높은차세대디스플레이인 OLED에서우리나 라가월등한가격경쟁력을확보하고세계 1위를차지하기위해 5년의연구기간으 로 40" 이상의대형 HDTV용 AMOLED 를개발하는것이시급하다. 본과제에서목표 로하는 1 cm두께정도의 40" 급 HDTV용 OLED개발은가장이상적인차세대대면 적평판디스플레이의출현을의미하며, 휴대폰급의소형디스플레이수준에머물고 있는 OLED 관련기술수준을획기적으로발전시키면서한국이세계디스플레이산 업의선두를계속유지하고, 관련분야의새로운시장을창출하는데지름길이될것 으로보인다. 본과제의목표는현재의국내 OLED 산업인프라를고려하면달성하는것이쉽지 않은상당히도전적인것이나정부의적극적인지원아래국내산학연이체계적인 연구개발을하면충분히목표를달성할것으로예상한다. 본과제의목표를달성 하기위해서는현재의기술적인한계를극복할수있는새로운 TFT 기술 ( 저가격 고균일 LTPS, Non-laser 방식의 고이동동 Si-TFT, a-si TFT), 고효율ㆍ장수명 OLED 재료및소자구조, 대면적ㆍ저가격화소형성기술 ( 진공증착기술, 용액공 정등), 봉지기술등을개발해야한다. -7-

8 OLED의가격경쟁력을확보하기위해필수적인대면적화기술에는여러가지접근 방법이있으나기술성, 성공가능성, 시장성측면에서각각의장단점이있어서서로 우열을가리기가힘들기때문에다음과같이가장유망한 3가지중과제를추진한 다. 이를통해 4 세대급 (730x920 mm2) 양산기술과주요핵심기술을확보하고, 가장 가격경쟁력이높은 40인치급이상 HDTV용 OLED를 5 년 [1 단계 (3 년), 2 단계 (2 년)] 의연구기간안에개발하고자한다. (1) 레이저결정화방식에의한 4세대급 HDTV용 AM-OLED개발 (2) Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM-OLED Module 개발 (3) a-si TFT 기판을이용한 4세대급 HDTV용저원가 Solution Based AMOLED 개발 -8-

9 목 차 1. 서론 1.1 해당산업의특성 1.2 산업의기술ㆍ경제적위치 1.3 기획의범위및세부내용 1.4 추진체계 1.5 방법론 1.6 추진일정 2. 산업환경분석 2.1 산업구조분석 2.2 시장환경분석 세계시장규모 국내시장규모 향후시장전망 2.3 연구개발인프라분석 국내제조업체현황및연구기반현황 정부지원정책현황 2.4 향후산업동향과정책방향 3. 기술분석 3.1 기술동향 국내기술개발동향 선진국의기술개발동향 3.2 기술로드맵 3.3 특허로드맵 -9-

10 세부기술내용세부기술선정기준 4. 추진계획 4.1 추진전략 4.2 단계별추진대상과제 4.3 예산소요계획 총소요자금 대상과제별소요자금 4.4 인력투입계획 5. 기술개발효과 5.1 기술적효과 5.2 경제적효과 5.3 전략적효과 6. 결론 6.1 과제선정논리 6.2 공고내용작성 총괄과제의목표및내용 세부과제의목표및내용 도출세부과제의개발일정계획 7. 기술기획위원회명단 8. 참고문헌 -10-

11 1. 서론 현대의정보화사회에서사람들은정보를습득표현하는방법으로빛을이용한다. 빛을이용한정보들의표현방법은점진적으로발전을거듭하여시간과장소의제한없이문자, 음성, 화상등의정보를주고받을수있는것이현대의고도화된정보화사회이다. 이렇듯빛을이용한정보표시장치의중요성은급격히증가하고있는추세이다. 그리고특히, 이동통신단말기, PDA 및 WebPad 등의휴대형정보기기단말기의수요가증가되면서각종정보를표시하는디스플레이에대한개발이활발해지고있다. 그리고최근에세계의반도체시장은점차포화되어가는반면에새로운디스플레이의개발및실용화에힘입어디스플레이시장이반도체시장을앞지를것이라는전망도나오고있다. 이러한표시장치는 1940년대에출시된 CRT (Cathode Ray Tube) 를시발점으로발전을거듭하여왔고, 이제는인간공학적, 환경친화적, 고기능화등에부합할수있는평판디스플레이로점차비중이옮겨가고있는추세이다. 이러한평판디스플레이의대표적인것으로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), FED(Field Emission Display), OLED(Organic Lighting Emitting Diode Display) 등이있다. -11-

12 LCD는소형디스플레이로출발하여 20" 이하의노트북, 모니터시장에서전통적인 CRT시장을빠르게대체해나가고있으며최근에는 30" 급이상의 TV시장에진입해가고있는추세이다. 또한 LCD는이동전화용디스플레이를비롯한소형디스플레이시장의주력제품으로최선두를달리고있다. LCD는최근 10년사이급격히신뢰도가높아진 a-si TFT 기술인프라와포토공정, 칼라필터를이용한고정세, 고화질화에유리한고지를점령하고있다. 그러나근본적으로자체발광소자가아닌별도의광원을필요로하는수광형소자이고, 시야각, 응답속도, 대조비등에서기술적한계를가지고있다. 최근 30" 급이상의대형화시도가이뤄지고있고 HDTV용으로의시장진입을시도하고있는데여기에도많은문제점을안고있다. LCD는대형화할수록많은수의 CCFL (Cold Cathode Fluorescent Light) Back light를사용하여야하기때문에소비전력의부담이급격히증가하기시작하여 CRT나 PDP와유사한정도의전력사용을감수해야하는문제가남아있다. 두께또한 8~9Cm로 PDP와유사한정도여서진정한벽걸이형이라고하기는어려운형편이다. PDP는 32" 급으로부터 70" 이상까지의대형디스플레이시장에진입하여양산판매되고있으며 LG 전자, 삼성SDI 등국내업체들의경우초기투자의부담을벗고단기간내에흑자전환을이룰시점을눈앞에두고있다. PDP는시야각과응답속도에서 LCD보다도좋은특성을가지고있으나크기의소형화가어렵고생산단가가비싸다는단점을가지고있다. 또한아직까지는장수명화가확립되지않았다는단점을갖고있다. 모듈두께가약 10cm 정도로 LCD모듈보다두꺼우며 40" 급 TV Set 의무게가약 40kg 이상이기때문에벽걸이형 TV로사용하기에는많은문제점을안고있어진정한의미의벽걸이형디스플레이로불리기는어렵다고하겠다. 그리고소비전력은계속하여개선되어가고있기는하지만여전히약 300W 이상으로기존의디스플레이가운데가장높은실정이고이런추세는계속될가능성이높다. FED는이론적인성능이실현된다면가장 TV 용도에적합한평판디스플레이(FPD ; Flat Panel Display) 인것은분명하다. 소비전력, 응답속도( 동영상표시성능) 에서는 2007년경에 TFT-LCD 를능가할것이라는전망이나오고있는정도이다. 최근 CNT (Carbon Nano-Tube) Tip을사용한 30" 급대면적시제품이만들어지기도하였다. 그러나아직은수명과화질의균일성을해결하는것이상용화의열쇠가될것으로보인다. FED의디스플레이로서의성능은 2007년경에거의확립될전망이지만시장에보급될것인지는 TFT-LCD 와의가격경쟁에달려있다고전망된다. -12-

13 ELD는크게 PELD(Powder Electroluminescent Display), TF ELD(Thin Film Electroluminescent Display), OLED(Organic Light Emitting Diode Display) 의세종류로구분할수있다. 이중에서 OLED는 LCD와달리자체발광형이므로백라이트가필요없어서훨씬얇게만들수있고, 소비전력이낮다[ 그림 1-1]. 소비전력을실제 30" 급 TV의현수준에서비교해보면 PDP는약 260W, CRT는약 200~250W, LCD는약 150W 정도의전력이필요하지만 OLED의경우는최대 75W 이하의전력이면충분할것으로예상된다. 따라서전국의가구수를약천만이라고가정하고모든가수에서 LCD TV 대신 OLED TV를사용할경우 0.75GW의전력이절약될수있다. 이는원자력발전 1기또는중형화력발전 1기의발전용량과맞먹는전력이므로대화면 OLED의개발은국가적인에너지절약및환경보호측면에서도큰의미가있음을알수있다. 또한 OLED는 15V 이하의저전압구동, 높은휘도와효율, 10μs 이하의빠른응답속도그리고 170 이상의넓은시야각등의많은장점을가지고있다. 그리고 OLED는그기본구조가간단하여제작이용이하고궁극적으로두께 1mm 이하의초박형, 초경량디스플레이제작이가능하므로진정한의미의벽걸이형 TV의구현이가능하다. 따라서 OLED는 LCD와 PDP의단점을극복할수있는새로운평판디스플레이로써전세계적으로활발한연구가진행되고있으며 LCD, PDP에이어서평판디스플레이의또하나의주류로부각되고있다. -13-

14 [ 그림 1-1] OLED와 LCD 의구조 ( 위) 및시야각과반응속도비교 ( 아래) OLED가가장유망한차세대평판디스플레이로각광을받으면서전세계적으로 100여개의업체가 OLED 개발에나서고있어서최근에들어발광효율과수명이크게향상되고있고, 양산공정기술이급속히발전하고있다. 현재 20인치급의대면적 OLED 시제품까지발표되고있다. 대표적인 OLED 시제품을연도별로 [ 그림 1-2] 에나타냈다. 우리나라의경우삼성SDI ( 삼성OLED) 에서세계에서 2번째로양산을시작하였으며현재휴대폰용 OLED 생산에있어서세계최고의양산수율을내고있다그리고 LG 전자, 코오롱, 네스디스플레이등에서적극적인생산투자를하고있고, LG필립스 LCD, 삼성전자, 현대LCD, 대우일렉트로닉스등에서활발한연구개발투자를하고있어서, 정부의적극적인연구개발지원이추가된다면향후세계 1 위확보가능성이높다. -14-

15 [ 그림 1-2] OLED 시제품개발현황 최근멀티미디어정보화사회로의진진에따른휴대폰, 디지털 TV 등디지털정보 기기의수요가급속히늘고있으며 OLED 디스플레이는현재휴대폰에사용되기시 작하면서본격적으로시장이형성되고있다. 시장조사기관인 SRI에서 2003년에예 측한자료에의하면 OLED 시장은 2003년부터 2009년까지연평균 56% 이상의높 은성장률을보일것으로전망되고있다 [ 그림 1-3]. 시장규모는 2009년에약 31.29억달러로전체평판디스플레이사장의 4% 이상을차지할것으로전망되고 있다. 그러나이예측은소형디스플레이용 OLED의수요에근거를두고있어서 향후대화면 TV용 OLED가개발되면시장규모가이예측보다훨씬크게증가할것 이다. -15-

16 [ 그림 1-3] OLED 세계시장전망단위: 백만달러, 자료: SRI 2003 [ 표 1-1] OLED 세계생산전망 -16-

17 1.1 해당산업의특성 21세기는언제어디서나항상정보를주고받을수있는정보화시대이고반도체기 술의급격한발달로대량의정보를저장할수있게됨에따라각종정보를표시할 수있는디스플레이의발달은필연적이라고할수있다. 디스플레이의초창기부터오늘날까지주종을이루는 CRT(Cathode Ray Tube) 는 화면의대각선길이에비하여부피가크고무겁다는단점이있기때문에 40" 이상의 대화면디스플레이로는적합하지않고, PC 와그주변기기, 휴대전화, PDA 등으로 불리는휴대형통신기기, 인터넷접속기능과문자정보수신기능을부가시킨 AV기기 와같은다양한정보표시디스플레이로서도적합하지못하다. 이러한 CRT의단점을해결하기위하여개발된평판디스플레이중 40" 이상의대화면 용으로는 PDP (Plasma Display Panel) 가 40" 이하에서는 LCD (Liquid Crystal Display) 가가장많이사용되고있다. 이중에서 LCD는가볍고다른평판디스플레 이에비하여상대적으로전력의소모가작다는장점이있어앞으로도상당기간강 세를유지할것으로판단된다. 그러나 LCD는자체발광소자가아니라 Backlight를 이용하는수광소자이기때문에밝기와시야각에문제가있으며응답속도가느리기 때문에고화질의동화상구현이어렵다는단점을가지고있다. LCD의지속적인진 보에도불구하고근본적인단점은완전히극복되지못하고있기때문에새로운평 판디스플레이를개발하려는연구가전세계적으로활발하게전개되었다. 이러한평판디스플레이중에서오늘날가장각광받고있으며상용화단계에근접한 것은 OLED 이다. OLED 는자체발광, 고속응답, 광시야각, 초박형, 고화질, 내구성, 넓은동작온도범위등디스플레이로서필요한모든요소를갖추고있어 LCD 등과 차별화된가장이상적인디스플레이로각광을받고있다. -17-

18 OLED 디스플레이는기술발전속도와시장진입이가장빠른디스플레이기술이다. 본격적인 OLED 연구는 1987년에코닥사의 C.W.Tang 등이정공수송층과전자수송층으로구성된이층구조의박막형 OLED 소자를제작하여구동전압이 10V 이하로낮아지고, 휘도가 1000cd/ m2이상으로향상되는획기적인결과를발표하면서시작되었다. 이어서 1989년에 C.W.Tang 등이 OLED의다색화가능성을제시한이후전세계적으로연구가활발히진행되기시작하였다. 그이후로 OLED소자의구조를개선하여휘도와효율을향상시키려는연구와전극물질을개발하여구동전압을낮추려는연구가활발하게진행되었다. 또한화학적으로안정되고열에강할뿐만아니라적ㆍ녹ㆍ청색의색순도가좋은유기물질을개발하려는연구가함께진행되었다. 이와같은연구결과로 1987년이후 OLED 효율은약 80 배, 수명은약 100 배이상으로기술이빠르게발전하였다. '87 년 : OLED 소자효율 Im/W, 소자수명 시간 '03 년 : OLED 소자효율 - 80 Im/W, 소자수명 - 30,000 시간이상또한 1987년최초개발이후 10년이내에단색 OLED 디스플레이가양산되기시작했고,15년이내총천연색 20 인치시제품이개발되었다. '87년적층 OLED 소자최초발표 (Eastman Kodak) '97년단색 OLED 최초양산 ( 일본, Pioneer), '03년 20인치총천연색 OLED 시제품개발 ( 대만, ID Tech) 아래의그림은 OLED 의기술적인발전을간단하게정리한것이다. -18-

19 [ 그림 1-4] OLED 기술의역사 OLED는구동방식에따라 PM(Passive Matrix) OLED와 AM (Active Matrix) OLED 로구분할수있다. PM OLED는양극과음극의교차되는부분이 OLED화소를형성하는순한구조로되어있고, AM OLED는각화소에 TFT가있는구조로되어있다. PM OLED는짧은시간동안선택된 OLED 화소를높은휘도로발광하도록하므로해상도가높아지면순간발광휘도가더욱높아져야한다. 따라서소자의열화및전력소모등의단점때문에대면적으로는부적합하다. 이에반해 AM OLED 방식의경우에는낮은전류로구동이가능하여소비전력및표시해상도측면에서유리하다. 그러나 AM OLED의경우폴리실리콘 TFT의불균일성에의한휘도불균일성의문제가있다. 따라서현재회로적으로이러한문제를해결하고있으나앞으로균일한대면적폴리실리콘박막을형성하는공정을개발해야한다. -19-

20 PMOLD 구조 AMOLD구조 [ 그림 1-5] Passive Matrix OLED (PM OLED) 와 Active Matrix OLED (AM OLED) 의구조 -20-

21 또한 OLED는사용하는물질에따라저분자 OLED와고분자 OLED로구분할수있다. 사용하는물질에따라 OLED 제조공정도차이가있는데저분자 OLED의경우진공증착방법을사용하고, 고분자 OLED의경우에는잉크젯프린팅방식을주로사용한다. 현재진공증착방법으로제작되는저분자 OLED 의경우일본한국, 대만을중심으로연구가진행되었고휘도와효율뿐만아니라종합적인기술의향상에의하여한정된분야이기는하지만양산화에성공한상황이다. 그러나고분자 OLED의경우미국과유럽을중심으로연구가진행되고있지만아직양산화단계에는이르지못한실정이다. OLED 산업의특징은시장성장잠재력이크고, 초기투자비용이비교적적다는특징을가지고있어대규모디스플레이업체는물론중소벤처기업의참여도활발하다는점이다. 특히 OLED가가장유망한차세대평판디스플레이로각광을받기시작하면서미국, 유럽, 일본, 한국, 대만뿐만아니라중국까지도적극적으로양산및개발에참여하고있다. 현재 OLED 를양산하고있는나라는일본, 한국, 대만정도이고양산제품도차량탑제용오디오와휴대전화용디스플레이정도로국한되어있다. 그러나아직고해상도를갖는 OLED의경우기술적인문제점으로인하여개발단계에머물러있는실정이기때문에양산화를위한치열한경쟁이진행되고있다. 또한 LCD와같은다른평판디스플레이가가지고있지못한 OLED만의장점을극대화할수있는양방향디스플레이나 Flexible 디스플레이의경우아직도기초연구및개발단계에있기때문에적극적인투자가진행되면원천기술획득에유리할뿐만아니라향후몇년뒤에세계를선도하는기술력을갖출수있다는장점이있다. -21-

22 OLED 산업의또다른특징은아직시장진입초기단계이기때문에시장주도기업이없고전세계적으로주도권경쟁이아주치열하다는점이다. 또한해결해야할과제가아직많고, OLED 기술개발방향도다양하다. 예를들면, 재료측면에서저분자로할것인지또는고분자로할것인지, TFT는 LTPS로할것인지아니면 a-si TFT 로할것인지, Full-color 방식은 RㆍGㆍB 패턴형성방식으로할것인지또는백색 OLED와 color filter 를결합할것인지등다양한방향이있다. 따라서어느한업체가독자적으로주도하기어렵고어느방향으로기술개발을할것인지결정하는데따른위험요소도크기때문에상호보완적기술을보유한업체간전략적제휴또는합작회사설립으로상호시너지효과극대화하고위험요소를분산하고있다. [ 표 1-2] OLED 기업간제휴현황 항목현황비고 합작 o SK Display Corp. (Sanyo + Kodak) o ELDis (Pioneer + Sharp) o TMD(Toshiba + Matsushita) o SNMD ( 삼성SDI + NEC) * o Three-D OLED (Three-Five display + Dupont) o RitDisplay (RiTEK + Intel + Dupont) o IDTech (CMO + IBM Japan) o 모듈 + 소재 o 모듈 + TFT oamtype opmtype o 모듈 o 모듈 o 모듈 + TFT 전략적제휴 o Sanyo + Kodak + ULVAC o CDT + Seiko Epson o UDC + Vitex systems o Sony - UDC o Philips - CDT o Delta Optonics - Dow Chemical o Dupont - UDC o 장치개발 o 소재 + 모듈 o 패키징 o 소재 + 모듈 o 소재 + 모듈 o 소재 o 소재 * 주: SNMD는최근 NEC가철수하고삼성SDI가 100% 의지분을가지고삼성 OLED 로이름을바꾸었음. -22-

