OLED 한국과학기술정보연구원
< 제목차례 > 제 1 장서론 1 제2장 기술동향 및 전망 3 1. 기술의 개요 3 가. OLED 의 역사 및 배경 기술 3 나. 고분자 유기 EL 과 저분자 유기 EL 6 다. 고분자 유기 EL 발광재료 9 라. 유기EL 제조공정 및 관련 기술 1 7 2. 기술개발 동향 2 1 가. 해외 기술개발 동향 2 1 나. 국내 기술개발 동향 2 2 제3장 시장동향 및 전망 24 1. 산업 동향 2 4 가. 개요 2 4 나. 시장의 특성 2 4 2. 해외시장 2 5 가. 시장 현황 2 5 나. 업계 현황 2 7 3. 국내시장 2 8 가. 시장 현황 2 8 나. 업계 현황 2 9 제 4 장결론 32 < 참고문헌 > 33 - i -
< 표차례 > < 표 2-1> 저분자와고분자유기EL 의장ㆍ단점 7 < 표 2-2> 유기EL 제조를위한핵심공정기술 1 8 < 표 3-1> 디스플레이시장및장기시장전망 26 < 표 3-2> 국내 OLED 시장전망 2 8 < 그림차례 > < 그림 2-1> OLED 의구조 4 < 그림 2-2> OLED 발광원리 6 < 그림 2-3> 고분자유기EL 의일반적인구조 8 < 그림 2-4> 다층고분자유기EL 의에너지띠구조및발광과정 8 < 그림 2-5> GILCH 중합법의반응과정 1 1 < 그림 2-6> GILCH 중합을이용하여합성된고분자들 1 2 < 그림 2-7> 폴리플루오렌의합성방법 (Suzuki coupling, Ni(0) coupling) 14 < 그림 2-8> PPP계고분자의구조 1 6 < 그림 2-9> PT계고분자의구조 1 6 < 그림 2-10> 인광계열고분자의구조 1 6 < 그림 2-11> 유기EL 기본제조공정 1 8 < 그림 3-1> 세계 OLED 시장규모 2 6 - ii -
제 1 장서론 21세기에들어서면서현대는급속히정보화사회가되어가고있다. 인터넷의급속한발달로다양한형태의정보전달이가능해지고있으며, 이를구현해줄수있는 display 분야는매우중요한위치를차지하고있다. 최근몇년간 Liquid Crystal Display(LCD) 기술과 Plasma Display Panel(PDP) 의상용화가급속히이루어지면서기존의브라운관 (CRT) 을대체해가고있는실정이다. 특히, 1970년대이후부터응용연구가활발히이루어졌던 LCD는 Flat Panel Display(FPD) 의중심적인존재가되었다. 하지만 LCD는대형화기술이어렵고, 자체발광이아닌 Backlight 이용에따른많은전력소모와시야각의한계라는단점이있다. 따라서차후 LCD를대체할수있는 PDP, Field Emission Display(FED), OLED( 유기EL이라고도함, 이하본보고서에서는 OLED와유기EL을혼용 1) ) 등에대한연구가지속적으로이루어지고있으며, 이중가장각광받고있는것이 OLED이다. OLED는자체발광재료를이용하면서도 PDP처럼높은전력을필요로하지않아전력효율이좋고, 시야각문제가없어장차일반화될것이라예상되는 Flexible Display에가장유리하다는장점을가지고있다. 그리고직류저전압구동이가능하고응답속도가빠르며전부고체이기때문에외부충격에강하고사용온도범위도넓으며특히제조비용측면에서도저렴해현실적으로적용하기쉽다. 고분자 OLED는영국 Cambridge 대학연구진이전도성고분자인폴리 (1,4-페닐렌비닐렌)(PPV) 에전기를흘려주면빛을발한다는것을보고한이후많은발전을이루어왔다. 이러한고분자 OLED는경량, 박막, 자체발광, 저전압구동, 빠른스위칭속도등의장점을가지고있다. 특히, 저분자유기발광소재를이용하는 OLED에비해서간단한스핀코팅과같은방법으로박막을형성할수있으므로제조공정비용이매우작다는큰장점을가지고있다. 1) 우리나라에서현재 " 유기전기발광소자 ", " 유기 EL(OEL)", " 유기 LED(OLED)" 등으로 OLED 의명칭이다양하지만일본에서는일반적으로 " 유기 EL" 부르는것이일반적이고유럽이나미국등의특히폴리머재료를다루는사람들간에서는 " 유기 LED" 라고부르는경우가많다. (www.tic.re.kr) - 1 -