23 또한 OLED 는부품ㆍ소재ㆍ장비인프라의중요성이강조되는디스플레이이다. 유기소재및유기물형성기술이 OLED 의성능에있어서가장중요하다. 이에대한원천특허는미국, 유럽, 일본등의선진국에서보유하고있어서향후본격적인 OLED 시장이형성될때많은로열티를지불해야하는상황이올수있다. 따라서우리나라가디스플레이세계 1위를지속적으로유지하기위해서는양산및생산기술의우위를바탕으로핵심응용특허를확보하고, 장기적인관점에서기초기술개발에적극적으로투자를해야한다. 또한우리나라는아직부품ㆍ소재ㆍ장비분야가취약하기때문에거의전적으로수입에의존하고있어서국제적경쟁력확보에어려움이있다. 아직 OLED는시장형성초기단계이므로적극적으로이분야에투자를하면 OLED 부품ㆍ소재ㆍ장비분야에서도세계적인경쟁력을확보할수있고전세계적인 OLED 부품ㆍ소재ㆍ장비공급기지로발전시킬수있다. 따라서 OLED 부품ㆍ소재산업과기반구축에대한적극적인투자및정부의지원이있어야한다. -23-

24 1.2 산업의기술ㆍ경제적위치 OLED 디스플레이는 10여년의짧은연구기간에도불구하고단기간내 R&D 수준에서실용화수준까지도달하였으며연구가가장활발한디스플레이로자리잡고있다. 1996년일본의 Pioneer사는차량의오디오용으로단색 OLED 표시장치를세계최초로개발하고 1997 년에이를상용화하였으며, 1999년에카스테레오용 4색 (64x256) 의 OLED 디스플레이를양산하기시작했다. 그리고최근에는미국 Motorola사와 LG전자등에휴대전화기용 Multi Color OLED 패널을공급하는등가장활발히사업화를진행하고있다. 또한국내의경우삼성OLED( 전신은삼성SDI 와일본 NEC의합작사인 SNMD (Sam sung Nee Mobile Display)) 에서 1" 급 OLED 제품을양산하여휴대전화용 Sub 창으로사용하고있다. 그러나 2" 급이상의 Full Color와고해상도를갖는 OLED 제품의양산화에는성공하지못하였다. [ 그림 1-6] PIONEER에서생산한 PM OLED를채용한휴대폰 -24-

25 OLED 의응용분야는업무용( 복사기, 현금지급기등), 통신용( 셀룰러폰, 인터넷기기등), 컴퓨터용( 휴대형, 데스크탑형등), 가전용( 캠코더, 게임기등), 산업용( 생산기기, 계측기등) 그리고운송용( 계기판, GPS 등) 으로분류할수있다. 2001~2003년에는 OLED 제품이주로운송용( 카스테레오) 과통신용( 셀룰러폰) 에집중되었으며, 미래를예측할경우셀룰러폰으로대표되는통신용시장이가장크고, 다음으로는카메라, 캠코더, 게임기등에해당하는가전부문이자리할것으로예상되지만, 장기적으로는 TV 등대형시장진입이가능할것으로예측된다. [ 그림1-7] OLED의응용분야발전추이 -25-

26 [ 그림 1-8] OLED의응용예 -26-

27 [ 그림 1-9] 에나타낸것과같이 OLED의 2003년세계시장규모는 2억1천 5백만달러정도이고, 2009년에는 31 억달러에이를것으로예상된다. 또한 2003~2004 년은 OLED 제품의시장진입이본격화되는시기이다. 2001~2002년의 OLED 생산품은소형(2"~4") 및초소형(1" 이하) Multi Color 소자에집중되었으나, 응용분야및시장이확장됨에따라소형문자표시기와대형그래픽패널부품모두에있어서분포가매우다양화될것이다. 중형(5"~8") OLED는 2004 년, 대형(9" 이상) OLED 는 2005년에시장에진입하여 2009년경에는전체 OLED 시장의약 45% 를차지하고이중대부분이 TV 용으로예측된다. [ 표 1-3] 에는국내 OLED 생산및수출규모를예측한자료이다. [ 그림 1-9] 용도별 OLED 시장전망( 단위:M$) 자료 : SRI 2003 [ 표1-3] OLED 국내생산및수출예측 -27-

28 OLED는구동방식에따라 PM방식과 AM방식으로구분할수있고양산을먼저시작한것은 PM 방식이다. 현재까지도대부분의양산품이 PM방식이고 2003년이이르러서야극히일부에 AM 방식의양산이시작되었다. 또한 PM OLED는제조공정이간단하고양산장비의가격도저렴하며소형제품이기는하지만기술적으로 AM OLEO 에비하여완성도가높다고할수있다. 그러나디스플레이의사양이높아지면서휴대전화의 Main 디스플레이부터는신뢰성, 화질, 소비전력등에서 PM OLED로의대응이어려운관계로 AM OLED 를사용해야하는추세에직면하고있다. 시장조사기관들의예측도이에기초하여 AM OLED 의급증을전망하고있다. [ 그림 1-10] 에 SRI에서발표한 PM과 AM OLED 의연도별시장규모를나타냈고, [ 그림 1-11] 에는 Display Search에서발표한 PM과 AM OLED의연도별 capa 를나타냈다. 2005년부터는 AMOLED 제품의비중이더커지기시작해서 2007년경에는전체의약 75% 정도를차지할것으로예측된다. [ 그림 1-10] 구동방법에따른연도별 OLED 매출 (Stanford Resources, 2003) -28-

29 [ 그림 1-11] 구동방법에따른연도별 OLED Capa. (Display Search, 2003) OLED산업은현재제품다양화에대한요구를기대만큼빠르게반영하지못하고있다. 주된이유는 2" 급이상의 OLED의신뢰성확보와양산능력이부족한데에기인하고있다. PM OLED의신뢰성은반도체라인이상의매우높은기준의청정도관리를요구하고있는데이러한기준을만족하기어려운것이현실이다. 부득이저온다결정실리콘(LTPS) 기판을이용한 AM OLED 기술을개발중이나, LTPS는국내외를막론하고매우제한적인업체들만이사용하고있으며, 국내의경우양산능력또한충분치않은형편이다. [ 그림 1-12] ~ [ 그림 1-15] 에는 Display Search에서발표한국가별 OLED capa, Size별 OLED capa, 국가별 LIPS Capa., Size별 LTPS capa 를각각나타냈다. -29-

30 [ 그림 1-12] 국가별 OLED Capa (Display Search, 2003) [ 그림 1-13] Size별 OLED Capa (Display Search, 2003) -30-

31 [ 그림 1-14] 국가별 LTPS Capa. (Display Search, 2003) [ 그림 1-15] Size별 LTPS Capa (Display Search, 2003) -31-

32 [ 표 1-4] 에는현재 OLED 양산시스템의기술수준을선진국과비교하여나타내었다. 표에서보듯이양산용 OLED 공정시스템은다양한 OLED 제품들의가격경쟁력을확보하기위한핵심장비로서지금까지양산용장비는전량일본으로부터수입되어사용하고있으며제조업체들의요구조건인기판대형화및 TACT Time 감소는현실적으로이루어지고있지않다. OLED가동종간의경쟁이아닌 LCD와같은디스플레이와경쟁하기위해선생산성의향상은필수적이다. 이를위해선기판의대형화혹은공정시간단축이필요하며특히기판대형화가이루어지더라도 TACT 공정시간이지금의최상급설비의반이하로줄어야하며궁극적으론 LCD 후공정 TACT 공정시간인 1 분이내로들어와야한다. 국내업체가가야할방향으로는단기적으론 TACT 공정시간단축이우선이다. 기존의 370x470 기판처리시스템에서 730x920 기판처리시스템으로전환함으로써발생되는효과와 TACT 공정시간을기존의반으로줄일수있는시스템을개발함으로써발생되는효과를비교하여보면후자의효과가훨씬월등하다고판단된다. 따라서이러한 TACT 공정시간을단축할수있는혁신설비개발이국내업체에의해이루어져야한다. 그렇지못하면양산설비기술의해외종속과더불어 OLED 의성공적인상업화는불가능하다. [ 표 1-4] 현재국내 OLED 공정용혁신양산시스템기술수준 선진국대비기술수준 분야 기술항목 부족 다소부족 동등 우월 보다우월 기판기술 2. 기판세정기술 3. Mask 정렬기술 OLED 공정용혁신양산시스템 4. 유기증착기술 5 글라스봉지기술 6. 공정시간절감기술 7. 선형증착원기술 8. 공정연속유지기술 9. Mask 세정기술 -32-

33 다음 [ 표 1-5] 에서는대형(TV 용) OLED 디스플레이를개발하기위해해결해야할기술적문제들을나타내었다. 표에서알수있듯이 OLED는아직도해결해야할과제들이남아있지만수년내에이러한문제점들을해결할수있을것으로전망하고있다. 2" 급휴대폰 Main 창, 3" 급 PDA, 8" 급 Portable DVD에이어 15" 급모니터, 30-40" 급 TV용으로 OLED의응용분야를확대하기위해서는이분야에단기간내에많은연구와투자가이뤄져야한다. 특히 40" 급의 HDTV를구현하는가장이상적인디스플레이라고할수있는 AM OLED를만들기위해서는기존의국내 LTPS 라인수준인 37Ox470급의 Size와증착장비로는대응이불가능하므로 4세대급 (73Ox920 mm2) LTPS 라인구축이필요하다. 막대한예산이투입되어야함에도물론이고국내업체들이대면적 OLED에도전하기위해서는먼저필요한기술들의가능성을상세히전개하여확인할필요가있고이부분에대한정책적지원이절실한형편이다. [ 표1-5] 현재국내대형(TV 용) OLED의기술수준 분야 대형 (TV 용) OLED 기술 선진국대비기술수준 기술항목다소부족부족 동등 우월 TFT 설계기술 대형LTPS공정기술 기판세정기술 고효율, 장수명재료 Shadow Mask 기술 양산용증착장비 House keeping 박막증착기술 장시간증착원기술 대면적용봉지기술 Screening기술 구동회로/ 모듈화기술 신뢰성평가기술 공정시간절감기술 공정연속유지기술 보다우월 -33-

34 또한디스플레이의대면적, 고화질, 고해상도화경향은 OLED업계에많은도전을주고있는실정이다. 특히성숙된 a-si TFT기술로인해균일도가매우높고신뢰도가높은 TFT-LCD가양산되면서 OLED는고유의장점을살려 HDTV 시장에진입하기도전에 TFT-LCD 와의가격경쟁에서불리한고지에서있는형국이다. 이를극복하기위해서는기판대형화와매우혁신적인공정기술개발이필요하다. 그런데 OLED를구동할수있는 AM 기판으로써는높은 TFT 신뢰성과전하이동도를갖는 Excimer laser 결정화를기반으로하는저온 poly Si TFT (LTPS TFT) 가전류를흘려야구동되는 OLED 특성상가장적합한것으로알려져있지만 Laser beam 길이의한계로현재 20" 급정도구현에머물러있기때문에 40" 급이상의 LTPS를개발하기위해서는대면적고균일레이저결정화방식의개발이필수적이다. 그리고 4-TR이상의전류보상구조인 LTPS설계와공정이있어야하며 Mask 공차, TFT로인한개구율감소를만회하는 Top emission 형의개발이시급한형편이다. 특히 Top emission형연구에서파생되는기술인투명 OLED 기술또한최근양방향성디스플레이의가장유력한후보가되고있다. 1-panel, 1-chip unit로두개의디스플레이를구현할수있다는장점으로 LCD나여타의기술과극명한차별화를이루고있고휴대전화에적용될경우가격경쟁력의측면에서산업적효과가지대한과제라고할수있겠다. 대면적 OLED의가격경쟁력을더욱높이기위해 Laser-based LTPS TFT 이외에 Non-laser based LTPS 기술과 a-si TFT 기술등이개발되고있다. Non-laser based LTPS 기술은 Laser를사용하지않고열에의해서결정화하는방식으로기판대형화및 LTPS TFT 신뢰성의장점이있다. 그러나 laser based LTPS 대비다소고온공정이필요하여온도균일도, 내열기판개발및기판변형방지를위한공정등이필요하다. a-si TFT는낮은전하이동도로개구율구현자체가어려워그동안기본적으로채용이불가능하였으나, 최근재료의효율증가및전면발광기술개발로인해가능성이높아지고있다. 그러나전압구동하는 LCD와달리전류구동인 OLED에서는높은신뢰성을가지는 a-si TFT 개발및단순한보상회로개발이필수적이다. -34-

35 1.3 기획의범위및세부내용 OLED 디스플레이는기존의 LCD 대비시야각, 동화상구현능력, 저소비전력, 얇 고가벼운 panel 구현등디스플레이로서가장이상적인특성을가지고있고, 기술 발전속도가빨라서차세대디스플레이시장을주도할것으로판단되며, 단기적으 로 OLED 시장규모는 2003년 2억2천만달러에서 2009년에 30억달러로누적연간 성장률 56% 에달할것으로예상하고있다. 그러나이와같은예측도현재의기술 수준을바탕으로한소형-중형디스플레이를기준으로하여예상한것으로대형 OLED 디스플레이의개발에성공할경우디스플레이시장에미치는그영향력은현 재예상수준의수십배이상이될것으로판단된다. 따라서본기획은휴대폰디스플레이급의양산에머물고있는 OLED를평판디스플 레이산업의중심적인위치에있는 40" 급 HDTV까지로확대하는기술개발을목표로 하고있다. 본과제의목표는현재의국내 OLED 산업인프라를고려하면달성하는 것이쉽지않은상당히도전적인것이나정부의적극적인지원아래국내산학연이 체계적인연구개발을하면충분히목표를달성할것으로예상한다. 40" 급이상의 HDTV용으로현재개발되고있는 LCD, PDP 등에비해 AM OLED는 저소비전력과경량ㆍ박형의강점을가지고있어국가적으로도적극적인추진이필 요한과제라고판단된다. [ 표 1-6] 에보인것과같이 30" 급디스플레이간성능비교 를통해서살펴보면 OLED TV 는콘트라스트, 응답속도, 소비전력, 두께등타디 스플레이대비매우탁월한성능을가지고있다. LCD 패널의개발방향도지금까지 는대형화, 고정세화가중심이었으나향후고속응답화, 저소비전력화, 슬림ㆍ경량 화중심으로방향전환이되고있는실정이다. OLED는동영상및실감영상대응을 위해가장중요한요소인응답속도가 CRT와거의대등한수준인 10μs 정도로 TV 용으로매우적합하다고할수있다. -35-

36 그리고디스플레이의대형화에따라 PDP 뿐만아니라 LCD에서도소비전력문제는 크게 Issue화되고있는실정인데비해 OLED는타디스플레이대비이론적으로가 장낮은소비전력을가지고있으며, 이에따라향후 OLED는전세계적인에너지절 약 차원에서도 가장 효율적인 디스플레이로 부각될 것이 예상되고 있다. 또한 OLED은 LCD 의핵심부품인액정, Backlight, 칼라필터등이필요하지않는디스플 레이이기때문에 Cost 측면뿐만아니라두께측면에서도매우경쟁력을가지고있 으며, 향후 LCD, PDP 이후차세대 TV로서실용화가기대되고있다고말할수있 다. [ 표1-6] 디스플레이별특성비교 -36-

37 그동안 OLED 디스플레이상품화에문제가되었던 OLED 재료수명과컬러재현성 등에대한해결기술들이발표되면서점차상용화가진행되어지는단계에까지도달 하고있다. 예를들면 Kodak사의경우 AM OLED를탑재한디지털카메라를시장 에출시하였으며, Sony의경우 13" 시제품을발표하였고삼성SDI는고해상도풀컬 러 17" M OLED 시제품을발표했다. 따라서 OLED 기술의상용화및대형화가능 성은기술적으로검증이되었기때문에고부가가치디스플레이시장의선점을위해 서저원가대화면 AM OLED 제조기술의개발에적극적으로나서야할시점이다. 대화면 OLED 디스플레이가시장경쟁력을확보하기위해서는 TFT-LCD와경쟁할 수있는가격경쟁력을가져야한다. 기본적으로 OLED는 LCD 대비부품수를줄일 수있어, 동일수율가정시재료비부분에서이론적으로우위에있으나 Panel Cost 부분에서경쟁력을확보하기위해서는기판대형화가필수적이다. 기판대형화를 위해서는 OLED를구동하는 TFT 기판공정의대형화와그위에형성되는 OLED 공 정의대형화, 대면적봉지기술이필요하다. OLED를구동할수있는 AM 기판으로써는높은 TFT 신뢰성과전하이동도를갖는 저온 poly Si TFT (LTPS TFT) 가전류를흘려야구동되는 OLED 특성상가장적합 한것으로알려져있다. poly Si TFT를제작하기위해서는비정질 Si을결정화하는 기술이 필요한데 현재 Line beam 형태의 laser shot을 반복적으로 scan하는 ELA(Excimer laser annealing) 이널리사용되고있다. ELA 방식은 Laser beam 길 이가 400mm 이하의크기만개발되어향후 40" 급이상의대면적화에어려움이예 상된다. 이를 해결하기 위해서는 laser를 사용하는 방식 중 대면적화가 가능한 SLS(Sequential lateral Solidification) 방식이있다. ELA보다상대적으로작은 beam 을 x-y방향으로 scan 할수있어대면적화에가능한기술이다. 현재 OLED에적용 하기위해서는좀더균일한 beam 에너지, 정밀한 stage 이동마스크기술등의개 발이필요하다. -37-

38 또다른접근으로는 laser를사용하지않고열처리를통해결정화를하는 MIC(Metal Induced Crystallization) 이나 MILC(Metal Induced Lateral Crystallization) 등의방법들이있다. 기존의 SPC(Solid Phase Crystallization) 방법보다 Metal 촉매를이용하여상대적으로저온에서결정화를시킬수있으며 ELA보다균일한특성을가진다. 이방법은 Laser를사용하는방식보다기판대형화및 LTPS TFT 신뢰성의장점이있다. 그러나 laser based LPTS 대비다소고온공정이필요하여온도균일도, 내열기판개발및기판변형방지를위한공정등이필요하고, 대형열처리설비및결정화시간을줄이기위한기술개발이필요하다. Poly Si TFT대신이미대형화가진행된 a-si TFT를쓰는방법도최근 OLED의재료효율이증가하면서구체적으로기술검증이가능한수준에도달하였다. 기존 LCD의 infra를사용하여설비적측면은손쉽게개발할수있으나전류를흘려야발광되는 AM OLED 의특성상신뢰성이높아야하고, 단순한보상회로개발이필수적이다. 기존의 a-si TFT는 poly Si TFT보다신뢰성이낮아구동하는과정에서문턱전압의이동되는문제점이있다. 전면발광방식 OLED 개발을위해서는고반사율, 높은일함수를갖는 Anode 개발, Micro-cavity 효과를최소화할수있는적절한발광층적층구조설계, Color Tuning 등의기본적인연구가진행되어야하며, 투명성이높고열화에강한 Cathode 구조의개발, 박막 Encapsulation기술등의다양한기술들이결합되도록연구가진행되어야한다. OLED 화소형성기술로는진공증착법이소자성능의최적화에가장적합하나 Shadow Mask를사용하는관계로고해상도구현및 Shadow Mask가중력에의해처지는문제로대형적용에한계가있다. 따라서 OLED 대면적화를위해서는대면적, 고균일, 고해상도진공증착공정개발이필요하다. 기타방법으로는 solution based Ink-Jet 기술, Laser induced thermal imaging (LITI) 기술, White OLED+Color filter, Mono OLED+Color Changing Medium (CCM) 등이개발되고있다. -38-

39 Solution based Ink-Jet 기술은 공정이 단순하고 대형화에 유리하나 solution based 저분자 OLED나고분자 OLED에한정되고적층을통한 OLED device 최적 화에한계가있어재료성능향상이선행되어야한다. LITI 기술은고분자, 저분자, 고분자/ 저분자 hybrid 등재료선택폭이넓으며적층구조가가능한장점이있으나 대형설비및 donor film 개발이필요하다. 백색 OLED +C/F 및 CCM 기술은구현 이비교적용이한장점이있으나원가상승, 고소비전력, 색재현성제한등의단점 을극복하기위한 3파장고효율백색 OLED 소자광학설계기술개발등이필요하 다. 또한 OLED 디스플레이가양산화되어경쟁력을갖기위해서는소비전력의감소, 색순도의향상, 장수명, 수율향상등을위한기술의개발과구동 IC 개발이요구된 다. 소비전력의경우효율적인소자의구조와낮은저항의전극을개발하여 Full Color LCD 에근접하거나그이하로감소시키는것이필요하다. 색순도의경우우 수한유기발광재료의개발을통하여개선하여야하고장수명의경우재료및소 자구조적인측면에서 OLED 소자의열화원인에대한분석및해결방안도출과 수분및산소의침투에강한접착제와효율적인봉지공정의개발이필요하다. OLED 디스플레이의양산은 Patterning 공정, 증착공정, 봉지공정등이함께맞물려 있는복합공정이고양산제품의크기에따라모든공정이함께바뀌는특성을지니 고있다. 따라서같은 OLED 제품이라하더라고그크기에따라서장비의개발뿐만 아니라공정진행방식과조건이모두달라져야만한다. 양산수율향상의경우상 당히복합적인해결방안이필요하고특히 OLED 디스플레이의제작과정에서발생하 는결함을최소화하거나제작이후에제거해주는방법의개발이중요하다. -39-

40 TFT 기판위에형성하는 EL 공정의핵심은높은생산성유지를위한 TACT Time 절감기술이며그목표치는 2 분이하이다. 현재판매되는최고수준의장비에서공식적인 TACT Time은한정된조건을전제로 4분이나실제로는이보다높은 5 분~6 분정도이다. 2분이내의 TACT Time을위해선핵심공정의공정배분기술과함께고효율의선형증발원개발이필수이며높은증착율을갖도록하는기술이필요하다. 또한현재의 Metal Can을사용하는낮은생산성의봉지기술이아닌유리대유리실링을바탕으로하는유리봉지기술은기본이다. 더불어연속공정능력이확보되어설비를장시간운영할경우에도문제가없도록해야하고가능하면시스템외공정들을시스템내공정으로유입하여불필요한외부공정을줄이는노력도필요하다. 궁극적으론 1분 TACT Time 달성을위한기반을달성해야한다. 본연구기획에서는 4 세대급(730x920 mm2) HDTV용 OLED 디스플레이개발을목표로크게 3개세부과제로구성되어향후 5년간 1, 2 단계로구분하여수행하여, 4세대급(730x920 mm2) OLED 양산기술과주요핵심기술을확보하고세계적최고수준의 40" 급 HDTV용 AM OLED 제품을개발한다. 이를위해서는대화면의디스플레이를저가로구현할수있는기술이필수적이다. 저가의대화면 AM OLED의구현이가능한방안은 EL 구동용 TFT Back Plane의제작공정을단순화하여저가의 poly-si 기반의 TFT공정개발에의한가격경쟁력확보와또다른대안으로비정질실리콘(Amorphous Si) 과같은 TFT 를적용하는것이다. a-si TFT 의경우, 현재로서는전문가들에의해많은문제점이예견되고있다. 하지만디바이스의신뢰성과수명확보등여러가지기술적인난점이극복된다면, 기존확보되어있는 TFT-LCD 의인프라를이용할수있다는장점도있다. AM OELD 제품화가가능한수준의 TFT 라인은대규모투자가이뤄져야만하는사업이므로 AM OLED 용기판선정은매우신중하게결정될필요가있으며, poly-si기판과아울러 a-si TFT 기판이병렬로추진되어같이검토되고비교될수있어야만가장현실적인평가가이뤄질것으로예상된다. 따라서 OLED분야의국가경쟁력을키우기위해서는 poly-si 기판을 back plane으로이용하는것과 a-si TFT를 back plane으로이용하는것모두를연구개발하여세계시장에서기술선점및시장진입의기회를상실하지않도록해야한다. -40-

41 본연구기획과제가성공적으로수행되면현재휴대폰디스플레이급의양산에머물고있는 OLED기술을평판디스플레이산업의중심적인위치에있는 40" 급 HDTV 까지로확대한다는중요한의미를가지며, 우리나라가 OLED 디스플레이에서도 TFT-LCD 및 PDP와같이세계 1 위의경쟁력을확보하는데크게기여할것이다. [ 표 1-7] 에 4세대급대면적 AM OLED 개발을위해연구해야할대표적인세부기술분야및기술개발내용을정리했다. -41-

42 [ 표 1-7] 4세대급 TFT 기판및 Integration 기술개발 항목고려사항및개발내용 TFT 공정기술기판제작배선기술기술패턴형성기술설계기술유기재료발광특성향상기술전극재료 OLED 구조 Full Color 공정기술유기박막화소형성증착기술기술전극형성기술봉지기술모듈화기술 - OLED용 LTPS TFT 기술개발 -OLED용 a-sitft기술개발 - Uniformity - 대면적기술 - 장수명 : 신뢰성, 안정성 - 낮은저항의배선물질및형성기술 - 배선물질의안정성 - 대면적패턴형성기술( 균일한패턴형성) - Align의정확도 - 기판의수축, 늘어남고려 - 화질 uniformity - Cross-talk - pixel 및 driving circuit design - 고효율, 장수명 - 색순도 - 열적안정성 기술 - 낮은저항, 낮은일함수의 Cathode 전극 - 높은일함수, 고투과율의 anode 전극 - 고효율, 고휘도, 장수명 - 공정의양산성( 단순구조, 단순공정) - Align 정확도, 기판의수축, 늘어남정도 - Shadow mask 기술 - 대면적유기막증착기술 - Uniformity - 재료소모절감 - 대면적전극형성기술 - Uniformity - 낮은저항, 적합한일함수 - 대형(40" 급이상) 봉지기술 - Seal cap - 양산대응기술 - panel 구동 - 색좌표조절 -42-

43 1.4 추진체계 -43-

44 1.5 방법론 OLED 실무기획위원회구성 o OLED 관련산ㆍ학ㆍ연전문가로위원회구성 o 위원장선정 : 서울대학교이창희교수를위원장으로선정 국내외 OLED 업체현황및연구현황조사 o AM및 PM OLED에대한전체적인현황및생산업체를중심으로현황자료작성 - AM OLED : 삼성SOl, LG 전자, LG.PHILIPS LCD, 삼성전자 - PM OLED : 엘리아테크, 네스디스프레이, 현대LCD 4세대급 HDTV용 OLED 연구개발과제 RFP 작성 o 4세대급 HDTV용 OLED 개발에필요한요소기술을검토하고, 향후기술발전로드맵및특허동향을분석하고, AM OLED 4개회사로부터연구제안서를받아서 RFP를작성함 o 참여업체에서작성한 RFP 적정성검토 - 기획위원회에서작성한 RFP를 4 회에걸친회의를통해적정성을검토하였음. 이회의에는기획위원뿐만아니라 OLED 관련업계, 학계전문가들도추가로초청하여의견을수렴하고토론을하였다. - 특히, 4회의회의보다도전자메일로관련자료를수시로교환하며토론하는형식으로진행하여 RFP를보완한후최종확정함 연구기획보고서작성 o 각위원들의전공분야에따라 OLED 기술현황및시장분석, OLED 재료및소자 구조, TFT 관련기술, 화소형성기술, 봉지기술, 및양산및제품기술, 추진전 략등으로분담하여보고서를작성함. -44-

45 1.6 추진일정 -45-

46 2. 산업환경분석 2.1 산업구조분석 OLED 디스플레이는시야각, 동화상구현능력, 저소비전력, 얇고가벼운 Panel 구현등디스플레이로서가장이상적인특성을가지고있고, 시장성장잠재력이크고, 초기투자비용이비교적적다는특징을가지고있어대규모디스플레이업체는물론중소벤처기업의참여도활발하다. [ 그림 2-1] 에대표적인 OLED 패널, 재료장비업체를나타냈다. 특히 OLED가가장유망한차세대평판디스플레이로각광을받기시작하면서미국, 유럽, 일본, 한국, 대만뿐만아니라중국까지도적극적으로양산및개발에참여하고있다. 현재 OLED 를양산하고있는나라는일본, 한국, 대만정도이고양산제품도차량탑제용오디오와휴대전화용디스플레이정도로국한되어있다. 그러나아직고해상도와대화면 OLED의경우기술적인문제점으로인하여개발단계에머물러있는실정이기때문에양산화를위한치열한경쟁이진행되고있다. OLED는구동방식에따라 PM(Passive Matrix) OLED와 AM(Active Matrix) OLED로구분할수있고, 발광재료별로크게저분자, 고분자, 올리고머, 덴드라이머로분류할수있다. 저분자는주로진공증착방법을사용하고, 고분자계열은잉크젯프린팅방법을사용한다. 이외에저분자, 고분자모두에적용이가능하고고해상도를달성할수있는레이저전사(LITI : Laser Induced Thermal Imaging) 방법등이있다. 미국의 Eastman Kodak은저분자 OLED의원천기술을가지고있고다수의우수한형광및전하수송재료를보유하고있다. 이외에일본의 Idemitsu Kosan, 독일의 Covion 등이우수한형광물질을보유하고있으며, 미국 UDC는우수한저분자인광재료및소자에대한특허를가지고있다. 한국에서는 LG 화학, 그라셀등에서저분자발광재료를개발하고있다. 영국의 CDT(Cambridge Display Technology) 는고분자발광재료와고분자 OLED 에대한원천기술을가지고있으며, 미국 DuPont Displays, Dow Chemical, 독일의 Covion 등도우수한발광고분자를개발하고있다. 이외에 Sumitomo 화학, Toyo Ink, Chemi Pro, Bando Chemical 등이그뒤를잇고있다. 영국 Opsys는저분자인광색소의장점과고분자의용액공정의장점을결합한덴드리머를개발하고있다. -46-

47 [ 그림2-1] OLED 업체및협력관계, 자료: Display Search

48 OLED 모듈의상용화를추진중인업체는일본과한국외에도유럽연합미국대만등에약 100여개업체에육박하며대부분의업체가 년중양산에들어갈계획을하고있어서 2004 년이후치열한경쟁이예상되고있다. 특히일본은 LCD, PDP 분야에서한국에뒤쳐진디스플레이시장을만회하기위해정부와업체간의총력체제로 OLED 개발에사활을걸고있으며, 대만과중국도 OLED를차세대디스플레이의핵심분야로삼아국가적인지원체제를마련하고있다. 그러나전세계적으로이와같이많은회사가참여하고있으나추후기술력, 생산능력, Captive Market 보유여부, 기존디스플레이인프라구축을통한시너지효과창출및시장전략이우수한회사가 OLED 시장을주도하고, 상당수의회사는경쟁에서탈락하고, 일부생존업체간에전세계적인 M&A 가있을것으로예상된다. 소규모업체의경우소비자의수요및시장상황에맞게 Low End 제품및소재나재료에특화된응용분야를집중적으로연구하변경쟁력이있을것으로예상된다. [ 그림 2-2] 주요 OLED 업체간의전략적제휴및합작관계, 자료: SRI

49 이들각국의최근동향중가장두드러진것은 OLED 관련업체의합작과제휴라고할수있다. 이는치열한투자및기술경쟁에서살아남기위하여각분야의장점이있는회사끼리합작과제휴를통해기술개발시간을단축하고시장선점의기회를잡겠다는의도라고풀이된다. OLED 관련기업간의주요제휴및합작관계를보면 [ 그림 2-2] 에나타낸것과같다. 최근 OLED 디스플레이의상용화를위한기술개발이빠른속도로진행되고있다. 저분자 OLED 제품의양산화는일본과한국및대만을중심으로진행되고있는데, 일본업체들이상용화에가장앞장서고있다. 대표적인업체는 1999년가장먼저 OLED 를상용화하였고, 현재도전장및휴대전화응용분야에꾸준히박차를가하고있는 Pioneer, AM OLED 개발업체로서 15" Full Color 패널을선보이고최근 Ulvac 및 Kodak과양산장비개발을공동추진중인 Sanyo, 자사고유기술을이용 13" 형 Full Color OLED 디스플레이의시제품개발을완료하고곧상용화를목표로양산설비구축에착수하는등 Post CRT 시대를대비하여 OLED을집중육성하고있는 Sony 가있다. 한국의삼성SDI는 SID 2004 에서레이저전사(LITI) 기술을적용해세계최고인 UXGA(I,600x1,200) 급해상도를가지는 17인치 AMOLED를발표해서세계최고수준의 OLED 개발능력을과시했다. [ 그림 2-3] Sony AM OLED 13" SVGA( 좌), 24" Tiled ( 우) -49-

50 [ 그림 2-4] 세계최고인삼성SDl의 17인치 UXGA(1,600x1,200) AMOLED 고분자 OLED제품의양산및개발은미국및유럽을중심으로연구가진행되고있 으며 일본, 한국, 대만 등에서도 참여하고 있다. CDT와 전략적 제휴를 맺은 Seiko-Epson은 Ink-jet 프린팅기술로컬러를구현하는방법을개발하고있다. 특 히 Seiko-Epson은현재까지개발된 OLED디스플레이중최대크기제품인 40인치 WXGA(1280x768) OLED 모니터시제품을개발하고이제품으로 2007년까지상용 화할계획이라고최근발표했다. 또한 Toshiba는고분자 17" AM OLED를 SID2003 에서발표했고, Philips는 SID2004에서우수한고분자 13" (576x324 pixels) AM OLED를발표하여고분자를이용한 TV 개발도빠르게진행되고있는것을알수 있다. -50-

51 [ 그림 2-5] TMD 17" AM PLED(Ink-jet) [ 그림 2-6] Seiko-Epson의 40인치 WXGA(1280x768) OLEO (Ink-jet) -51-

52 그러나전세계적으로 OLED 상용화생산은아직까지는휴대폰, PDA, CNS 등소형제품에집중하고있고, 대규모의제품생산을단행하고있는기업은없는실정이다. 그리고 Full Color OLED제품의경우양산기술개발에참여한업체는많지만확실하게성공한업체는전무한실정이다. 현재양산을앞두고있는기업들마다 OLED 재료및구동방식을선택하는데있어서차이가있다. 이는 OLED 디스플레이를구현하는데적용할수있는기술분야가폭넓다는의미도되겠지만한편으로는아직표준적인제조방식이확립되지않아상호기술간치열한경쟁상태가진행되고있는실정을간접적으로드러낸다고볼수있다. OLED를구동할수있는 AM 기판으로써는높은 TFT 신뢰성과전하이동도를갖는 Excimer laser 결정화를기반으로하는저온 poly Si TFT (LIPS TFT) 가전류를흘려야구동되는 OLED 특성상가장적합한것으로알려져있지만 Laser beam 길이의한계로현재 20" 급정도구현에머물러있기때문에 40" 급이상의 LTPS를개발하기위해서는대면적고균일레이저결정화방식의개발이필수적이다. 그리고대면적 OLED의가격경쟁력을더욱높이기위해 Laser-based LTPS TFT 이외에 Non-laser based LTPS 기술과 a-si TFT 기술등이개발되고있다. Non-laser based LTPS 기술은 Laser를사용하지않고열에의해서결정화하는방식으로기판대형화및 LTPS TFT 신뢰성의장점이있다. 그러나 laser based LPTS 대비다소고온공정이필요하여온도균일도, 내열기판개발및기판변형방지를위한공정등이필요하다. a-si TFT는낮은전하이동도로개구율구현자체가어려워그동안기본적으로채용이불가능하였으나, 최근재료의효율증가및전면발광기술개발로인해가능성이높아지고있다. CMO(Chimei Opto Electronics) 와 IBM Japan의합작사인 IDTech은 SID2003에서최초로 a-si을사용하여 20" AM OLED 의시제품을발표했다. 따라서대규모의신규투자없이기존의 a-si TFT 기술을도입한저가중대형 OLED 의전망을밝게하였고, 이기술이성공적으로도입되었을경우 TV 및모니터용 OLED의시장활성화가약 2년정도앞당겨질수있을것으로예상된다. -52-

53 [ 그림 2-7] IDTech 20" WXGA (a-si) 국내 OLED 관련회사는약 20여개업체가있으며 OLED 패널및모듈개발을목표로하는업체는삼성SDI, LG 전자, 삼성OLED( 舊 SNMD), LG. PHILIPS LCD, 오리온전기, 현대LCD, 네오뷰코오롱과중소벤처기업인네스디스플레이, 엘리아테크등이있다. 한편재료개발업체로 LG 화학, SFC, 코오롱, ELM, SK Chemical, 비스톰, Gracel 등이있으며, 장비회사로는 ANS, 선익시스템, YAS, DOV, 두산디앤디 ( 舊 DR 진공), 한백, 맥사이언스, 기타관련업체로리디스, LDT, Siliconworks, RNDis, ELD, 모디스텍등이있다. 우리나라의경우 OLED 개발시점이선진업체에비해 5년이상뒤졌기때문에특허나원천기술을포함하여전반적으로기술력이약하다는것이다. 그리고아직성장기반이미약하고 OLED 관련인프라도취약한실정이다. 그러나국내 OLED산업은얼마되지않지만짧은기간동안빠른속도로발전하였으며, 최근여러업체들이 OLED제품의양산체제를적극적으로구축하고있으며, OLED 관련특허의적극적인출원을통하여상품화에대비하면서기술개발에힘쓰고있어서, 양산및제품화기술에있어서는세계적인수준에도달하고있는것으로평가받고있다. 따라서 OLED가아직양산초기단계인만큼우리나라가이분야에대한집중적인연구개발을하면향후일본과대등하게시장선점경쟁을벌여나갈수있는사업분야이다. -53-