고분자발광재료의발전은고분자 OLED 소자의상업화에있어서매우중요한부분을차지해왔다. 다양한구조의고분자들이개발되었으며, 이러한개발을토대로응용성을갖춘재료들이나타나기시작하고있다. 특히, 고분자 OLED 소자에서가장문제시되어왔던소자의수명문제도재료의고순도화를통해서어느정도해결되어가고있으며, 이러한결과는다시소자성능향상을위한연구에반영되어더높은수준의소자성능개발에큰역할을하고있다. 본보고서에서는고분자 OLED를중심으로전반적인유기EL(OLED) 의기술적특징을살펴보고이에관한산업시장동향등을분석하고자한다. - 2 -
제 2 장기술동향및전망 1. 기술의개요 가. OLED 의역사및배경기술 (1) OLED 의역사 OLED는 1963년 Pope 등에의해유기물중하나인 Anthracene의단결정에서처음발견되었다. 그후, 1987년에 Eastman-Kodak의 Tang 등이발광층과전하수송층으로각각 Alq3과 TPD라는이중층저분자유기물박막을형성하여효율과안정성이개선된녹색의발광소자를제작한이후로, 저분자재료를이용한 OLED Display를개발하려는노력이본격적으로시작되었다. 또한, 1990년에는영국캠브리지대학에서 PPV(poly p-phenylene vinylene) 라는고분자물질을발광체로사용한박막소자로부터 EL 특성을발견하여, 고분자재료를이용한 OLED Display 연구도시작되었다. 현재 OLED의연구현황을보면, 재료의효율성과공정성숙도의측면에서앞서있는저분자 OLED 분야에서는일본을중심으로제품화기술이개발되고있으며, 물질의안정성과공정간편성에서장점을가지고있는고분자 OLED 분야는유럽과미국을중심으로진행되고있다. 그외에도, 기존의알려진 OLED의기본소자구조및기능이변환된 SOLED(stacked OLED), TOLED(transparent OLED), FOLED(flexible OLED) 과같은새로운개념의기술도선보이고있어, OLED 분야는선진국들에의해기술이선점되고있다. (2) OLED 의구조 OLED 는기본적으로기판 ( 유리, 플라스틱등 ) 과상부및하부전극 ( 양극 및음극 ), 그리고두전극내에유기발광층이삽입되어있는구조로되어 - 3 -
있다. 동작조건이되면, 음극과양극에서각각 electron과 hole이유기층내로주입되고유기층내에서 Electron-Hole의재결합과정을거쳐광이생성된다. 아래의그림과같이한개의유기층이존재한다면단층구조라하며, 전하의주입을더욱활성화시키기위하여발광층의상부및하부에각각전자전송층, hole 전송층, hole 주입층등을적층화한구조를다층구조라한다. < 그림 2-1> OLED 의구조 단층구조 다층구조 자료 : www.naver.com 주입된전자와정공이재결합될확률을증가시키기위해선주입되는전자와정공의수가균형을이루어야한다. 또한이와동시에소자의구동전압을낮추기위해서는저전압에서충분한수의전하가주입되어야한다. 따라서전극과유기물층의계면에존재하는전하주입에대한장벽을조절하는것이중요하다. 정공의주입을위해서는약 100~200nm 두께의 ITO 박막이가장일반적으로사용된다. ITO 박막은일함수가약 4.4~4.5eV 정도인반면, 유기물층의 LUMO 준위는물질에따라다르지만일반적으로 4.5eV 보다크기때문에 ITO와유기물층사이에정공주입에대한장벽이존재하며, 이장벽을낮추기위하여크게두가지방법이시도되고있다. 첫째는 ITO의일함수를증가시키는방법이며, 나머지는 ITO와유기물층사이에 ITO의일함수보다크고유기물층의 LUMO 준위보다는작거나같은유기혹은무기전하주 - 4 -
입층을삽입하는방법이다. ITO 전극의일함수를증가시키기위해서여러가지방법이시도되고있으며그중가장일반적인방법은 ITO 전극의표면처리를통해 ITO 전극표면의일함수를변화시키는방법이다. 표면처리는기계적인방법, 화학적인방법및플라즈마를이용하는방법등이시도되고있다. 지금까지가장효율적인일함수증가방법은 Aquaregia에의한 ITO 표면식각및산소플라즈마처리방법등이있다. 이러한표면처리에의한일함수변화는 ITO 표면의산화및환원과관계가있는듯하며아직까지는그원인이명확히규명되지않았다. ITO 전극과유기발광층사이에유기혹은무기전하주입층을삽입하는방법또한정공주입효율을증가시키기위해많은연구가진행되고있다. 무기물전하주입층으로는두께가약 1-5nm 정도의산화막이주료연구되고있으며, 유기물전하주입층으로는고분자의경우 PANI 혹은 PEDOT 등의전도성고분자가, 저분자의경우 MTDATA 혹은 CuPc 등약 5.0eV 부근의 LUMO 준위를가진물질이주로연구되고있다. 또한일반적으로저분자정공주입층은전하의이동도가작기때문에이를보완하기위하여전하이동도가큰 TPD, NPD 등의정공수송층이유기발광층과전하주입층사이에삽입된다. 전자의효율적인주입을위해서일함수가작은 Ca, Mg, Mg:Li, Mg:Ag 등의금속박막이주로음극으로사용된다. 이러한금속박막과유기발광층의계면에도전자의주입장벽이존재하기때문에전자주입을증진시키기위해서 LiF 등의무기산화막을금속과유기물층사이에삽입하는방법혹은유기전자주입층을삽입하는방법등이연구되고있다. 특히 LiF 박막의삽입에관한연구가가장활발히진행되고있으며그원인역시어느정도규명되고있다. (3) OLED 의작동원리 전원이공급되면전자가이동하면서전류가흐르게되는데음극에서는전 자 (-) 가전자수송층 (ETL) 의도움으로발광층으로이동하고, 상대적으로양극 - 5 -
에서는 Hole(+ 개념, 전자가빠져나간상태 ) 이정공수송층 (HTL) 의도움으로발광층으로이동한다. 유기물질인발광층에서만난전자와홀은높은에너지를갖는여기자 (Exciton) 를생성하게되는데이때, 여기자가낮은에너지로떨어지면서빛을발생한다. < 그림 2-2> OLED 발광원리 자료 : www.naver.com 발광층을구성하고있는유기물질이어떤것이냐에따라빛의색깔은달라지게되며, R,G,B를내는각각의유기물질을이용하여 Full Color를구현할수있다. 단순히 Pixel을열고닫는기능을하는 LCD와는달리직접발광하는유기물을이용한다. 나. 고분자유기 EL 과저분자유기 EL 유기EL은유기물층의재료에따라저분자형과고분자형으로분류할수있다. 먼저개발된것은저분자유기EL로미국 Eastman Kodak사가소유하고있는특허에기초하여개발되고있다. 저분자형의경우재료의특성이잘알려져있어개발이쉽고조기양산이가능한장점이있으나수명이짧고발광효율이낮아대화면화에어려움이있다. 한편, 고분자소재는저분자소재에 - 6 -
비하여열적안정성이높으며기계적강도가우수하고자연색과같은색감을지니면서구동전압이낮기때문에디스플레이응용에유리하다. 그러나아직재료의신뢰성확보가미흡한실정으로고분자소재에대한활발한연구가진행중이다. 고분자방식은영국의 CDT(Cambridge Display Technology) 사가원천특허를가지고있다. 현재상용화에는저분자계열이앞서고있으나최근고분자계의성능이눈부시게향상되어두계열간경쟁이치열할것으로예상된다. 다음 < 표 2-1> 에저분자형및고분자형유기EL 의장 단점을정리해보았다. < 표 2-1> 저분자와고분자유기 EL 의장ㆍ단점 구분장점단점 저분자 조기양산가능 증착법에의한전자동생산방식의적용가능 재료정제가용이 대화면곤란 증착율이낮고물에약함 고분자 고색상가능 고가격의진공장치불필요 디바이스구조와간단함 내실성이뛰어남 재료의신뢰성확보미흡 재료의손실이많음 잉크젯방식의경우잦은노즐막힘현상발생 자료 : 인피니트테크놀러지 고분자유기EL의최적구조는아래 < 그림 2-3> 에나타낸것과같다. 초기에는주로발광층만을투명전극이코팅된기판위에스핀코팅 (Spin Coating) 등과같은습식법으로코팅하여소자를제작하였으나구동전압, 휘도그리고효율을최적화하기위해서 3층이상의구조로개선하였다. 완충층 (Buffer Layer-BL) 은양극전극의불균일한표면을평탄하게만들어발광층과의접착력을개선할뿐만아니라저분자유기EL의정공주입층 (HIL) 과동일한역할을한다. 다음 < 그림 2-4> 에에너지띠구조를나타내었다. 양극에서완충층의가전대 (Valence Band 또는 HOMO) 로주입된정공은유기물사이를 Hopping에의해서이동하여통과한후발광층 (Emission Layer-EML) 로진행하고, 동시에음극에서전자주입층 (Electron Injection Layer-EIL) 으로전자가주입된후전자전달층 (Electron Transport Layer-ETL) 을통과하여발광층의 - 7 -