54 향후차세대디스플레이의주요기술이될 Flexible 디스플레이의경우아직초기단계이기때문에원천기술의확보가가능하므로집중적인연구가필요하나국내에서는일부기업과연구소에서기초적인연구를하는수준에머물러있다. 반면에해외에서는미국의 UDC, Vitex사와일본의 Pioneer를중심으로기술개발에집중하고있어서이분야에서도기술격차가생길것으로우려된다. 또한핵심재료인발광물질, 전하수송물질등의소재와진공증착기, 봉지장비(Encapsulation system), Photolithography장비등의핵심양산공정장비는대부분수입에의존하고있어서국내장비소재부품업체의집중육성이필요하다. 따라서국내 OLED 산업의발전을위해서는산학연의협동연구를통한잠재력을십분활용하여핵심기반기술을개발하고, 패널제조업체와부품소재및장비업체의긴밀한협력을통해국산화율을높여서국제경쟁력을확보해야한다. -54-

55 2.2 시장환경분석 우리사회가고도화된정보화사회로진입하면서정보표시장치의중요성은급격히증가하고있는추세이다. 특히, 이동통신단말기, PDA 및 WebPad, 노트북등의휴대형정보기기의수요가증가되면서가볍고얇은평판디스플레이의수요가급성장하고있다. Display Search사에서 2003년 7 월에발표한자료에의하면 [ 그림 2-8] 에보인것과같이전체평판디스플레이세계시장규모는연평균 18.8% 의높은성장률을보이며 2002년 296억달러에서 2007년 699억달러로확대되어메모리반도체시장 550 억달러를능가할것으로예상되고있다. 각기술별로나누어보면 OLED 가가장높은성장률을기록할것으로예측되고있으며, 2007년에전세계평판디스플레이시장(699 억달러) 의약 3.5% 정도를차지할것으로예상되고있다. 그러나이예측은소형디스플레이용 OLED의수요에근거를두고있어서향후대화면 TV용 OLED 가개발되면시장규모는이보다훨씬증가할것이다. [ 그림 2-8] 평판디스플레이기술별세계시장규모, 자료 :DisplaySearch2003.2Q -55-

56 평판디스플레이의수요를용도별로세분화해서조사해보면다음 [ 그림 2-9] 에보인것과같이 TV용디스플레이수요가연평균 73% 로가장크게증가할것으로예측된다. 또한크기별로분석을하면 [ 그림 2-10] 에보인것과같이 21인치이상의디스플레이의수요가연평균 75% 이상으로가장크게증가할것으로예측된다. 따라서 OLED의경우에도 OLED 고유의장점을살려서시장성장률이가장큰 21인치이상의 TV 시장에진입할수있도록기술을발전시켜야한다. [ 그림 2-9] 전체평판디스플레이시장에서용도별수요예측, 자료 : Ross Young (Display Search), US FPD Conference

57 [ 그림 2-10] 전체평판디스플레이시장에서크기별수요예측, 자료 : Ross Young (Display Search), US FPD Conference 2003 이와같이성장률이높은평판디스플레이는우리나라수출주력산업이며가장유망한미래의성장동력이되고있다. 우리나라는 '95년에 LCD 양산을시작한이후연평균 22% 의성장을달성했고, PDP는 2001년양산을시작한이후연평균 60% 의성장을달성하여 2004년에는일본을제치고세계최대생산국으로부상할것으로예상된다. 2002년 CRT, TFT-LCD와 PDP 등디스플레이수출액은 96억 1,000 만달러로서우리나라전체수출액의 5.9% 를차지하고있으며, 2007년수출액은세계시장 (699 억달러) 의 40% 인 280 억달러에이를것으로예상하고있다. 따라서이와같이우리나라수출의주요품목인디스플레이에서우리나라가지속적으로세계 1위를유지하기위해서는가장성장률이높은 OLED에서도세계 1위의경쟁력을확보해야할것이다. -57-

58 [ 그림 2-11] 에는국가별 OLED 산업구성을나타냈다. 우리나라는 OLED 모듈양산능력에있어서는세계적으로경쟁우위에있으나핵심부품ㆍ소재ㆍ장비분야는거의전적으로수입에의존하고있고, 기본원천특허가없어서많은로열티를지불해야하는실정에있다. 특히대만ㆍ중국등의중화권의 OLED에대한투자와정부지원은상당히적극적이다. 따라서 OLED 기초원천기술개발에대한산학연의체계적인노력이필요하고, OLED 관련부품ㆍ소재ㆍ장비산업에대한적극적인투자및정부의지원이있어야한다. [ 그림 2-11] 국가별 OLED 산업구성 ( 이충훈, Modistech, ) 국가별 OLED 시장점유율을보면 2001년가장점유율을보였던일본은차차비중이낮아져 2005년에는 19.3% 정도까지낮아질것으로예상되었다 [ 표 2-1]. 반면에우리나라와대만, 중국을포함하는극동에서시장점유율은지속적으로상승하 여 2005년에는전체시장의 70% 이상을차지할것이다. -58-

59 [ 표 2-1] 국가별 OLED 시장점유율전망 ( 단위:%) 한편 [ 그림 2-12] 에보인것과같이 Display Search 사가 2003년에발표한국가별 OLED 패널 Capa 비교에의하면우리나라는일본ㆍ대만ㆍ중국에이어 4위에머무르고있다. 아직은 OLED 시장의초기단계이고, 단순히 Capa만비교하여수율등실제생산량을비교한것이아니므로이순위는큰의미가없으나, 각국이 OLED에대해시장우위를확보하기위해적극적으로투자하고있는상황을고려하면우리나라도더욱적극적으로 OLED 에투자를해야할것으로판단된다. -59-

60 [ 그림 2-12] 국가별 OLED 패널 Capa 비교, 자료: Display Search,

61 2.2.1 세계시장규모 1) 세계시장규모 OLED 제품상용화는아직초기단계에머물고있어앞으로의시장규모는기술개발과설비투자에따라크게좌우될것으로보인다. 현재로서는상당히많은불확실성이존재하고있는상황이다. 향후 OLED 시장규모를예측하는데있어이견이존재하지만, 모든조사기관이다양한디스플레이중에서 OLED가가장높은성장률을기록하고, OLED 패널가격은수년내에 LCD와경쟁할수있는정도로낮아질것으로예측하고있다. SRI에서 2003년에발표한연도별 OLED 시장규모를 [ 그림 2-13] 에나타냈다. 이자료에의하면 2003년세계 OLED 시장규모는 2억1천5백만달러정도이고, 2009년에는 31.29억달러에이르며연평균 56% 정도로증가하고, 전체평판디스플레이사장의 4% 이상을차지할것으로전망되고있다. 한편다른시장조사기관인 Display Search사가 2003년에발표한자료에따르면 OLED 시장규모를좀더높게예측하고있다 [ 그림 2-14]. 2002년 OLED 매출액은 1.14 억달러로본격적으로 OLED 시장이열렸고, 2007년에는 21억달러규모가될것으로예측하고있다. 현재 OLED생산품은대부분소형 PM OLED인데 2005년부터는 AM OLED 제품의비중이더커지기시작해서 2007년경에는전체의약 75% 정도를차지할것으로예측하고있다. 향후대화면 TV용 OLED가개발되면 OLED 시장규모는이예측보다훨씬크게증가할것이다. [ 그림 2-13] OLED 세계시장전망단위: 백만달러, 자료: SRI

62 [ 그림 2-14] OLED 세계시장전망단위: 백만달러, 자료: Display Search 2003 OLED 의응용분야는업무용( 복사기, 현금지급기등), 통신용( 셀룰러폰, 인터넷기기 등), 컴퓨터용( 휴대형, 데스크탑형등), 가전용( 캠코더, 게임기등), 산업용( 생산기 기, 계측기등) 그리고운송용( 계기판, GPS 등) 으로분류할수있다. 미래를예측할 경우셀룰러폰으로대표되는통신용시장이가장크고, 다음으로는카메라, 캠코더, 게임기등에해당하는가전부문이자리할것으로예상되지만, 장기적으로는 TV 등 대형시장진입이가능할것으로예측된다. OLED생산품은 2001~2003 년에는소형(2"~4") 및초소형(1" 이하) Multi Color 소자 에집중되었으나, 응용분야및시장이확장됨에따라소형문자표시기와대형그 래픽패널부품모두에있어서분포가매우다양화될것이다. 중형(5"~8") OLED는 2004 년, 대형(9" 이상) OLED은 2005년에 시장에 진입하여 2009년경에는 전체 OLED 시장의약 45% 를차지하고이중대부분이 TFT 용으로예측된다. [ 표 2-2] 에용도별 OLED 시장전망을나타냈다. -62-

63 [ 표 2-2] 용도별 OLED 시장전망 ( 단위:M$) -63-

64 2) 세계시장을선도하는주요생산업체 업체명( 국적) 생산품목과주요특징비고 Pioneer ( 일) Sanyo ( 일) - 단색과 Area Color 전장용OLED - 5.2" 풀컬러시제품 - Sub-Display용 multicolor 시제품 - 저분자풀컬러 AM OLED 개발(2", 5", 13' 급개발) - 멀티컬러표시장치전개후풀컬러로 10" 이 하 PDA, CNS용목표 - Sharp 사와합작사설립(ELdis) - 원천특허및재료특허보유 - Kodak 사와합작사설립(SK Display) - ULVAC, Kodak사와양산장비개발착수 Sony ( 일) - 13 급풀컬러 AM OLED (Top-Emission 방식) 개발 - TAC(Top Adoped Current Driving) 방식의 AM OLED - 자사특허보유 - UDC와전략적제휴 년상용화목표양산설비구축 Toshiba ( 일) Seiko- Epson ( 일) - 5" 급풀컬러 OLED개발 - 17" AM PLED 개발 (Ink-Jet) - 세계최대인 40 AM PLED 개발 (Ink-Jet) - 마쯔시다와합작사설립(TMD) - CDT 와전략적제휴 Idemitsu Kosan ( 일) - 저분자유기재료에대한다양한특허보유 - OLED device 의기능층, 기재료양산 발광충등저분자유 Sharp ( 일) - 5" 급 multi-color AM OLED 개발 - Pioneer 사와합작사설립 (ELdis) 2002 NEC ( 일) Hitachi ( 일) Kodak ( 미) Dupont ( 미) UDC ( 미) - 5.7" AM OLED 개발 - 현재휴대폰용 application에주력 - 5 급풀컬러 OLED개발 -3.5 QVGA 풀컬러 AM OLED개발 - 87 년,OLED 소자의최초개발 - OLED 원천특허보유 - 차세대전략사업으로디스플레이채택 (OLED) - Material Supper로서시장점유 - 저분자유기재료양산 - 삼성SDI 와의합작사(SNMD) 를설립했으나최근철수함 년상반기부터양산라인가동 - 전기압력구동방식의화상구현 - OLED 제조업체와 AM 및 PM 관련된라이센 스공여 - Sanyo 와합작사설립(SK Display) - 2" 급 AM OLED 상용화(DSC 탑재) - Olight" OLED 대표브랜드출시 - UDC와고분자인광재료개발공동프로그램참여 - 저분자인광재료 - Panel maker와의공동프로그램참여 (Dupont 등) Dow Chemical ( 미) - 고분자재료및생산 - 2단계의 LUMATION LEP 상용화생산설비확장계획 CDT ( 영) - 고분자 OLED 전략사업화 - SEIKO EPSON과의전략적제휴 - Inkjet printing 기술도입 (Lilrex 등) Philips ( 네덜란드) - 고분자 OLED 전략사업화 - 13" AM PLED (Ink-Jet 개발) - CDT, DuPont 등과협력 - PolyLED를적용한연도기시판 Covion ( 독일) - 고분자, 저분자재료및생산 - Aventis와 Avecia의합작벤처회사 - 고분자발광재료양산 RitDisplay ( 대만) - 고분자 OLED 전략사업화 - 저분자 OLED 양산을위한제 3라인까지확 보 Chi Mei ( 대만) - 20 비정질풀컬러 AM OLED 개발 - 향후저가대면적 AM OLED의기반기술확 립 - IBM Japan 과의합작사설립 (IDTech) Osram ( 말레이지아) - 휴대폰탑재용 2" 급 PM 내부창양산 - 고분자시제품개발- "Pictiva" 발표 대표브랜드 -64-

65 2.2.2 국내시장규모 1) 국내의시장규모국내 OLED 생산량을살펴보면 2001년 2천만달러에서출발하여지난해 6천만달러로시장규모가크지않으나 2002년부터삼성SDI, LG 전자, 오리온전기, 현대 LCD 등기업들의대거투자와함께상품화및양산이이루어지고있어서향후 2005년경에는 4억달러규모의시장이형성될것으로전망되며연평균 111% 의고속성장이예고되고있다. 세계 OLED시장규모와비교해볼때우리나라의생산이전세계의약 30~40% 정도를차지할것으로전망된다. 삼성SDI의경우 2001년상반기에 1.6" 급 OLED, 2001년하반기에는 2" 급칼라 OLED 를출시하였고, 후속으로 8.4" 급및 15.1" 급 AM OLED 를발표하였다. 2002년에 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기술을적용한 2.2" Full Color IMT-2000용 AM OLED 을개발하였다. 삼성SDI는우선적으로 IMT-2000용휴대폰, PDA 등휴대형정보통신기기시장에진입한후대면적고해상도 AM OLED의상품화기술을추가로확보함으로써중대형 DVD, 차량용디스플레이, 노트북컴퓨터, 모니터등으로확대해나간다는방침을정하였다. 또한삼성SDI는 2001년 1월에 NEC와총 940억원을출자하여설립한삼성-NEC 모바일디스플레이(SNMD) 를통해양산준비를갖추고, 2002년 8월부터 OLED 양산에들어갔다. 최근 NEC가철수하여 SNMD 지분을 100% 로확보하고삼성OLED로개명했다. 현재 1" 급, 해상도 96x64인휴대전화용 Sub 디스플레이를양산하고있고, 2" 이상의 Full Color로동영상을구현할수있는제품의개발과양산을추진하고있다. 삼성OLED는생산량이 2003년초만하더라도월평균 16만개수준이었으나, 2003년 4분기에는월 100만개로확대된데이어최근에는월 150만개까지늘어나일본대만등경쟁사를크게앞지르고있다. -65-

66 삼성OLED의이같은실적은 3 개의양산라인(300x420mm) 을보유한 Pioneer가월 50 만개씩 생산하고 있고, 2 개의 양산라인(400x400mm와 370x470mm) 을보유한 RitDisplay가 최근 월 70만개를 생산하고 있는데 비하여 1개의 양산라인 (370x470mm) 에서이루어낸성과라는점에서소형 OLED 분야에서세계최고의양 산기술을보유했다는증거로풀이된다. 이와같은수율이나생산성의우위를바탕 으로삼성OLED는 2003년 1분기에만 OLED 매출이 1000 억원을돌파했으며, 2003 년하반기부터 OLED 라인이추가로증설되는만큼올해 6000억원이상의매출을 달성하고, 2005년에는 1조원이상의매출에세계시장점유율 30% 이상을달성하 여 OLED 세계 1 위업체로올라선다는계획을가지고있다. LG 전자의경우, 2001년에휴대폰용 1.8" 패널등다양한 Multi Color제품라인업을 갖추고, 구미공장에서 10만개규모의파일럿라인을가동하려던계획을백지화하고 Full Color 제품으로의전환을선언하였다. 무리한상용화보다는시장이성숙된후에 우수한제품으로진입한다는전략을세우고수명및신뢰성문제해결에전력을기 울이고있다. 또한 LG전자는 LG필립스 LCD의저온폴리 TFT방식 LCD기판을활용 해 AM OLED 사업을적극육성하여이분야에서선두주자로나서겠다는계획이다. 한편최근 LG필립스 LCD는 6세대 TFT-LCD생산라인인 P6지하에연말까지 4세대 급(730x920mm) 저온폴리 TFT LCD 라인을구축, 내년초부터양산에나서기로했 다. 이설비는 LCD뿐만아니라향후 AM OLED를염두에두고투자를한것으로 판단하고있다. 삼성전자는최근두산디앤디로부터 4 세대급(730x920mm) AM OLED 디스플레이 장비를수주했다고발표하여본격적으로 AM OLED 개발에나서고있다. 국내다른 회사와달리고분자 AM OLED 에주력할계획인것으로알려지고있다. -66-

67 네스디스플레이는 2001년부터 OLED용핵심제조설비의개발과패널생산을위한재료개발을동시에진행하여왔으며 2003년후반기부터휴대전화용외부창및 MP3 용모듈의생산및판매를시작했다. 월 10만개수준의모듈을수출용으로판매하고있으며, 최근싱가포르에양산공장을건설할계획을발표했다. 오리온전기는 2003년약 220억원을투자하여휴대전화용 2" 와 PDA용 4" OLED를월 50 만개규모로양산할계획이다. 그밖에현대LCD 등의업체도양산을위한제품개발에힘쓰고있고, 최근네오뷰코오롱은 900억원을투자하여양산설비를갖추고 2004년상반기부터 52만개의생산능력을갖춰약 300억원의매출을달성하는것을목표로하고있다. 그리고대우일렉트로닉스는최근 OLED 벤처업체인 CLD 를인수하고, 향후 2년간 360억원을투자해 2005년부터구미영상생산기지를통해본격적으로제품양산에들어갈계획이다. 대우는국내외휴대폰생산업체와전략적제휴를통해사업경쟁력을확보해나가며, 2005년 400 억원, 2006년 1050억원의매출을기대하고있다. 기타업체에서도소량의제품을생산하고있으나, 아직은미미한수준이며현재까지는각업체마다양산화를준비하는시기로볼수있다. [ 표 2-2] 국내 OLED 시장전망 ( 단위: 만개, M$) -67-

68 2) 해당산업의기업규모별현황 -68-

69 3) 국내주요생산업체 업체 주생산품목과특징 비고 NEC와합작하여 SNMD 설립 (2001 년) 삼성SDl 15 인치, 17인치풀칼라 AMOLED 개발 1인치급칼라 PMOLED 양산 2인치급칼라 PMOLED 양산예정 패널 LG필립스LCD AMOLED개발 패널 삼성전자 구동 IC 개발 AMOLED 개발 패널/ 부품 LG전자 2002년 2인치칼라시제품출시 PMOLED 양산라인구축완료및 2004년양산예정 패널 AMOLED개발 오리온전기 PMOLED 양산라인구축예정 패널 코오롱 자회사네오뷰코오롱에서사업화 PMOLED 양산라인구축 2004년양산예정 패널/ 소재 OLED 소재개발 현대LCD PMOLED 생산설비검토중 패널 PMOLED 시생산라인구축네스디스플레 1인치급칼라 PMOLED 시생산이 유기발광소재개발 패널/ 소재 대우일렉트로닉스 CLD 인수및 PMOLED 생산예정 패널 하이닉스 OLED 구동 IC 개발 부품 엘리아테크 OLED 구동 IC 개발 OLED 패널개발 부품/ 패널 삼성코닝 OLED 기판개발및판매 소재 한화종합화학 OLED 기판개발및판매 소재 LG화학 OLED 발광소재개발및판매 소재 SKC OLED 발광 / 수송소재개발 소재 동진세미켐 OLED PR/ 고분자소재개발및판매 소재 나노닉스 OLED 봉지소재개발및판매 소재 그라셀 OLED 발광 / 수송소재개발및시판 소재 ELM OLED 발광 / 수송소재개발및시판 소재 두산디앤디 OLED 제조장비개발및판매 장비 선익시스템 OLED 제조장비개발및판매 장비 ANS OLED 제조장비개발및판매 장비 DOV OLED 제조장비개발및판매 장비 모디스텍 OLED 봉지소재/ 장비개발및판매 장비/ 소재 -69-