전도대 (Conduction Band 또는 LUMO) 로전자가이동하여발광층에서정공과만나게된다. 이렇게만나는것을재결합 (Recombination) 이라고하며재결합된전자-정공쌍은정전기적인력에의하여재배열되어여기자가된다. 이여기자는유기박막의특성및인가된전기장의세기에따라서약간씩차이는있으나대부분의경우약수십나노미터 (nanometer) 정도확산 (Excition Diffusion) 하기전또는후에빛과열에너지를방출하면서바닥상태로전이하게된다. < 그림 2-3> 고분자유기 EL 의일반적인구조 자료 : 김영규, 유기전기발광재료및소자, 한국정보디스플레이학회지 < 그림 2-4> 다층고분자유기 EL 의에너지띠구조및발광과정 자료 : 김영규, 유기전기발광재료및소자, 한국정보디스플레이학회지 - 8 -
일반적으로고분자는반복단위 (Repeating Unit) 인단분자가공유결합 (Covalent Bond) 에의해서수십에서수백개가서로연결되어있어단분자에비해서박막형성이용이하며, 내충격성이커서유기EL과같이초박막을이용하는전자및광학소자에가장적합한재료중의하나이다. 그러나이러한장점에도불구하고여전히해결해야할문제점들이남아있다. 특히완충층을습식으로코팅한후에다시발광층을만들기위해서발광고분자를담은용액을완충층위에코팅할때용매에의해서완충층이녹거나미세하게부푸는경우가발생하게된다. 이러한현상을방지하기위해서완충층을녹이지않는용매를선별해야만한다. 그러나완충층의구성성분이가교결합등에의한불용성이아닌경우대부분상처를입게되므로기본적인고분자유기EL을제작할수는있으나상용화할수있는정도의안정성은부족하다. 따라서완충층의선택이고분자유기EL의상품화에매우중요한역할을하게될것이다. 또다른문제는역시습식코팅후남아있는미량의용매분자이다. 일반적으로고분자용액을사용하여박막을제조할경우고분자의종류및분자량에따라서다르지만높은온도및진공을사용하여건조하여도사슬에끼어있는일정량의용매분자는제거하기힘들다. 이렇게미제거된용매는유기EL 제작후구동시에큰영향을주지않을수도있지만용매분자와고분자사슬은단지약한분자간력에의하여물리적으로결합하고있기때문에오랜시간에따른완화거동이발생할경우유기EL의장수명에치명적인영향을주게된다. 다. 고분자유기 EL 발광재료 유기EL의중요소재가운데하나인발광재료는색소분자라고불리는저분자와도전성고분자로불리는 π공역고분자등의고분자로구별될수있다. 기존에주로사용되었던무기물전계발광표시소자는 GnN, ZnS 및 SiC 와같은결정들이사용되었으며, 이런소자들은견고하고넓은온도범위에서사용이가능하고, 대형평판기능을할수있다는장점을가진반면높은구동전압이나, 청색발광에서효율성이낮다는단점을가지고있다. 대표적인고분자유기물질은다음과같다. - 9 -
- PPV(poly PhenyleneVinylene) 와그유도체 (RO-PPV, MEH-PPV) - Polyfluorene - PPP(poly(p-phenylene)) 와그유도체 (RO-PPP,FP-PPP) - PT(polythiophene) 와그유도체 - 인광계열 이중기판위에박막을형성한후열처리등에따라중합반응을하여고분자화할필요가있는것도있지만고분자를용매중에녹이고 spin coating법으로막을만드는것만으로도고분자박막을형성할수있는도전성고분자도개발되고있다. (1) PPV(Poly-Phenylenevinylene) 영국 Cambridge 대학연구진의 PPV를이용한유기EL 소자는용액공정이가능한 sulphonium salt 타입의전중합체를거쳐박막을형성시킨후, 열처리에의해최종불용성의공액이중결합의고분자로바꾸는방법을사용하였지만, 최근에는최종공액이중결합고분자가용해성을가지고있어가공성이우수한 PPV 유도체들이개발되고있다. 이러한가공성있는고분자들은 dehydrohalogenation이라는 GILCH 중합법을사용하여합성할수있으며, 매우좋은전기발광특성을보인다. 특히, Covion사에서발표한고분자들은중합과정에서생길수있는 defects를조절하여, 그동안고분자유기 EL 소자에서문제시되었던소자수명의향상에결정적인역할을하였다. 이러한결과는공액이중결합고분자를이용한유기EL 소자의응용에있어서매우높은가능성을제시해주기도하였다. ( 가 ) PPV 의합성 일반적인 GILCH 중합은다음 < 그림 2-5> 와같은방법으로진행된다는것 이알려져있다. 고분자중합의단량체는 bis-chloromethyl 또는 bis-bromomethyl 을갖는 - 10 -
화합물들이며이들은 chlorofomethylation, bromomethylation, NBS (N-bromosuccinimide) 를이용한 benzylic bromonation, ethyl benzoate의환원에이은 chlorination 반응들을이용하여합성할수있다. 이러한단량체는 KOtBu와같은염기를가하여 1,6-elimination을일으켜 quinodimethane 유도체로변환시켜줌으로써비로소진정한고분자의단량체가될수있다. 이중간체의단량체는라디칼혹은음이온방법으로중합이일어나는것으로알려져있으나, 아직까지도어느방식으로중합이일어나는지에대해서는결론이나지않은상태이다. 중합에의해형성된선중합체는염기에의한 elimination 반응으로최종공액이중결합고분자로바뀌게된다. 이러한중합과정에서 defects가생겨날가능성이있으며, 이와관련된많은연구보고들이있다. 특히, head-to-head 중합에의해서생성되는 tolane-bisbenzyl(tbb) 은고분자중합과정에서가장많이발생하는 defects로알려져있으며, 이러한 defects는고분자유기el 소자의수명을단축시키는결정적인역할을하는것으로보고되고있다. 이러한 defects를최소화하기위해서는단량체자체의구조디자인이중요한데, < 그림 2-5> 의중합과정첫단계에서의 1,6-elimination이어느한쪽으로일정하게일어나도록적절한치환체를도입하거나, 중합과정에서 head-to-tail로일정하게반응할수있도록비대칭구조의단량체를사용함으로써최소화할수있는것으로알려져있다. < 그림 2-5> GILCH 중합법의반응과정 자료 : 이정익, 고분자전기발광디스플레이, 한국정보디스플레이학회지, 제 2 권 2 호, 2001. 4-11 -
( 나 ) PPV 의특성 지금까지전중합체를거치는다양한 PPV 유도체들이합성되었으나, 최종고분자가용해성을갖는고분자는매우제한적이다. < 그림 2-6> 은 GILCH 중합법을이용하여합성된고분자들을보여주고있다. PPV를사용하여얻을수있는색은녹색에서오렌지-적색까지가능하다. 즉페닐고리에알콕시기와같은전자주게치환체가있을경우에는오렌지-적색을얻을수있으며, 전자주게효과가없는페닐혹은실린치환체가있을경우에는녹색을띠게된다. 또한녹색발광단량체와오렌지-적색발광단량체와의공중합을통하여녹색과오렌지-적색사이의색깔까지도나타낼수있다. < 그림 2-6> GILCH 중합을이용하여합성된고분자들 주 : 1-알콕시페닐기를갖는 PPV 유도체 ( 녹색발광 ) 2-가장많이연구된 PPV계고분자. R에따라 MEH-PPV, OC 1C 10-PPV가있음. 3-두개의실릴기가치환된고분자 ( 녹색발광 ) 4,5-발광색조절위한공중합체로녹색에서오렌지색사이의색을얻을수있음자료 : 이정익, 고분자전기발광디스플레이, 한국정보디스플레이학회지, 제2권 2호, 2001. 4 초기의유기EL 소자는최적화되지않는구조로 Al을음극으로사용하여 0.01% 의양자효율정도밖에얻지못했으나소자의양극으로서낮은일함수를갖는 Ca과같은전극을사용하면서소자효율이많이향상되었다. 또한, 양극인 ITO를 O 2 plasma 처리하고전도성고분자인 poly styrene sulphonic - 12 -
acid로도핑된 PEDT를 ITO와발광고분자층사이에도입함으로써외부양자효율이수 % 인한단계발전된소자를얻을수있었다. 일반적으로소자의특성은소재의상태, 소자제작공정등의다양한변수에의해서지배되기때문에같은구조의소재라도발표하는그룹마다많은차이를보이고있으며, 따라서이러한결과들을직접적으로비교하는것은매우어렵다. 현재까지보고되었던 PPV를이용한고분자유기EL 소자에서가장좋은성능을보인것은일반적인백열등의효율에해당하는 200lm/W를녹색발광소자에서쉽게얻을수있으며, 적색의경우에도 2lm/W의효율을얻을수있는것으로알려져있다. (2) 폴리플루오렌 (Polyfluorene) 유도체 멀티칼라혹은풀칼라디스플레이를구현하기위해서는적색, 녹색, 청색의 3원색이필요하다. 앞에서언급한 PPV를이용해서는녹색혹은적색의구현은가능하지만, 청색의구현은매우어렵다. 