70 2.2.3 향후시장전망 OLED 제품상용화는아직초기단계에머물고있어앞으로의시장규모는기술개발 과설비투자에따라크게좌우될것으로보인다. 현재로서는상당히많은불확실성 이존재하고있는상황이다. 향후 OLED 시장규모를예측하는데있어이견이존재 하지만, 모든조사기관이다양한디스플레이중에서 OLED가가장높은성장률을 기록하고, OLED 패널가격은수년내에 LCD와경쟁할수있는정도로낮아질것 으로예측하고있다. SRI에서 2003년에발표한자료에의하면 2003년세계 OLED 시장규모는 2억1천5 백만달러정도이고, 2009년에는 31.29억달러에이르며연평 균 56% 정도로증가하고, 전체평판디스플레이시장의 4% 이상을차지할것으로 전망되고있다. 한편다른시장조사기관인 Display Search사가 2003년에발표한 자료에따르면 OLED 시장규모를좀더높게예측하고있다. 2002년 OLED 매출 액은 1.14억달러로본격적으로 OLED 시장이열렸고, 2007년에는 21억달러규모 가될것으로예측하고있다. 현재 OLED 생산품은대부분소형 PM OLED인데 2005년부터는 AM OLED 제품의비중이더커지기시작해서 2007년경에는전체의 약 75% 정도를차지할것으로예측하고있다. 향후대화면 TV용 OLED가개발되 면 OLED 시장규모는이예측보다훨씬크게증가할것이다. -70-

71 2.3 연구개발인프라분석 국내제조업체현황및연구기반현황 1) 기업규모현황 정부지원정책현황 1) 관련법령및규제현황 정부에서는디스플레이산업에대한지원정책의일환으로 1995년부터 2001년까지 시행한차세대평판표시장치기반기술개발사업(G7) 을통해 TFT-LCD 및 PDP산업에 대하여연구개발및인력양성에노력하였다. 이러한결과우리나라가 TFT-LCD 및 PDP에있어서세계제1위의생산국으로발돋움할수있는계기가되었고산ㆍ학 ㆍ연협동연구체계에대한기반을구축할수있었다. 차세대평판디스플레이로주 목받고있는 OLED에대하여는플라스틱기판을이용한 OLED의개발이나국가지 정연구실사업을통해부분적인지원은있었지만 TFT-LCD나 PDP와같은체계적 인지원은이루어지지않았다. -71-

72 정보통신부는한국전자통신연구원(ETRI) 와고등기술연구원, 오리온전기, 한국과학기술원(KAIST) 에대한공동지원을통해 OLED 디스플레이연구개발과제를수행하였으나플라스틱기판을이용한 PDA용 5" Flexible OLED 디스플레이개발에한정되어제품화측면이라기보다는물질특성과단순소자분석을위한원천기술획득차원의기초연구라고할수있다. 또한과학기술부는국가지정연구실사업(NRL) 의일환으로네스디스플레이에정보전자소재기술사업을지원한사실이있다. 산업자원부는 2001년부터 2006 년까지중기거점기술개발사업을통해 유리기판을이용한 10인치급 AM OLED Panel 개발 사업을진행중에있으며I 2003년제 2차부품소재기술개발사업을통해 300억을투입하여 OLED 등차세대성장산업의본격적인기술개발지원에나선다고밝혔다. 산업자원부는특히제2차부품소재기술개발사업부터는기술개발완료시신뢰성평가시험성적서를의무적으로첨부하게함으로써기술개발효과를극대화함은물론부품ㆍ소재의신뢰성제고에박차를가할계획이다. 2) 정부지원정책사업종류와현황 산업자원부 (2003 년도까지) o 산업기반기술개발사업 - 중기거점기술개발사업 - OLED 개발 - 주관기관 : 서울대 - 사업기간 : 5 년 (2001 ~ 2006 년) - 정부지원규모 : 약 20 억원/ 년 - 유리기판을이용한 10인치급의능동구동 OLED 개발 -72-

73 o 산업기반기술개발사업 - 중기거점기술개발사업 - 주관기관 : 디스플레이연구조합 - 사업기간 : 5 년 (2002 ~ 2007 년) - 정부지원규모 : 약 20 억원/ 년 - FPD 장치개발사업의세부과제로 OLED 장비개발을진행 o 부품소재기술개발사업 - 주관기관 : 삼성SDI - 사업기간 : 약 3 년 ( ~ ) - 정부지원규모 : 약 25 억원/ 년 - OLED 핵심부품ㆍ소재개발 과학기술부 o21세기프론티어연구개발사업 - 주관기관 : 한국화학연구원 - 사업기간 : 약 9 년 (2002 ~ 2009) - 정부지원규모 : 약 100 억원/ 년 - AOD, ASD 및 TFT-LCD, PDP, OTFT 원천기술 -73-

74 2.4 향후산업동향과정책방향 저분자 OLED에대한원천특허를가지고있는 Kodak은 1999년에저온폴리실리콘 TFT기술을보유한 Sanyo 와제휴하였으며, CDT는고분자 OLED의핵심적인제조방법인 Ink-jet기술을보유하고있는 Seiko-Epson 과제휴하였다. Polymer OLED 업체인 Dupont Display는 Universal Display (UDC) 와차세대 OLED 소재개발과기술개발에대한제휴를맺었으며양사는또한보유특허에대한 License 협약을맺어이를통해얻어지는기술에대한배타적인권리를행사할수있게해줄것으로보인다. 국내의삼성SDl는 2001년일본 NEC와합작하여 SNMD라는회사를설립하고 OLED 시장을선점하기위한노력을계속하고있는상황이다. 향후이러한제휴와합작은더욱활발해질것으로예상되며이는원천기술을보유한업체들과전략적인제휴나합작을함으로써기술개발시간을단축하고이를통해시장선정의기회를잡고나아가서는표준화의유리한고지를점령하겠다는의도라고풀이된다. OLED 제품이경쟁력을갖기위해서는첫째, 현재수준보다향상된고해상도 Full Color OLED 제품의개발이필요하다. 그러나고해상도및 Full Color를실현하기위해서는신뢰성있는평가기술의확립을통한패널의신뢰성확보, 2만시간이상의수명, 저소비전력화등의돌파해야할기술적과제들이상당히많이존재하고있는것이현실이다. 둘째, 생산가를낮추기위하여양산수율을향상시키고 TACT를단축시킬수있는복합적인양산공정을개발하는것이필요하다. 셋째, 다양한분야에대한응용이가능하고 LCD, PDP와같은다른종류의디스플레이와차별화될수있는진정한의미로써의초박형, 초절전형, 벽걸이형 TV나 Flexible 디스플레이와같은원천기술의확보가가능한미래형디스플레이의개발이필요하다. 위와같은 OLED 제품및양산공정개발을위해서는다음과같은기술의개발이진행되어야한다. -74-

75 첫째, 고해상도 OLED 디스플레이로시급히개발해야할제품은휴대폰용 Sub/Main 디스플레이, 양방향디스플레이, PDA, CNS 등으로구분할수있다. 대부분의 OLED 기업이양산에돌입할것으로예상되는 2003년이후에생산원가의하락이가시화될것으로보이고 2004~2005년경 LCD와비슷한수준또는오히려낮은수준까지원가가개선될전망이다. 그러나양산예정에있는대부분의 OLED 제품이 5" 이하이고 LCD가시야각과같은근본적인결함을가지고있음에도불구하고고해상도제품을양산하지못할경우경쟁력이떨어질수있다. 고해상도디스플레이에서미세화소를형성하기위해서는공정마진을가능한줄여주어야하기때문에 Shadow Mask 의개발뿐만아니라공정의정확도가향상되어야한다. 또한 LCD와의경쟁력확보뿐만아니라 Mobile용으로사용되기위해서는소비전력의감소가필수적이기때문에낮은저항을갖는전극, 개구율의향상, R/G/B 소자의효율향상등을위한기술의개발이진행되어야한다. 현재 Full Color OLED제품의경우양산화가제대로진행되지않고있다. 이러한현상의원인으로는여러가지기술적문제점들이있지만그중에서결함의제거및고신뢰성평가방법의개발이상당히중요하다고할수있다. 결함의발생은패널의수명에직접적으로연관되는중요한문제이기때문에신뢰성이높은평가방법을개발하여결함의발생의원인을파악하고공정중에발생한결함을패널에영향을주지않고제거할수있는기술의개발은필수적이다. 또한다양한제품에의적용과전류구동방식의특징때문에패널또는모듈의디자인이패널의특성에미치는영향을무시할수는없다. 따라서제품에따라디자인이복합된개발의진행도필요하다. -75-

76 둘째, Flexible 디스플레이에서요구되는기술의개발은기판및기판코팅기술투습방지막형성기술, 투명전극형성기술, 미세화소형성기술의네가지로구분할수있다. Flexible 디스플레이는기존의유리를기판으로사용하지않고플라스틱과같이유연성있는재료를기판으로사용한다. 유기재료는산소나수분에취약한특성을가지고있고플라스틱계통의재료는유리에비하여상대적으로수분의침투가용이하다는단점이있다. 따라서플라스틱기판자체를코팅하여산소나수분의침투를막아주는기술의개발이필수적이다. 또한일반적으로유리기판을사용하는경우산소나수분의침투를막아주기위하여메탈이나유리캔을사용하여소자를봉지한다. Flexible 디스플레이의경우패널의유연성을살리기위하여 Metal 이나유리 Can 을사용하지않고투습방지막을형성하여야한다. 이러한기판코팅막이나투습방지막이단일층으로형성될경우수분의침투를효율적으로막아주지못하기때문에일반적으로무기물질층과유기물질층의혼합된형태가개발의주류를이루고있다. 또한 OLED 소자위에투습방지막을형성할경우유기물질이열적으로손상을받지않도록공정온도를 80 이하로유지하여야한다는기술적어려움이있다. OLED에서양전극으로 ITO와같은투명전극을사용하고음전극으로 AI과같은 Metal 을사용한다. Flexible 디스플레이에서도역시동일한방법을사용하지만투명전극을유리기판이아닌플라스틱기판위에형성해야하기때문에기판의손상을방지하기위하여충분히높은용도에서공정을진행할수없다. 이와같은문제점때문에투명전극의저항이높아지게되어패널의소비전력이높아질뿐만아니라수명이짧아지는단점이발생하게된다. 따라서 Flexible 디스플레이에서낮은공정온도로낮은저항을갖는투명전극의형성기술개발이중요한사항으로대두된다. 또한상향증착방식이나일반적인패터닝방식을적용하여 Flexible 디스플레이를제작할경우기판이상대적으로유리에비하여쉽게늘어나거나수축하기때문에높은해상도를갖는 OLED제품을제작하는데어려움이따를수있다. 따라서수평및하향증착방식, 기판의고정방식, Shadow Mask 적용방식등을종합적으로고려하여미세화소를형성하는기술의개발이필수적이라고할수있다. -76-

77 셋째, 양산에관련된문제이다. Flexible 디스플레이나양방향디스플레이를제외한나머지 OLED 의경우시제품개발측면에서보면상당히앞서고있다. 그러나양산측면에서보면 LCD와같이이미상용화된디스플레이에비하여아직초기또는시작단계에불과하다. 이러한현상은전반적인기술이아직충분히개발되지못한점과복합양산공정자체가아직확립되지못하여수율이상당히떨어지기때문이다. 그러나반도체나 LCD 제조공정에비하면기술난이도가높지않아빠른시일안에개선이가능할것으로전망하고있으며원가는수율과생산량이증가하면자연스럽게낮아져경쟁력이다른디스플레이에비하여우위에설것으로판단된다. 생산량측면에서의접근방법은유리기판의크기를증가시키거나공정시간을줄이는두가지로생각할수있다. 투입되는유리기판의크기를증가시키는방식의경우다른공정부분에서발생되는기술적난제점을동시에해결해야하는어려움이있다. 반면에설비공정시간을줄이는방안은다른공정부분에서발생되는기술적난제점이적기때문에상대적으로쉬운접근방식이다. 또한수율측면에서중요한기술은고신뢰성평가기술이다. 제품의문제점을정확히파악하여야문제를해결할수있다. OLED의경우아직이러한평가기술이확립되지못하였고또는표준화도이루어지지않고있기때문에수율을저하시키는간접적인원인이되고있다. 따라서평가기술의확립을통하여결함발생등의원인을파악하 고적절한 Aging 기술을개발하여야한다. -77-

78 OLED는그기술적특징에힘입어향후차세대디스플레이로서상당히밝은미래를예측할수있기때문에부품ㆍ소재및장비개발육성, 원천기술개발및응용제품확대, 전반적인인프라구축등종합적인차원에서의정책추진이필요할것으로보인다. 특히원천기술의보유가극히미비한 OLED분야에서의전후방산업간의유기적연계는필수적이라할수있을것이다. 또한갈수록경쟁이심해질것으로예상되는업계에서리스크를낮추고시장선점을위하여국내외를망라한기업간의전략적제휴및파트너쉽구축은필수불가결할것으로보인다. 카오디오, 이동전화단말기의 Main 및 Sub 디스플레이, PDA, CNS 등소형중심으로한정되어있는현재 OLED 제품역시다변화할필요성이있다. 또한전분야의디스플레이산업을주도하기위해서는 TV, 모니터와같은추후대형화에대한대비역시동시에이루어져야하며, OLED의특성을살릴수있는 Flexible 디스플레이와같은첨단고부가가치가예상되는제품에중점적인연구개발및투자가이루어져양산화의시기를앞당겨야할것으로전망된다. -78-

79 3. 기술분석 3.1 기술동향 국내기술개발동향차세대평판디스플레이로각광받고있는 OLED에대한국내연구는 90년대초반에부터한국전자통신연구원(ETRI), 홍익대, 경상대, 서울대, 한국과학기술원(KAIST), 한국과학기술연구원(KIST), 전자부품연구원(KETI) 등의대학및연구소에서재료및기초연구위주로연구가진행되어오다가 1999년 LG 전자, 삼성SDI 등대기업에서 Full Color 동영상시제품을보인후로기초연구수준에서벗어나양산화제품개발에관심을집중시켜왔다. 아직원천기술이부족하고, 성장기반이미약하고, OLED 관련인프라도취약한실정이다. 그러나국내 OLED 산업은얼마되지않지만짧은기간동안빠른속도로발전하였으며, 최근여러업체들이 OLED 제품의양산체제를적극적으로구축하고있으며, OLED 관련특허의적극적인출원을통하여상품화에대비하면서기술개발에힘쓰고있어서, 양산및제품화기술에있어서는세계적인수준에도달하고있는것으로평가받고있다. 따라서 OLED가아직양산초기단계인만큼우리나라가이분야에대한집중적인연구개발을하면향후일본과대등하게시장선점경쟁을벌여나갈수있는사업분야이다. 국내 OLED 관련회사는약 20여개업체이며현재시제품개발측면에서는상당한기술수준에도달해있다. OLED 패널및모듈개발을목표로하는업체는삼성 SDI, LG 전자, 삼성OLED( 舊 SNMD), LG.PHILIPS LCD, 오리온전기, 현대LCD, 네오뷰코오롱, 대우일렉트로닉스와중소벤처기업인네스디스플레이, 엘리아테크등이있다. 한편재료개발업체로 LG 화학, SFC, 코오롱, ELM, SK Chemical, 비스톰, Gracel 등이있으며, 장비회사로는 ANS, 선익시스템, YAS, DOV, 두산디앤디( 舊 DR 진공), 한백, 맥사이언스, 기타관련업체로리디스, LDT, Siliconworks, RNDis, ELD, 모디스텍등이있다. -79-

80 국내의 OLED 제품화에박차를가하고있는기업으로는삼성SDI와 LG 전자, LG.PHILIPS LCD, 오리온전기, 현대LCD 등의대기업과엘리아테크, 네스디스플레이, 네오뷰코오롱등의벤처기업이있다. 삼성SDI는최근에삼성-NEC 모바일디스플레이 (SNMD) 의지분을전량확보하고삼성OLED 로개명했다. 현재 1" 급, 해상도 96x64인휴대전화용 Sub 디스플레이를양산하고있고, 2" 이상의 Full Color로동영상을구현할수있는제품의개발과양산을추진하고있다. 삼성OLED는 1 개의양산라인 (370x470mm) 을보유하고있으나생산량은최근에월 150만개까지늘어나 2~3개의양산라인을보유하고있는일본 Pioneer와대만 RitDisplay를크게앞지르고있어서소형 OLED 분야에서세계최고의양산기술을보유하고있는것으로평가된다. [ 그림 3-1] SNMD PM OLED를채용한휴대폰 -80-

81 또한삼성SDI 자체적으로는 2001년상반기에 1.6" 급 OLED, 2001년하반기에는 2" 급칼라 OLED 를출시하였고, 후속으로 8.4" 급및 15.1" 급 AM OLED를발표하였다. 2002년에 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 기술을적용한 2.2" Full Color IMT-2000용 AM OLED 을개발하였다. 그리고삼성SDl는 3M과공동으로레이저전사(LITI) 기술을개발해왔으며지난 2002년 2" 급개발에성공한바있고, 최근이기술을적용해대형화의한계를극복한세계최대사이즈 17인치 AM OLED를발표해서 SID2004 에서크게주목받았다 [ 그림 2-4]. 이번에선보인 17인치 OLED는세계최고인 UXGA(1,600x1,200) 급해상도에 576만화소를구현하고, 저온폴리 (LTPS) TFT 기판을사용했으며신개념전압구동보상 Pixel 구조를채용하여휘도의균일성을일반 OLED보다 2 배이상향상시켰다. 또한기존최대사이즈였던 15.5인치 OLED와동일수준인 400 칸텔라(cd/ m2) 의휘도( 밝기) 와 100W 의낮은소비전력을달성했다. 삼성SDl는우선적으로 IMT-2000 용휴대폰, PDA 등휴대형정보통신기기시장에진입한후대면적고해상도 AM OLED의상품화기술을추가로확보함으로써중대형 DVD, 차량용디스플레이, 노트북컴퓨터, 모니터등으로확대해나간다는방침을정하였다. [ 그림3-2] 삼성SDl의 15.1"( 좌) 및 17" AMOLED ( 우) -81-