따라서높은밴드갭 (band gap) 을갖는새로운형태의고분자가필요하게되었으며, 그중의하나가폴리 (ρ-페닐렌)(poly(ρ-phenylene) : PPP) 이며, 특히최근에각광받기시작한것이폴리플루오렌 (polyfluorene : PF) 이다. 비닐기가없이페닐고리만이연속적으로연결된이러한고분자는 PPV에비하여높은밴드갭을가지고있으므로청색발광에유리할뿐만아니라, 산화안정성도매우우수하다. 또한, 폴리플루오렌의단량체인플루오렌은 9번위치에다양한치환체를도입할수있으므로소재개발에있어서많은자유도를제공하기도한다. 폴리플루오렌은일본의 Fukuda와그공동연구진에의해처음발표되었다. ( 가 ) 폴리플루오렌 (Polyfluorene) 의합성 유기화학적으로다양한아릴-아릴커플링방법이개발되었으며, 이러한반응들을이용한 PPP의합성은이미많이보고된바있다. 그중고전적인방법으로는 Wurtz-Fittig, Ullman, Grignard coupling 방법들이있으나, 반응조건이매우격렬하며높은분자량을얻기에는적합한방법이아니었다. 초기 - 13 -
의폴리플루오렌은 FeCl 3 를이용한산화중합법을사용하여합성되었으나, 최근에다양한촉매의개발과더불어 mild한반응조건에서높은분자량을얻는방법들이개발되었다. 이중에서가장많이사용되고있는것이 Suzuki 커플링법과 Ni(0) 를이용한 coupling법이다. < 그림 2-7> 은두가지중합법을보여주고있다. 먼저 Suzuki coupling의경우단량체로두개의아릴할라이드를갖는물질과두개의 boronic acid 혹은 boronic ester를사용하며이를 polycondensation한다. 따라서, 두종류의단량체가사용되며, 당량 (stoichiometry) 이정확히맞아야만높은분자량의고분자를얻을수있다. Boronic acid가오일형태로서분리가어려운데반해서 boronic ester는흰색결정으로분리할수있기때문에당량을조절하기에더욱유리하다. 또다른방법은 0가의 Ni를촉매로사용하여두개의아릴할라이드를 coupling하는방법이다. 0가의 Ni를생성하는방법은처음부터 0가의 Ni(COD)2를사용하는방법과 2가의 Ni를 Zn을이용하여환원시켜 0가로바꾸는방법이있다. 두개의방법모두 0가의 Ni이실제의중합에서촉매로작용하며, 하나의단량체를사용하게되므로앞의 Suzuki법과비교했을때단량체의당량을맞출필요가없으며, 다양한공중합체를합성할수있다는장점이있다. < 그림 2-7> 폴리플루오렌의합성방법 (Suzuki coupling, Ni(0) coupling) 자료 : 이정익, 고분자전기발광디스플레이, 한국정보디스플레이학회지, 제 2 권 2 호, 2001. 4-14 -
폴리플루오렌을합성하기위한 coupling 반응에서는중합의말기에한개의아릴할라이드를갖는화합물을가해주면고분자사슬의끝을원하는그룹으로변화시킬수있다. 이러한것을 end-capping이라고하며, 초기에는유기EL 소자에서문제가될수있는고분자사슬말단의아릴할라이드를제거하기위한것으로시도되었다. 이러한개념은새로운기능성을도입하는방법으로도사용할수있으며, cross-linking이가능한그룹, 정공수송고분자, 전자수송고분자등을도입할수있다. ( 나 ) 폴리플루오렌의특성 합성된폴리플루오렌은일반적으로높은열안정성을가지고있으며, 폴리플루오렌호모폴리머는곁사슬에따라다르지만 80-120 에서유리전이를보인다. 또한, 호모폴리머는액정성을가지고있어이를이용하여편광된빛을발광하는유기EL 소자를제작할수도있다. 폴리플루오렌의또다른성질로는여기된상태에서서로다른사슬간의상호작용으로장파장쪽에새로운발광이생성된다는것이다. 이것을 excimer라고하며이러한 excimer는전기발광스펙트럼을변화시키면서색순도를떨어뜨리는문제점을일으키기때문에이를제한하기위한다양한방법이시도되고있다. 한편청색발광의폴리플루오렌은 PPV와는달리높은에너지의빛을발광하므로쉽게낮은에너지의녹색혹은적색의빛을얻을수있다. 즉, 플루오렌단량체보다낮은밴드갭을갖는단량체와공중합함으로써발광색상을조절할수있게되는것이다. (3) PPP(poly(ρ-phenylene)) Poly(ρ-phenylene)(PPP) 은내구성과내열성이좋은고분자로 < 그림 2-8> 과같이한형태만을가지고있으며매우높은결정성을가졌으나, 다루기가어렵고잘녹지않으며공기중에서 450 까지안정한특성을나타낸다. 최종생성물이잘녹지않아가용성이나쁜단점을개선하기위해 PPP에알킬기나알콕시기를치환시키는가용성 PPP합성이연구되어발광효율과유 - 15 -