82 LG전자는 1998년국내최초의 4" OLED제품개발을필두로 1999년 8" 개발, 2001 년 1.4", 1.8"(Full Color), 2" 등동영상휴대폰용(LGP-7400F) OLED 제품의상용 화기술및 IMT-2000용제품개발에이어추가로 3.2" 1.8"(Multi Color), 0.9" 등 3종의 OLED 제품및 Top emission, 양방향형 OLED 제품을개발했다. LG전자는 구미공장에 1천억원이상을누적투자하여 2004년 2Q 부터양산에돌입하여, 일단 자사의휴대전화를중심으로공급을개시중이다. 또한 LG필립스LCD의저온폴리 TFT방식 LCD기판을활용해 AMOLED사업을적극육성하여이분야에서선두주자 로나서겠다는계획이다. 이를위해수명및신뢰성문제해결에전력을기울이고 있다. LG필립스LCD는 6세대 TFT-LCD 생산라인인 P6 지하에 연말까지 4 세대급 (730x920mm) 저온폴리 TFT LCD 라인을구축, 내년초부터양산에나서기로했 다. 이설비는 LCD뿐만아니라향후 AMOLED를염두에두고투자를한것으로판 단하고있다. 삼성전자는최근두산디앤디로부터 4 세대급(730x920mm) AMOLED 디스플레이장 비를수주했다고발표하여본격적으로 AMOLED 개발에나서고있다. 이번에공급 되는장비는고분자 OLED 패널은물론저분자 OLED 패널도제작할수있으며 Passivation(OLED 칩표면에보호막을씌우는작업) 방식의봉지공정이도입된다. 외국계투자자금을기반으로인라인제조라인을확보한네스디스플레이는휴대폰 외부창중심으로생산하고있으며, 주로중국등에수출하고있다. 생산제품으로는 1.3", 1.5" 및 0.9" 급 Blue Mono모듈과 0.9" 급 Area Color 및 1" 급 65k Color모듈 이있으며제품의포트폴리오를 2" 급이상으로확대하고있다. 또한 2001년부터 OLED용핵심제조설비의개발과패널생산을위한재료개발을동시에진행하여왔으며, 최근싱가포르에양산공장을건설할계획을발표했다. -82-

83 엘리아테크는 2" 급휴대전화용 Main 디스플레이및 PM용 Driver IC의개발을완료 하여양산기술개발에집중하고있다. 또한 Flexible 디스플레이의개발에필수적인 투습 방지용 막 형성기술 및 Metal 전극에 의한 외부광원의 반사를 막아주는 BM(Black Matrix) 형성기술등의신기술개발에도참여하고있다. 오리온전기는최근본격적인 Full Color PM OLED 양산을앞두고신제품을개발 중이며, 올해 220억원을투자하여휴대폰용 2" 와 PDA용 4" OLED를월 50만개규 모(Full Color 2" 기준) 로양산체제를갖출예정이다. 현대LCD는 2001년 9월 3일수동형 Mono Color OLED 시제품을개발했고, 이동전 화및 PDA용 2.9" Full Color PM OLED 패널을개발중이다. 네오뷰코오롱은총 900억원을투자해 OLED 생산설비를갖추고 2004년 6월부터 본격양산에들어가 2004년 52만개의생산능력을갖춰약 300억원의매출을달성 하는것을목표로하고있다. 대우일렉트로닉스는최근 OLED 벤처업체인 CLD 를인수하고, 향후 2년간 360억 원을투자해 2005년부터구미영상생산기지를통해본격적으로제품양산에들어 갈계획이다. 대우는국내외휴대폰생산업체와전략적제휴를통해사업경쟁력을 확보해나가며, 2005년 400 억원, 2006년 1050 억원의매출을기대하고있다. 유기재료는대부분수입에의존하고있으나 LG 화학, ELM, 네스디스플레이, 썬파인 켐, Gracel 등에서개발에참여하여현재상당한수준에이르렀다. 전자통신연구원 (ETRI) 에서는 Flexible OLED 기술을개발하고있고, 한국과학기술연구원 (KIST) 는 OLED 봉지기술을연구하고있고, 서울대등에서는고효율백색 OLED를개발하고 있다. -83-

84 AMOLED를구현하는데있어중요한요소가저온 Poly-Si 및저온 Poly-Si TFT의개발이다. 다결정실리콘을제작하는방법으로고상결정화 (solid phase crystallization, SPC), 직접증착법 (as-deposition, Plasma- CVD, LPCVD), 급속열처리(rapid thermal annealing, RTA), 액상결정화(liquid phase recrystallization, LPR), 엑시머레이저열처리 (Excimer laser annealing, ELA) 등이있다. 이중에서현재는비정질실리콘을형성시킨후결정화하는기술에연구가집중되고있다. 특히이방법들중에서저온공정이가능하여유리기판을사용할수있는 ELA 방법에관한연구개발이가장활발하다. 저온폴리실리콘 TFT는구조에따라 Bottom Gate형과 Top Gate 형의두가지로구분된다. Bottom Gate 형은기존아몰퍼스실리콘 TFT 제조라인과적합성이좋은반면에 TFT의이동도는 Top Gate 형이높다. 현재 LSI의구조와유사한 Top Gate형을채택하고있는업체들이많으며앞으로주류를이룰것으로전망된다. poly-si TFT 연구는경희대, 서울대, KAIST, 고려대, 포항공대, 홍익대등대학연구기관과 ETRI, KETI 등국내전문연구기관, 그리고 TFT-LCD 제품생산을하고있는삼성전자, LG.PHILIPS LCD 등의기업체등에서활발히이루어지고있다. ELA 방법은 Laser beam 길이의한계로현재 20" 급정도구현에머물러있기때문에 40" 급이상의 LTPS를개발하기위해서는대면적고균일레이저결정화방식의개발이필수적이다. 그리고 Laser-based LTPS TFT 이외에가능한 AM 기판기술로는 Non-laser based LTPS 기술과 LCD에서널리사용되고있는 a-si TFT 기술등이있지만아직많은기술적인문제점을극복해야한다. Non-laser based LTPS 기술은 Laser를사용하지않고열에의해서결정화하는방식으로기판대형화및 LTPS TFT 신뢰성의장점이있다. 그러나 laser based LPTS 대비다소고온공정이필요하여온도균일도, 내열기판개발및기판변형방지를위한공정등이필요하다. 서울대를비롯한여러대학및연구소에서금속유도결정화(MIC, Metal Induced Crystalization) 방법, 금속유도측면결정화 (MILC, Metal Induced Lateral Crystalization) 방법, SLS (Sequential Lateral Solidification) 등을연구하고있다. 이중에서 MILC는비정질실리콘박막의일부에니켈금속을증착하여결정화온도자체를유리기판의변형온도아래로낮추는기술이다. MILC 는고온폴리실리콘(HTPS) 에서와같이단순열처리방식을사용하므로설비가단순하고저렴해초기투자비를대폭절감할수있다는장점을가지며레이저공정처럼기판을매번스캔하는방식이아닌배치방식을채택하므로생산성이높고공정이단순해수율을획기적으로높일수있다. 그런데새로운공정개발과양산기술이필요하다. -84-

85 a-si TFT는낮은전하이동도로개구율구현자체가어려워그동안기본적으로채용이불가능하였으나, 최근재료의효율증가및전면발광기술개발로인해가능성이높아지고있다. 그러나전압구동하는 LCD와달리전류구동인 OLED에서는높은신뢰성을가지는 a-si TFT 개발및단순한보상회로개발이필수적이다. 삼성 전자등에서 a-si TFT를사용한 AM OLED 에대해연구개발중에있다. -85-

86 [ 표3-1] 국내주요 OLED업체의개발현황 업체주요사항 삼성 SDI 삼성OLED ( 구 SNMO) LG 전자 LG.PHILIPS LCD " Full Color AM OLED 개발 - 세계최고인 17" UXGA Full-Color AM OLED 개발 - 3M과 LITI 기술, UDC 와유기인광재료, Vitex와박막 Encap 기술등공동개발중 - NEC 제휴 (2001년 9 월) 로설립되었으나, 최근 NEC가철수하고삼성SDI가 100% 의지분을가짐 - 1" 급 256 Color PM OLED 양산(2002 년) - 2" 급 26만 Color PM OLED 양산예정 (2004 년) 년 10월 2" 급 Color 시제품출시 년 Full Color PM OLED 양산개시중 - LG Philips LCD의 LTPS기판을이용 AM OLED 개발 -LG전자와 LTPS기판을이용 AMOLED개발 - 4 세대급 (730x920mrn) LTPS- TFT 라인구축 삼성전자 -a-sitft를사용한고분자 AMOLED - 4세대급 OLED 장비발주함 개발중 현대 LCD -PMOLED 생산설비검토중 오리온전기 네스디스플레이 - 2" Full Color PM OLED 개발, 26만 Color 년 OLED양산을앞두고신제품개발중 - 3.8"(PDA), 26만 Color, 320 x ", 65k Color, 96 x 64 - 청색/ 적색발광, 폴리머 HIL 개발, - 1" 급 Blue/Area Color/Full Color패널개발및판매 엘리아테크 - 1.9", 26만 Color, 128 x 160 패널생산기술수출계획 네오뷰코오롱 년 OLED 양산예정 대우일렉트로닉스 - OLED 벤처업체인 CLD를인수 -2005년부터 PMOLED양산계획 -86-

87 3.1.2 선진국의기술개발동향 국외의 OLED산업을살펴보면 OLED 와관련되어디스플레이메이커, 재료, 장비및 반도체업계등전세계적으로약 100 여개의업체가참여하고있으며, 최근들어 OLED 디스플레이제품화가빠른속도로발전하고있다. 특히 STN-LCD가주도하 고있는휴대폰ㆍPDAㆍ카오디오ㆍ캠코더ㆍ디지털카메라ㆍ게임기등휴대형초소 형정보단말기에 OLED 디스플레이가적용되면서세계적으로개발및상용화붐이 일고있다. 저분자 OLED 제품의양산화는일본과한국및대만을중심으로진행되 고있는데일본이가장앞서있다. 고분자 OLED 제품의양산및개발은미국및 유럽을중심으로연구가진행되고있으며일본, 한국, 대만등에서도참여하고있 다. 일본업체들의경우양산기술과 OLED 관련부품ㆍ소재ㆍ장비등기반기술에서앞 서있으나, 미국의 Eastman Kodak, 영국의 CDT 등이보유한 OLED의재료및소 자에대한원천특허가일본에불리한점으로작용하고있다. 일본의관련업계는 OLED 의시장선점을위해기업간제휴를확대하여이를보완하고자하고있다. 그 대표적인예로서 Sanyo는 Eastman Kodak과공동출자로합작사 SK Display를설 립해 2002년 Sanyo 공장에서 Full Color OLED 양산에착수하였으며, Pioneer와 Sharp가합작하여설립한 ELDis, Toshiba와 Matsushita의합작사인 TMD, 한국의 삼성SDl와 일본의 NEC의 합작사인 SNMD, CDT와 전략적 제휴를 맺은 Seiko-Epson 등이있다. 최초로 OLED제품을상용화한동북 Pioneer는 Sharp와공동으로 ELDis를설립하였 으며, 현재월 7만장생산가능한 500x670 라인을보유하고있다. 2001년 3월부터 3~4색휴대폰용 Multi Color제품을월 150만개씩생산하여현재까지 320만개정도 를판매하였지만 2003년휴대폰판매가호조를보이면 200만개이상을판매할계 획이다. ELDis는또한휴대폰용과함께디지털카메라용 OLED를양산할계획을가 지고있으며 Full Color제품은 2002년가을부터월 50만개수준으로생산할계획이 었지만샘플단계에머물러있어 2004 년이후부터시작할예정이다. 또한 Flexible 디스플레이의개발을진행하고있으며 PM OLED 시제품을제작한바있다. -87-

88 Sanyo는미국 Eastman Kodak과합작으로설립한 SK Display에서 2002년부터 Full Color 제품생산에착수하였다. 생산은 2002년 2월 Sanyo의기후사업장에서시작하고, 2003년에는 Sanyo의자회사인돗토리산요전기의 LCD 공장일부를 OLED 용으로교체해생산규모를확대할계획이라고발표했다. 이들공장에서는우선휴대폰과디지털카메라 PDA에사용하는중소형제품을생산하고향후에는 TV 용대형제품도생산할예정이다. 두회사는합작사에서생산한제품을 Kodak과 Sanyo 가각사의브랜드로판매키로하였다. 2004년합계 700억엔의매출달성과 30% 이상의세계시장점유를목표로잡고있다. 앞에서언급한바와같이 SK Display의출범은 OLED 생산기술을확보하고있는 Sanyo와 OLED 관련원천특허를보유하고있는 Kodak 간의결합이라는점에서의미가있다. 또한 Sanyo는 2002년 10월 Sanyo는백색 OLED와컬러필터를사용하는방식으로 15 cd/a의발광효율을내는 14.7인치의 AM OLED 디스플레이를선보였고, Ulvac 및 Kodak과양산장비개발을공동추진중이다. [ 그림 3-3] SK Display AM OLED 2.2" QCIF, 5.5" QVGA, 14.7" 1280x

89 Sony는 2001년 3월기존의능동구동 OLED와달리 top emission 방식의 13" 풀컬러 Active Matrix OLED 를개발하였으며, 2003년에는 12인치 4장을붙인 24인치 OLED 를개발했다. top emission 방식을사용하여개구율향상을도모하였다. Sony는 Post CRT 시대를대비하여 AM OLED 를집중육성하고있다. Toshiba는 Matsushita와합작하여 Toshiba-Matsushita Display Technology(TMD) 를세웠고, 2.85" 26 만컬러, 64그레이스케일을지원하는 OLED 시제품을출시하였고, 2.2" OLED를휴대폰용으로 2002년 10 월부터양산해오고있다. 또한고분자를사용한 Ink-Jet 방식으로 17" AM OLED 를개발하였다. Seiko-Epson은 2002년 4/4분기부터이동전화단말기와디지털카메라시장을목표로하여 OLED 를양산하고있으며, 고분자를이용한 Ink-get 프린팅기술로컬러를구현하는등연구개발활발히진행하고있다. 최근에현재까지개발된 OLED중최대크기제품인 40" WXGA (1280x768), 260,000 color, AM OLED를잉크젯프린팅방식으로개발했으며, 2007 년까지상용화할계획이다. [ 그림 3-4] Seiko-Epson 40" WXGA (1280x768), AM OLED(lnk-jet) -89-

90 현재양산을앞두고있는기업들마다 OLED 재료및구동방식을선택하는데있어서차이가있다. 이는 OLED 디스플레이를구현하는데적용할수있는기술분야가폭넓다는의미도되겠지만한편으로는아직표준적인제조방식이확립되지않아상호기술간치열한경쟁상태가진행되고있는실정을간접적으로드러낸다고볼수있다. 일본에서는재료측면에서볼때 Sumitomo화학등몇몇업체가고분자재료를개발중이기는하나주로저분자유기재료를이용한 OLED 소자및디스플레이개발이주관심사이다. 재료및관련기초기술의대표적인회사로서화학회사인 Idemitsu Kosan사가선두에있으며 Toyo Ink, Chemi Pro, Bando Chemical 등이그뒤를잇고있다. 일본내에서는이미잘알려진기업체및기업부설연구소뿐만아니라국가연구소와학계에서또한활발한연구가이뤄지고있는데대표적인대학으로서 Kyushu 대학, Yamagata 대학, Osaka 대학등을들수있다. 최근 Yamagata 대학의 J. Kido 교수는 OLED 단위소자를수직으로여러층을적층하여전기적으로연결한 tandem 구조를개발하여발광효율이적층수에비례하는것을보였다. 이와같은 multiphoton generation 형의 OLED를이용해서 C545T를도핑한녹색 OLED의효율이 48 cd/a 까지되는것을발표했다. 한편기계장치및제조설비의선진기술을다양하게갖추고있는일본은연구단계에서양산에이르기까지 OLED의산업화를위해본격적인장비기술을확보해나가고있다. 대표적인장비회사로는 Tokki, Ulvac 등을꼽을수있으며자국내뿐만아니 라한국, 대만, 북미, 유럽에이르기까지다양한판로를개척해놓은상태다. -90-

91 미국의 Eastman Kodak사는저분자 OLED의원천기술및재료에대한영향력을가 지고있다. 저분자 OLED를처음으로고안해내었고 PM 및 AM 관련원천특허기 술을보유하고있다. Eastman Kodak사는 Pioneer, TDK, Optrex, OPTO Tech, Teco 등 10여곳이넘는 PM업체와 emagin, Sanyo 등 AM업체및국내의삼성SDI 등과 OLED 관련 License 를체결하였고, 최근에는 Truly Internationl Holdings에저 분자 PM OLED에대한 License 를공여하였다. 이와같은 IP( 지적재산권) 외에도디 스플레이 메이커로서의 OLED 상용화에 박차를 가하고 있다. 일차로 2003년과 2004년중에는휴대전화를겨냥한 2" 급제품에대한양산과 2004년과 2005년에 걸쳐휴대용 DVD 플레이어에탑재될 5"~7" OLED 패널생산을계획하고있다. Eastman Kodak사는 Sanyo Electric과공동개발한 2.16" AM OLED 패널을업계 최초로제품화하여 2003년 4 월부터유럽, 아시아, 호주등 3개지역의시장에출시 된디지털카메라에채택하였다. 또한 Eastman Kodak사에서는금속대신에투명한유기전극을개발해서 3개의인 광 OLED층을 적층한 녹색 Tandem OLED 소자를 제작해서 최대 발광효율은 cd/a 에 도달하고, 최대 휘도는 10만 2cd/ cm2가 넘는다는 것을 발표했다. Kodak에서개발한유기전극은 n-타입과 p-타입으로도핑된유기층들의조합으 로매우우수한전기적특성을가지며, 매우투명하며, 제조가손쉬운것으로알려 지고있다. 따라서이와같은투명한유기전극을사용하면분리되어있는 OLED 층들사이에서빛의소실이없을것이기때문에소자의밝기는 OLED 층의개수에 비례하여좋아질것이다. 미국 Princeton 대학의 S. R. Forrest 교수와 USC의 M. E. Thompson 교수팀은 스핀-궤도결합이큰 Ir이나 Pt과같은무거운원소를중심에갖는인광색소를이 용하여삼중항상태에서도효과적으로빛을내도록하여녹색과적색의고효율 OLED 소자를 개발했다. 녹색 인광 색소인 bis(2-phenylpyridine)iridium (III) acetylacetonate [(ppy) 2 Ir(acac)] 를 3-phenyl-4-(1' -naphthyl)-5-phenyl-1,2,4-triazole (TAZ) 에 도핑한 OLED는 최대 발광 효율 601m/W, 최대내부양자효율 87% 수준에도달한다. 그런데아직까지청색발광을 하는좋은인광물질은개발되지않고있다. -91-

92 미국의 UDC(Universal Display Corp.) 사는 Princeton대학및 Southern California 대학과의 협력을 통해 TOLED(Transparent Organic Light Emitting Device), SOLED(Stacked pixel OLED) 그리고 FOLED(Flexible OLED) 라 명명한 3종류의 OLED 을개발중이다. TOLED 는상부와하부즉양면에서모두관찰이가능한점, SOLED 는적층구조를사용하여휘도와해상도를높인점, 그리고 FOLED는플라스 틱등유연성있는기판위에제작되어휠수있다는점등의특징이있다. 또한 Axitron과 Flexible 디스플레이용장비개발을진행하고있으며 Vitex와투습방지막 에대한연구를진행하고있다. EH한저분자인광재료를앞세워전략적으로 AM 및 PM OLED 제조업체와의 공동 프로그램을 활성화하고 있다. 그리고 Dupont Display사와고분자인광재료의 OLED 적용에대한기술적인공동개발을추진하고 있다. Dupont Display는디스플레이를자사의차세대전략사업의비전으로채택하여 Olight 라는자사대표브랜드를내놓았다. 이 Olight의초기응용범위는일반소비자, 산업및의료분야가될것으로보이며향후 Full Color디스플레이와플라스틱회로기판에대한다양한디스플레이에적용될것이라고전망했다. 이와같이 Polymer OLED업체로발돋움한 Dupont Display는 UDC와보유특허에대한 License협약을통해연구개발비절감과개발기간을대폭단축시킬수있을것으로기대하고있고, UDC에게는협업을통해얻어지는기술에대한배타적인권리를행사할수있게해줄것으로보인다. 고분자 OLED 측면에있어서의대표적인재료회사로는 Dow Chemical 사를꼽을수있는데 polyfiuorene 계열 RGB 물질 ( 상표명 Lumation TM ) 을시판하고있다. Michigan Midland의공장에수백만달러를투자하는 2단계의 Lumation LEP(Light emitting polymer) 상용화생산설비확장계획을가지고있으며현재제 1단계확장계획을마무리한상태이다. 이밖에 emagin 사는 Si 기판상에 OLED를집적화시켜마이크로디스플레이를구현하고있다. 이와같이저분자로부터고분자에이르기까지미국의 OLED 산업은최근들어각사의개발및생산계획의선언과함께제품상용화에있어서빠른발전이예상된다. -92-

93 영국의 OLED 대표사로손꼽히는 CDT(Cambridge Display Technology) 는고분자 OLED 를중심으로원천기술, 제조장비, 유기재료등전반에걸친사업다각화와기업간의전략적제휴에전력을다하고있다. 고분자 OLED의핵심적인제조방법인 Ink-jet 기술을보유하고있는 Seiko-Epson과제휴하여고분자물질을발광체로한 AM OLED를 Plastic 기판위에개발한바있으며, 대화면용으로 Ink-jet Printing 방식을연구중에있다. 고분자발광체에대한기본특허를가지고자사는생산을하지않는다는전략으로 Dupont Display, Philips 등에 License 를대여하고있다. 고분자 OLED의양산화및개발은원천특허를보유하고있는영국의 CDT(Cambridge Display Technology) 를중심으로진행되고있다. 영국 Opsys 사에서는높은발광효율을내는저분자인광 OLED의장점과고분자 OLED 에사용되는스핀코팅방법의경제적인장점을결합하는덴드리머(dendrimer) OLED 를개발했다. 덴드리머는인광분자가중심에있고, 그바깥을둥글게가지를친구조로둘러싼거대한구형분자를형성한것이다가지친구조부분을적절히선택하면이분자들은용해되어마치고분자와같이스핀코팅및열처리방법으로박막을형성할수있다. 이소자는약28 cd/a 의높은발광효율을나타낸다. 마이크로디스플레이제조업체인 MED(Micro Emissive Displays) 사가최근세계최초로고분자 OLED 를사용한마이크로디스플레이를공개하였다. 이는미국의 emagin사가저분자 OLED를이용한마이크로디스플레이를개발한이후두번째이다. 마이크로디스플레이는현재적용되는분야와시장규모의측면에있어서제한이있지만상용화될경우특수분야, 게임기및기타오락용적용분야에있어서유망할것으로기대된다. -93-

94 독일 Covion은고분자발광물질과유연성있는디스플레이개발에집중하고있으며, 네덜란드 Philips사는고분자발광물질과이를이용한디스플레이개발을추진중에있다. 이회사는고분자 OLED를 PolyLED라는명칭으로부르며전기면도기에적용하여시판하고있으며, 최근 SID2004에잉크젯프린팅방식으로제작한 13" Full-color AM OLED TV 를발표했다. [ 그림 3-5] Philips의 Polymer OLED를채용한전기면도기 대만의대표적인 OLED 관련업체로는 RiT-Display, AU Optronics, Opto Tech 등이있다. 대만의경우소형사이즈의저분자 PMOLED의상용화측면에서상당히앞서있으며휴대폰및기타 Mobile Application으로의상용화에성공하여시장선점에앞서있는추세이다. 대만업체들가운데가장선두업체는 RiTDisplay 로게임, Mobile 용, PDA, 카오디오용 Full Color 디스플레이를개발중이고현재 Mono Color 와 Multi Color 제품을합해월 80 만개규모의양산라인을가동하고있다. 2002년휴대전화용 Sub 디스플레이로약 400만장정도를수주하여같은해약 3억대만달러를판매한것으로보이고, 2003년약 25억에서 30억대만달러의판매를목표로하여시장점유율을늘린다는방침이다. 2003년 5월 Full Color OLED을생산하여전체물량중 Full Color 제품을 30% 까지늘릴수있을것으로보인다. 또한 2003 년 1분기에고분자 OLED 제품을출시하여향후대면적디스플레이제품을생산하려는계획이다. -94-

95 대만업체는소형 OLED 뿐만아니라중대형사이즈의 AM OLED개발에있어서도많은발전을이루었다. CMO(Chimei OptoElectronics) 와 IBM Japan의합작사인 IDTech 은최초로비정질실리콘 (a-si)tft를사용하여 20" AM OLED의시제품개발에성공했다. 이로써대규모의신규투자없이기존의 a-si TFT 기술을도입한저가중대형 OLED 의전망을밝게하였고, 이기술이성공적으로도입되었을경우 TV 및모니터용 OLED 의시장활성화가될것으로예상된다. 대면적 a-si AM OLED의기술적성과를높이평가할수밖에없는이유는 OLED가제품구현이훨씬어려운 TFT 시장진입을당장넘볼수는없다하더라도 14"~17" 가대부분인 PC 모니터시장은어떤식으로든지공략하지않을수없는입장이며, 이경우저가형대면적 AM OLED 가활성화된다면상대적으로고가이며기술적으로어려운저온폴리 (LTPS) 기술의한계를극복할수있기때문이다. Company [ 표 3-2] 주요기업의 OLED Production Plans Licenc e (1) Technolo gy Type(2) Sheet size (mm) Japan Thousands of sheets/ Month(at Full Capacity) Productio n Start(3) ELDis (sharp/sel Pionner) SM/AM 600 x Q 03 Nippon Seiki K SM/PM Rohm K SM/PM SK Display (Kodak-Sanyo K SM/AM (#1)300x Q 02 (#2)550x Q 03 ) Seiko-Epson C (#1)400x500 (#2)400x

96 Sony SM/AM 600x Stanley Electric SM/PM 340x470 TDK K SM/PM 400x Q 01 Tohoku (#1)300x Q 98 K SM/PM Pionner (#2)300x Q 00 Toshiba P/AM 400x500 Korea LG SM/PM 340x470 Samsung NEC mobile K SM/PM 340x Q 01 Display Samsung SDI/SNMD SM/AM 340x470 NESS Display SM/PM 35 3Q 02 Taiwan AU Optronics SM/PM 340x Q 01 Chi Mei SM/PM 400x400 CPT K SM/AM Delta Opto K SM/PM 300x300 G Light C SM/PM 200x200 Lightronik( investment from United SM/AM 200x200 Epitaxy, UEC) Nan Ya SM/PM 400x4000 Opto Tech K SM/PM 400x400 RiTdisplay K SM/PM (#1)400x Q 01 (#2)370x Q 02 RiTdisplay (with Dupont) P/AM 370x Q 03 Tech Optronics K SM/PM 370x Q 02 Toppoly SM/AM Univision SM/PM 100x Q 03 Windell SM/PM 400x400 4Q

97 Europ Philips C P/PM 370x370 (spin coat 5 4Q x300 (inkjet) 03 3Q 03 CDT C P/PM 350x350 (spin coat 0.3 1Q x600 (inkjet) 1 1Q 03 United States Dupont/Uniax C P/PM 370x400 EMagin K SM/AM 8"-wafers Kodak K SM/PM 400x400 Development only 1Q 01 Opsys K SM/PM 400x400 4Q 01 Osram C P/PM 370x370 Development only 2Q 02 UDC SM/PM 300x300 2Q 02 (1) K=Kodak : C=CDT (2) SM=small molecule material : P=polymer material AM=active matrix : PM=passive matrix (3) When fatory first comes online. Full capacity will not be achived immediateiy -97-

98 3.2 기술로드맵 OLED는기술적한계때문에현재까지주로소형디스플레이용도로상용화되었으나, 최근에들어서재료, 발광효율, 수명, TFT 및구동회로, 봉지기술, 공정기술등에서빠른발전을보이고있어서가장시장성장률과부가가치가높은노트북 PC, 평면 TV 등의시장에서 TFT-LCD 등과경쟁하는단계로시장이성장할것으로예측하고있다. OLED 생산품은 2001~2004 년에는소형(2" 이하) 멀티칼라디스플레이소자에집중되었으나, 중형(5~8") OLED는 2005 년, 대형(9" 이상) OLED 는 2006 년에시장에진입할것으로예측되고있다 [21]. 현재는대부분 PMOLED 제품이나오고있으나 2005년부터는 AMOLED 제품의비중이더커지기시작해서 2007년경에는전체의약 75% 정도를차지할것으로예측된다. OLED 적용제품영역을을 [ 그림 3-6] 에나타냈다. [ 그림 3-6] OLED 디스플레이제품영역, 자료: IMID

99 OLED 의디스플레이특성을최대한이용하며, 고부가가치의차세대디스플레이시장을선점하기위해서는대화면의디스플레이를저가로구현할수있는기술이필수적이다. 따라서 OLED 양산기술및장비의수준이현재의 2 세대(370x470 mm2) 급기판에서 4 세대급(730x920mm2) 기판을처리할수있는수준으로향후 3년안에발전할것으로예측된다. [ 그림 3-7] 에 OLED 기술발전로드맵을나타냈다. [ 그림 3-7] OLED 기술발전로드맵 -99-

100 OLED 재료및공정측면을보면현재대부분업체에서저분자진공증착방식으로 OLED 의상용화를추진하고있으나, OLED 대면적화를위해서는대면적, 고균일, 고해상도진공증착공정개발이필요하다. 따라서대면적에유리한용액공정을기반으로하는고분자 OLED의비중이점차증가하여 2009년에는전체 OLED 제품의약 20% 정도를차지할것으로전망된다. 기타방법으로는 Laser induced thermal imaging(liti) 기술이고해상도측면에서많은장점을가지고있기때문에고해상도제품에적용될것으로예측된다. 그리고 Full-color 방식으로는현재가장많이사용하는방식인 RGB 화소를각각형성하는방식이계속적으로가장많이사용될것으로판단된다. 그러나 RGB 각각을진공증착하거나잉크젯프린팅하는것보다백색 OLED를이용하는것이훨씬공정수를줄일수있게되어가격경쟁력에유리하므로점차백색 OLED와컬러필터(color filter) 를조합시키는방식이대면적디스플레이를개발하는데많이사용될것으로예측된다. AM OLED 구동 TFT의경우현재는 mobility 가우수한저온폴리실리콘 (LTPS) TFT 를사용하고있다. 그러나 LTPS-TFT의경우생산가격과수율측면에서불리하므로대화면 AM OLED의 TFT-LCD 대비가격경쟁력확보를위해 Laser 결정화방식이아닌저가의 non-laser 방식(MlC, MlLC 등) 의 poly-si TFT를개발하는방향또는비정질실리콘 (a-si) TFT 를적용하는방향으로발전할것이다. 또한현재의 Bottom emission방식 AM OLED에서개구율측면에서장점이많은 Top emission 방식 AM OLED 로발전할것이다

101 또한 OLED의상품화를위해서는소자의장수명화가필수적인데이를위해수분및 산소의침투를막고, 외부의충격으로부터소자를보호하기위한봉지기술은현재 금속캔으로소자를봉지하는방법에서유리캔을사용하는방식으로전환되고있 다. 그리고흡습제는파우더타입의 BaO가사용되었으나현재는 sheet type의다 공성 CaO 를사용하고있다. 실링용접착제도지금은에폭시레진을사용하고있지 만, 낮은 outgassing, 낮은투습성의접착제를곧바로기판에도포하여봉지를대 체하는방향으로기술개발이진행되고있다. 또한최근에는 Vitex Systems 등에서 유기/ 무기적층박막을이용한봉지기술개발이진행되고있다. 따라서봉지기술 은금속캔방식 유리캔방식 hybrid 봉지, 필름방식으로발전할것으로예 측된다

102 3.3 특허로드맵 AM OLED 산업의핵심기술및주변기술의 Patent map AM OLED 기술분류 대분류중분류세부기술 결정화 LTPS 기술 TFT TFT 재료 OLED OLED 기술 Encapsu lation Circuit Circuit 기술 Module Color 증착발광방향 Type 기타 Pixel 설계구동회로배선형태부품소재기술 기타설비설비기술 ELA SPC MILC SLS 구조공정 기타( 재료, 특성) EML Phosphorescent Fluroescent HTL / ETL Anode / Cathode Vapor deposition LITI Ink-jet Top emission Bottom emission Glass Encapsulation Thin Encapsulation Metal can type Sealing Passivation 흡습제, 충진재 Pixel layout 구동방법 ( 전압/ 전류) 구동회로구성회로내장형태 Scan / Data / Vdd line Driver IC COG / FPC / Buffer board CVD / Photo /Etching Cleaning 장비 Color Patterning 장비 Aligner Encapsulation 장비평가장비 장비 -102-

103 Map 작성을위한대상특허 - US Patent 기간 : ~ 등록/ 공개건 - 분석대상특허건수 : LTPS / OLED 관련 2,700여건 AM OLED 출원경향요약 - AM OLED 출원이 1996년이후급격한증가추세이며 2000년이후에는큰폭으로증가하고있음 -AMOLED기술이도입기를지나성장기에들어선것으로판단됨 - 세부기술의균등한발전단계로진입하였음 주요업체특허출원경향 - 10대주요출원인의출원건이전체의대략 70% 정도를차지함 - SEL은 LTPS 기술쪽으로강세를보이며최근들어 AM OLED device 관련특허출원이활발하게이루어지고있음 - NEC/ Sanyo는전기술에걸쳐다수의특허를출원하고있음 - UDC/ Kodak/ Pioneer/ Idemitsu는 OLED 기술에중점출원함 세부기술별특허출원경향 - LTPS : TFT 결정화기술이가장핵심적인기술로전체출원의 37% 를차지하며그외세부기술의지속적인출원이이루어지고있음 - OLED : 유기형광재료출원은 Eastman Kodak 및 Idemitsu Kosan의등록건수가많으며 1999 년이후감소하는경향을보임

104 유기인광재료출원은 Princeton University 및 Universal Display에서활발한출원을하고있으며 1994 년이후증가하는추세를보임. 발광고분자재료에대한출원은 Cambridge Display Technologies 및 Dow Chemical 에서활발히출원하고있음 발전도분석 - AM OLED 기술분류에의거하여미국특허를중심으로검색, 분석한자료 2,700 건을기준으로함 (1) 연도별출원동향 년중반이후등록건수가급격히증가하기시작하였으며 AM OLED기술이도입기를지나성장기에들어서활발한연구개발이이루어지고있음. (2000년이후미등록건다수존재 ) -104-

105 (2) 연도별신규출원인동향 년대이후신규출원인수가꾸준히급격히증가하고있으며 AM OLED 성및기술발전성에대한기대를보여준다. 시장 (3) 출원인수대비출원건수 - 출원인대비출원건수가꾸준히증가하고있으며 AM OLED 시장성및기술발전성에대한가능성을보여주며다수의회사에서연구개발이활발히이루어짐을알수있다

106 (4) 주요업체별기술점유분포 - 각업체별기술개발중점부문에차이가드러남. - OLED기술의경우 UDC, Kodak, NEC Idemitsu 순으로등록건수를보이고있음. - TFT (LTPS) 기술의경우 SEL이 315건으로압도적인우위를보이며그뒤를이어서 NEC, Sanyo 의순임. - 회로기술의경우 Circuit과 layout 기술을포함하며이는 NEC, Sharp, Pioneer, Seiko Epson 순으로등록건수를보임

107 (5) 주요업체별주력기술분석 - 상위 5 개사에대한업체별주력기술에대해분석. - SEL의경우 TFT(LTPS) 기술에강한 Strength를가지며 2000년이후 LTPS + OLED device 관련출원이많아지고있음 - Kodak의경우 OLED에강점을가지며유기형광재료등록건수가많으며저분자도핑특허도다수보유하고있음 - Sanyo의경우특허건수가많지는않으나각기술에다양한분포를가지며특히 Pixel layout 관련기술에강점이있음 -107-

108 - UDC의경우 OLED에강점을가지며 Kodak과대응되는유기인광재료등록건수가다수이며 Encap 관련특허도다수보유함 - NEC 의경우각기술에다양한분포를갖는다. O 세부기술발전도분석 - AMOLED 기술을구성하는다수의세부기술중기술적중요도를갖는대표적인 4가지세부기술 LTPS (TFT, 결정화), OLED ( 재료, Color Patterning) 의발전도에 대해분석한다. (1) LTPS : TFT - LTPS 기술의세부기술에서는결정화관련기술의출원건수가가장많고핵심기술임을알수있음 - TFT구조에대한출원이 85 년이후지속적으로이루어졌음

109 (2) LTPS : 결정화 - 결정화기술관련세부기술은 MILC - ELA - SPC - SLS 순으로점유율을보임 (3) OLED - OLED 기술의세부기술은 EML(31%), HTL(10%), 공정및광효율 (7%), 적충구조(6%), ETL(5%), Anode & Cathode(4%) 의분포를보이며 EML 기술은 1980년대중반이후지속적인출원경향성을보여핵심기술로판단할수있음

110 (4) OLED : 재료 - 유기형광재료관련출원은 1999년에가장많고이때를기점으로감소하는경향성을보임 - 유기인광재료관련출원은 1994년을기점으로증가하는추세임 (5) OLED : Color Patterning 기술 - Color Patterning 기술관련출원은 Ink-jet - 열증착 (Vapor deposition) - LITI 순으로점유율을보이며 Ink-jet 기술에는 Seiko Epson 이, LITI 기술에는 3M이다수의특허출원으로우위를점하고있음 -110-

111 O 주요출원업체분석 주요출원업 SEL NEC UDC Shar Koda Sany Pione Idemitsu Seiko p k o er Kosan Epson 체점유율 16% 13% 6% 4% 3% 3% 3% 3% 2% - 출원건수를기준으로주요출원인을조사함. - SEL/ NEC/ UDC/ Sharp/ Kodak/ Sanyo/ Pioneer/ Idemitsu/ Seiko Epson의출원건이전체의 70% 를차지함. O Patent Map Conclusion -111-