기용매용해성등이개선되었다. < 그림 2-8> PPP 계고분자의구조 자료 : 권장혁, 서민철, 고분자유기EL 디스플레이의현황과전망, 한국정보디스플레이학회지, 제4권제1호, 2003. 2 (4) PT(polythiophene) 화학적방법과전기화학적방법으로합성이가능한 PT 와그유도체는공 기중이나수분에매우안정적인특성을가지고있다. PT 는치환된알킬기 의길이, 온도용매에따라발광파장과방출세기가다르다. < 그림 2-9> PT 계고분자의구조 (5) 인광계열 PVK를기본골격으로고분자에인광개념을도입하였다. 합성된대표적인재료들은 < 그림 2-10> 의고분자들로전하의밸런싱을위해 ETL 물질을전체무게대비 30% 정도로혼합하여합성하였으며, 이로인해구동전압은높지만적색 5.4%, 녹색 7.8%, 청색 2.9% 등고분자재료의최고양자효율을나타내었다. - 16 -
< 그림 2-10> 인광계열고분자의구조 자료 : 권장혁, 서민철, 고분자유기 EL 디스플레이의현황과전망, 한국정보디스플레이 학회지, 제 4 권제 1 호, 2003. 2 라. 유기 EL 제조공정및관련기술 (1) PM OLED 와 AM OLED OLED는구동방식에따라수동형 (Passive matrix) 와능동형 (Active matrix) 로나뉜다. 수동형은주로소면적의범용디스플레이에적합하며능동형은대면적의고해상도디스플레이구현에적합하다. 수동형은양극배선과음극배선사이에유기물이삽입된단순구조로되어있어제작이용이하며, 능동형은각각의화소마다 TFT가붙어있어화소를구동시키므로소비전력이작고해상도가우수한장점이있다. PM OLED(Passive Matrix OLED) 는구조가간단한만큼제조공정도단순하여, 생산투자비가적어저가격으로제조가가능한반면듀티비 (Duty Ratio) 로인해고해상도의구현및대면적으로의제조가어려우며크로스톡 (Cross Talk) 등이쉽게생겨소형디스플레이에적합하다. AM OLED(Active Matrix OLED) 는각각의화소를트랜지스터등의스위칭소자에의해직접조정하며, 듀티비가거의 1이기때문에소비전력이 PM OLED에비해훨씬작으면서화질이우수하여고해상도디스플레이에적합하다. - 17 -
(2) 주요공정기술 유기 EL 소자제조를위한공정별핵심기술은 < 표 2-2> 와같으며, 유기 EL의기본적인제조공정순서를 < 그림 2-11> 에나타내었다. 먼저기판위에양극을증착한후패터닝하는데, 주로투명전극인 ITO가코팅된유리기판에바로패터닝작업에들어간다. 다음단계로서유기발광층을형성하게되며, 이단계부터진공이나질소, 아르곤등과같은비활성기체분위기내에서공정이진행된다. 유기발광층을형성한후음극용재료를증착한다음패터닝을하며, 이경우유기층의손상을방지하기위하여건식공정인 shadow mask, lift-off 공정등을적용한다. 박막형성및패터닝공정이완료되면금속캔이나보호막을이용하여소자를 encapsulation 한뒤외부로이송하여구동회로를연결하게된다. < 표 2-2> 유기 EL 제조를위한핵심공정기술 대분야중분야세부분야핵심요소 유기박막형성기술 대면적진공증착기술 고균일, 고수율증착기술 고분자박막기술 박막균일도, 제작수율, 균일도핑 균일도 공정 공정기술 OLED/TFT 패턴기술복합공정기술소자기술 봉지기술 부품소재및장비기술 미세화소형성 OLED/TFT 복합양산화공정 장수명 encapsulation/passivation 온도 다중챔버진공박막증착기개발 자료 : 유망전자부품보고서, 전자부품연구원, 2003-18 -