112 (1) Device 구성대분류별출원비율 기술분류 TFT OLED Encpasulation Circuit 기타 점유율 26% 31% 2% 32% 10% (2) 출원인별출원경향 출원인경향및특징비고 SEL -LTPS 72%, OLED 7%, Circuit 18% -2000년이후 AMOLED관련건출원급증 - 전기술에다수출원 - 결정화기술: MILC, ELA 에강점 NEC - LTPS 20%, OLED 22%, Circuit 57% - 전기술에다수출원 UDC Kodak - OLED 70% - 유기인광재료에있어독보적인위치점유 - OLED 87%, Circuit 8% - 유기형광재료에있어독보적인위치점유 - Phosphorescent에강점 - Fluorescent 에강점 - LTPS 33%, OLED 26%, Circuit Sanyo 41% - 전기술에균형적출원 - Pixel layout 기술에강점 Pioneer - OLED 53%, Circuit 43% - PMOLED 기술중심 Idemitsu Kosan - OLED 99% - 형광재료및 OLED 다수출원 구조관련 Seiko Epson - LTPS 9%, OLED 20%, Circuit 54% - Ink-jet기술에있어독보적인위치점유 -112-

113 (3) 세부기술별출원경향 구분경향및특징비고 - 결정화기술이가장핵심 - 출원건수는 SEL이 LTPS - TFT 구조에대해지속적인 월등하나 LTPS 기술별출원경향성은 SEL과 Sanyo가 대분류 출원이이루어짐 - UDC : EML, 적층구조 비슷한유형임 OLED - Kodak: EML - SEL : 광효율, 적층구조에 - UDC: 인광재료 - Kodak: 형광재료 집중출원하는경향성보임 - 결정화관련기술은 MILC: - SEL의출원은MILC & 결정화 ELA - SPC - SLS 순으로 ELA 에집중된경향성을 점유율을보임 보임 세부기술 재료 - 유기형광재료특허: Kodak - 유기인광재료특허: UDC - 유기형광재료출원은 1999년이후감소하는추세 - 유기인광재료출원은 1994 년이후증가하는추세 Color Patternin g - Color Patterning 관련기술은 Ink-jet - Vapor depostion - LITI 순으로점유율을보임 - Seiko Epson : Ink-jet - 3M : LITI -113-

114 본과제에서의특허활용및회피방안 (1) 특허회피방안 - LTPS 관련특허의경우 ELA와 MILC 를활용한특허가주를이루고있다. 본과제에서는특허가방대하게형성되어있는 ELA와 MILC보다 SLS, MICC 등신결정화기술을활용함으로써기존의주요특허들을회피하고자한다. - OLED 재료의신규재료를개발하더라도원천특허회피에는실질적인어려움이있으므로본과제를통해특성이우수한신규재료를개발하여크로스라이센스를추진할수있는발판을확보하도록한다. - 구동회로와관련된특허의경우신규 Pixel 구조와구동회로를채용함으로써기존특허의회피를추진한다. (2) 특허활용방안 - 본과제를통해 LTPS, OLED 등에서우수한개량특허를확보한다. 확보된우수특허는중국등신규업체의시장진출에대한기술장벽으로활용하며, AMOLED 시장이본격적으로형성될경우예상되는미국, 일본등의선발업체와의특허분쟁에 서 Counterclaim에활용함으로써 Cross-License 의수단으로써활용한다

115 3.4 세부기술내용 분야세부연구추진대상과제우선순위 Laser 결정화방식의 4 세대급(730x920 mm2) HDTV용 AM OLED Integration 기술개발 - Laser 결정화방식의 4세대급 HDTV용 AM OLED 개발 - I> - Laser 결정화방식의 4세대급 HDTV용 AM OLED 개발 - II> 1 순위 OLED Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM OLED Module 개발 - Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM OLED Module 개발- I - Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM OLED Module 개발-II 2 순위 a-si TFT 기판을이용한 4세대급 HDTV용저원가 Solution Based AM OLED 개발 - a-si TFT based 대형 AM OLED Module개발-I - a-si TFT based 대형 AM OLEO Module개발-II 3 순위 -115-

116 3.5 세부기술선정기준 현시점에서가장중요시되는평가요소예컨대, 21 세기산업주도형기술, 복합적연구과제, 기술의위험도및난이도, 상업화가능성, 개발의적시성등순위결정을위한기술ㆍ정책적인평가항목과가중치를제시 평가요소 21세기산업주도형기술 복합적연구과제 기술의위험도및난이도 상업화가능성 개발의적시성 종합 우선순위 Laser 가중치 결정화방식의 4세대급 (730x920 mm2) HDTV용 AM OLED Integration 기술개발 Non-Laser TFT based 4세대급 HDTV용 AM OLED Module 개발 a-si TFT 기판을이용한 4세대급 HDTV용저원가 Solution-Based AM OLED 개발

117 4. 추진계획 4.1 추진전략 -117-

118 5년후상품화 Target 으로단계별, 분야별, 기술별로산학연역할분담을통하여기술개발사업추진 - Display Module 및제조기술 : Display업체에서추진 - 핵심요소기술및원천기술 : 연구소및학계 - 설계및 Backplane 기술 : 1단계에서중점추진 - 요구특성확보및고성능화 : 2단계까지지속적으로추진 대화면저원가기술을확보전략 - 기존 LCD Line Infra 를최대한활용. - 기존 LTPS-TFT 및 a-si TFT-LCD에서축적된기판제조기술활용 - 대면적진공증착기술과함께 Solution Process 에대한집중개발 ( 저원가 Process) - Voltage Program Drive IC 개발 : RG.B독립 Gamma 기능내장 / Max. 10-bit : Negative 전압출력및 No Inversion IC : Current Drive IC와 Voltage Drive IC 에대한기술개발을병행하되, 가능한원가경쟁력과 LDI에서축적된기술을바탕으로 Voltage Program이가능한 AMOLED Pixel 회로개발. 고휘도, 장수명, 저소비전력, 고신뢰성기술확보 - 해외선진재료업체의현수준파악및기술 Bench Marking - 세계최고의제조기술을갖고있는국내 Display 업체를중심으로 - 산학연협동체제를구축하여고휘도, 고효율재료및공정기술개발 - 장수명 Encasulation 기술과같은요소기술개발 - Current-recycle EL Device Structure개발 -a-sitft의경우 TFT를구성하고있는 CVD막질을개선 - 최적의구동회로및 Vth보상회로개발 -118-

119 연구개발관련분기별산학연기술교류회를개최하여개발성과공유를통한 synergy 효과극대화 - 급변하는디스플레이기술변화에신속히대응할수있도록세부과제별기술개발정기적인기술 Workshop 개최 대면적, 초저가차세대디스플레이기술은신기술확보가무엇보다도중요하므로특허를확보하는방안적극강구 - 세부과제별기술교류회시개발업체, 수요업체및학계전문가뿐만아니라특허관련담당자( 특허청) 도적극참여토록함 - 특허청담당자를초청하여특허확보방안설명회및품목별특허선행기술조사실시 -119-

120 4.2 단계별추진대상과제 -120-

121 수행내용세부과제 1 단계(3 년) 2 단계(2 년) Integration 기술개발 4세대급대형증착기술개발 대형 TV용 OLED 재료및구조개발 대형 Display용 LTPS 신기술개발 대형 Display용 a-si 신기술개발 40" 급배선기술개발 대면적균일증착기술 전면발광기술개발 40" 급봉지기술적용 모듈화 4 세대급기판처리기술 Mask 설계제작기술 유기증착기술 유리봉지기술 Tack Time 5min 기술개발 대형용증착원기술 >1 주이상연속공정기술 Mask 세정기술 장수명물질/ 구조개발 고효율물질/ 구조개발 HDTV용 AM OLED Driver IC 개발 Top emission형장수명기술개발고해상도모듈 Tact time 확보공정및기술개발장비개발 200dpi급 OLED 개발 ink formulation Soluble based AMOLED mobility 및 AM-OLED Stability 개선결과물 > 20" 급 TV용 AM OLED 40" 급 TV용 AM OLED -121-

122 4 세대급(730x920 mm2) HDTV용능동구동형 OLED 개발 총개발목표 - 패널크기:> 40" 급 - 해상도 : HDTV -Contrast: >500:1 - 휘도 : 500cd/ m2 - 휘도불균일도 <20% - 색재현범위 NTSC 대비 > 70% - 수명 :> 500cd/ m2 (Full White 구동) - 동화상소비전력: <100W (1) 4세대급 AM OLED용 Laser 결정화방식 LTPS 기판신기술개발 - Laser결정화방식을이용한고균일도 poly-si형성기술 개발 - Laser LIPS TFT 신뢰성확보: 실구동 Full White 조건 20,000h 구동에따른전류변화<10% Pixel 구동TFT 기술확보 *LTPSTFT의고신뢰성확보를위한 ProcessArchitecture개발 - 고균일 TFT 형성기술개발 : Vth (in 40") < ± 0.3V * 근접화소간휘도불균일도 < 4% - 저가격을위한저 Mask 공정개발 : S-Mask PMOS 공정기술개발 - IR drop 방지저저항배선공정개발: 휘도불균일도 <20%(in 40") - 원천특허및양산기술의획득 - 개발기업주관의산학연연구를통한기반기술확립 - 양산수율확보공정개발 (2) 4세대급 AM OLED용 Non-Laser 결정화방식 LTPS 기판신기술개발 - 고균일, 고 Mobility Non-Laser 결정화기술개발 - No glass 변형 high throughput 열처리공정개발 - Non-Laser LTPS TFT 신뢰성확보ㆍ실구동 Full White 조건 20,000h 구동에따른전류변화<10% Pixel 구동TFT 기술확보 -122-

123 *LTPSTFT의고신뢰성확보를위한 ProcessArchitecture개발 - 고균일 TFT 형성기술개발 : Vth (in 40") < ± 0.3V * 근접화소간휘도불균일도 < 4% - 저가격을위한저 Mask 공정개발 : 6 Mask 공정기술개발 - IR drop 방지저저항배선공정개발: 휘도불균일도 <20%(in 40") - 원천특허및양산기술의획득 - 개발기업주관의산학연연구를통한기반기술확립 - 양산수율확보공정개발 (3) 4세대급 AM OLED용 a-si TFT 기판신기술개발 - 고 Mobility a-si or uc-si 공정개발 - a-si TFT 신뢰성확보: 실구동 Full White 조건 10,000h 구동에따른전류변화 <10% Pixel 구동 TFT 기술확보 * a-si TFT의고신뢰성확보를위한 Device Design * a-si TFT의고신뢰성확보를위한 Process Architecture 개발 - 고균일 TFT 형성기술개발 : Vth (in 20") < ± 0.3V * 근접화소간휘도불균일도 < 3% - 저가격을위한저 Mask 공정개발 : 5 Mask 공정기술개발 - IR drop 방지저저항배선공정개발: 휘도불균일도 <20%(in 40") - N- Type Transistor에맞는 EL구조의개발및전면발광용 TFT구조 - 원천특허및기술의획득 - 개발기업주관의산학연연구를통한기반기술확립 - 양산수율확보공정개발 (4)4세대급 40"HDTV화소 patterning기술 - 독자대형 Shadow Mask 설계제작기술 -123-

124 - In-line 기판이송시스템개발 - 대형증착용독자선형증착원기술확보 - 양산용대형증착기원천기술확보및특허출원 - 신 Color Patterning 기술연구 Ink-jet, LITI, White+C/F 등신규공정개발 - 산학연공동연구를통한기술확보 (5) HDTV용 AM OLED Driver IC 개발 o Current programming pixel 구조검증및 spec. 결정 - Current programming pixel 설계 (LTPS 용/a-Si TFT 용) - TFT의 variation 및 EL 특성온도특성고려 o Voltage programming pixel 구조검증및 spec. 결정 - Voltage programming pixel 설계 (LTPS 용/a-Si TFT 용) - TFT의 variation 및 EL 특성온도특성고려 o 40" HDTV용신규보상설계기술연구 o 40" HDTV Panel 설계 - 대형 IR drop 보상을위한설계기술개발 - 고개구율 Pixel design -PMOSonly/NMOSonly내장 회로설계 - 대형 Anti-static charge 설계기술 o 미세전류조절가능한 Current Driver IC 개발 - 고효율 Analog 회로개발 - Noise variation 최소화설계기술개발 - - 활용도를높일수있는 Output current 안정적공정개발및활용 범위폭설정 -124-

125 o 저가격Voltage Driver IC 개발 - R,G,B 독립구동, 10Bit gamma 구현 - LCD/OLED 공용 IC 개발 - 활용도를높일수있는 Output current 범위폭설정 - 안정적공정개발및활용 o Control IC 개발 (Current/Voltage 용) - LVDS interface 활용 - Panel 내의일부내장회로 control 신호제어 (6) HDTV용 OLED 장수명확보 o 장수명구조개발 (White 500nit 구동조건) - Device 수명 : >20,000h o 장수명재료합성 (30% 휘도감소기준) - Red 재료수명 : >20,000 시간@1000nit - Green 재료수명 : >20,000 시간@2000nit - Blue 재료수명 : >20,000 시간@500nit - OLED 신뢰성확보 ( 고온/ 저용/ 고습신뢰성) - R/G/B의 Decomposition Mechanism연구 : PL, EL, Transient PL, EL연구 : 재료의화학구조와수명및효율과의상관관계연구 - 신뢰성있는 Anode 물질및 Cathode 물질개발및적용 o 전면발광구조개발 - 장수명 OLED기술을위한전면발광기술개발 - 전면발광용광학설계 ( 시야각/ 색좌표등향상) (7) 저소비전력용물질및구조개발(<100W 동화상구동시, 40" HDTV) - 고효율재료및 OLED 구조개발 - 광추출율향상구조개발 -125-

126 (8) 4세대급 AM OLED 봉지기술개발 - 봉지수명 : >30,000h 확보 - 전면발광용대화면박형투명봉지기술개발투과도 >90% - Sealing 물질및공정기술확보 - 장수명화를위한 Passivation 기술개발 (9) Integration을통한40" HDTV panel 제작및모듈개발 - Cross talk free 기술 - 화질개선구동법개발 순간잔상 (<5sec after 2hr) 및영구잔상저감기술 - 고 Contrast ratio용구조개발 - 고해상도및고화질모듈설계 - 패널-Driver IC 최적조합기술 - 구조최적화를통한색순도향상기술확보 - 장수명화를위한유기물질개발및구조최적화 - 개발기업주관의산학연핵심요소기술분담연구 - 양산을위한제품화기술개발 - Tact Time 확보를위한공정개발 - Tact Time 확보를위한장비개발전략강구 - 장비및부품소재의국산화지향 - 원천특허에대비한공동대응전략강구 -126-

127 4.3 예산소요계획 총소요자금 대상과제별소요자금 * 금액산정은 1단계만산정 -127-

128 4.4 인력투입계획 -128-

129 5. 기술개발효과 4 세대급(73Ox920) HDTV용능동구동형 OLED개술개발을향후 5년내성공적으로추진할경우기존의 LCD와더불어차세대 Flat Panel Display의한영역을담당함으로써아래와같은기술적경제적, 전략적효과를기대할수있다. 5.1 기술적효과 LTPS 혹은 a-si-like TFT 기판공정의확립이이뤄질것으로예상된다. 현존하고있는 LTPS 공정의개선및차세대급라인이신설을기대할수있고, 고수율의 AM OLED 공정이확립될수있다고판단된다. 또한 a-si-like TFT 기술에다양한보상회로를적용하거나새로운공정기술이개발되어 a-si-like TFT를이용한 AM OLED 기술의가능성을확인할수있다고본다. 재료수명기술또한한단계향상될것으로예상된다. 현재일본재료업체들이 DC구동 500nit휘도조건에서 Blue형광의반감수명이 2,000시간에머물고있는현실에서, 모듈 White 500nit에서 Blue의 30% 휘도감소수명 20,000시간을달성하게된다면획기적인발전이될것이며물질의측면에서는모든평판디스플레이응용분야에서 OLED 가사용될수있게될것이다

130 40" 급대면적증착을위해서는현재의증착방식을벗어나새로운방식이시도되고기술이정립되면 4 세대이상기판크기에대한증착방식이결정될수있다. 봉지기술도기존의 SUS 또는유리봉지방식을사용할수없으며, Thin film encapsulation이나 Passivation 기술이적극도입될것으로보인다. 회로는 TFT 설계와맞물려고화질, 고해상도조건에서모듈내휘도차가적으며, 시간변화에따른균일성을유지하는기술이개발될것으로보인다. 제품의신뢰성의측면에서도고온신뢰성보장등휴대폰용디스플레이보다가혹한조건에서도성능이유지되는기술들이개발된다. 본과제는이러한여러분야의기술적진보를가져옴으로써, 국내 OLED산업이전세계시장에서가장경쟁력을가지는데기술적인혁신의계기가될것이다. OLED는최초로유기재료를전자소자로채용하는산업이어서부가가치가높은정밀화학, 정보전자유기소재산업발전에큰기여를할것이다. 또한이를통해기존의반도체를대체하는 Organic Thin Film Transistor(OTFT) 및 Nano TFT 등의차세대기술개발로의발전이기대된다. 또한 AM OLED에서는 LCD에서구동소자로많이사용되는 a-si TFT 대신차세대기술인저온 poly Si TFT가채용되어고성능 TFT 기술개발이필연적으로수반된다. 이기술은향후모든외장회로가디스플레이내에내장되는 System on panel(sop) 기술로이어져그기술적파급효과가크다

131 5.2 경제적효과 OELD의개발은향후국가경쟁력확보및수입대체효과증대에엄청나게기여할수있을것으로기대된다. OELD는다른평판디스플레이보다제조공정이간단하고 ( 낮은제조단가 : LCD대비 20~30% 가격절감), 자체발광형으로화면품위또한뛰어나기때문에향후 IMT-2000용패널등소형시장에서부터 PDA, Palm PC, 전자서명단말기패널등중형및대화면 HDTV용디스플레이에까지폭넓게적용될것으로예상된다. 아래의자료에따르면 OLED의 2003년세계시장규모는 2억 1천 5백만달러정도이고 2009년에는 31 억달러에이를것으로예상된다. 또한 2003~2004년은 OLED 제품의시장진입이본격화되는시기가될것으로판단된다. 2001~2002년의 OLED 생산품은소형(2-4 ) 및초소형(1 이하) 멀티칼라소자에집중되었으나, 응용분야및시장이확장됨에따라소형문자표시기와대형그래픽패널부품모두에있어서분포가매우다양화될것이다. 또한 2008년을기준으로볼때문자표시기가 13% 정도이고나머지 87% 정도가그래픽표시기이며, 초소형-소형-중형 - 대형순으로소비, 특히중형(5-8 ) OLED은 2004 년, 대형(9 이상) OLED은 2005년에시장에진입하여 2009년경에는전체 OLED 시장의약 45% 를차지하고 이중대부분이 TV 용으로예측된다

132 [ 그림 5-1] 용도별 OLED 시장전망 ( 단위:M$), 자료: SRI 2003 [ 표 5-1] 용도별 OLED 시장전망( 단위:M$) -132-