< 그림 2-11> 유기 EL 기본제조공정 자료 : 유망전자부품보고서, 전자부품연구원, 2003 이상과같이유기EL 제조공정이비교적간단하고온도가낮기때문에생산성및응용도면에서여러가지장점이있음을알수있으며, 단, 공정면에서일부개선및보완되어야할여지는있다. 예를들어, 투명전극인 ITO 박막의표면균일도향상, 발광층과전자-정공수송층등의특성향상, 음극패터닝에있어서 lift-off 공정의정밀도개선과이때발생하는잔류물질등오염원의제거, encapsulation 공정에있어서반응성이나밀봉성등을개선하여신뢰성과수명을향상시키고, 아울러생산성을향상시키는방법의고안등이이에해당한다. 결과적으로유기 EL 소자및시스템기술이완성되기위해서는유기재료와기판을중심으로하는소재기술, 박막형성및패터닝과정이주가되는마이크로가공기술, 컬러형성및능동회로집적화와관련된소자기술, 밀봉성과생산성등을고려한패키징기술, 그리고구동 IC와 PCB 회로가적용되는시스템기술등이효율적으로연계되어야한다. (3) 소재관련기술 유기 EL 용기판의경우현재유리와플라스틱이주로사용되고있는데, 유기재료의접착력에큰영향을미치는 TEC(Thermal Expansion Coefficient) 면에서볼때에는유리기판보다는플라스틱이상대적으로유리 - 19 -
하며, 이외에가격, 유연성, 중량등에서플라스틱기판이강점을갖고있다. 반면에습기나산소의침투방지, 물리적인강도, 공정온도및열에대한내구성, 그리고투명성등에있어서는유리기판이상대적으로유리하다. 용도에따라적용되는기판이선택되겠지만, 각각에대해부족한점을보완할수있는기술도개발되어야한다. 아울러, 전자종이 (electronic paper) 나벽지 (wall paper) 등과같은분야에유기 EL을적용하기위해서는더욱유연성있고가벼운기판소재가필요하게된다. 이와함께유기박막에있어서는발광층과이의효율을증가시키기위한전자및전공의수송층과관련한연구가매우중요하다. 특히저분자 ELD의경우열증착법이주로사용되며, 고분자 ELD의경우 spin coating, roll-to-roll, doctor blade, dip coating, 그리고 ink-jet printing 등의방법이적용된다. (4) 마이크로가공관련기술 음극형성및패터닝은유기층의형성후에이루어지므로유기층이수분이나기타화학적인성분에의해손상되는것을방지할수있도록건식공정을사용하게되며, lift-off 공정이나 shadow mask를이용하게된다. lift-off 공정은역으로경사지도록포토레지스트를패터닝한뒤, 이위에금속전극을증착하여각라인들간의절연을한경우이다. 이와함께유기 EL의대면적화를위해최근잉크젯프린팅방법을이용한발광층형성방법이개발되고있는데, 이는투명전극위에격리용폴리이미드구조물을주기적으로배열한상태에서선택된영역에만수용액에용해된고분자를잉크젯으로프린팅한다. 이방법에의하면면적에관계없이선택된영역에발광층을형성할수있고, 또한소재의손상이없으므로대면적화와생산성측면에서유리할수있어주목을받고있다. (5) 패키징관련기술 유기 EL 패널제조에있어서는패키징기술이매우중요한데, 특히발광 - 20 -
층등의유기소재가수분과산소에매우취약하여진공이나불활성기체내에서밀봉성패키징을하여신뢰성과수명을향상시켜야하고, 이와함께공정시간이짧아생산성을증가시켜야한다. 즉, 무반응성-밀봉성-일괄공정등을갖춘패키징기술의개발이반드시필요하다. 현재는불활성기체내에서 BaO와같은흡습제가설치된금속캔을유기 EL의뒷면에부착하는방식을취하고있는데, 이는무게와부피문제가있을뿐아니라유리나플라스틱등종류가다른기판과부착되므로응력이발생하기쉬우며, throughput이낮아생산성에도문제가있다. 따라서금속이나플라스틱캔등과같은구조물을이용하지않고보호층을형성하는방법이연구되고있는데, 보호층소재로서유기막을사용할경우, 수분, 산소등의침투를완전히방지할수있는재료가개발되어야하며, 비유기재료의경우 PE-CVD(Plasma Enhanced-Chemical Vapor Deposition) 등을이용한저온공정에서의패키징성능관련데이터가확보되어야한다. 2. 기술개발동향 가. 해외기술개발동향 유기 EL의기술개발에있어서는전세계적으로약100여개의디스플레이, 재료, 장비및반도체업체가참여하고있으며, LCD가주도하고있는휴대폰 PDA 카오디오 캠코더 디지털카메라 게임기등휴대형초소형정보단말기에 OLED 디스플레이가적용되면서저분자 OLED 제품의양산화는일본, 한국, 대만을중심으로, 고분자 OLED 제품은미국과유럽을중심으로개발과상용화가진행되고있다. 동북 Pioneer는 Sharp와공동으로 ELDis를설립하였으며, 현재월 7만장의생산이가능한 500 670 라인을보유하고있다. ELDis는휴대폰용과함께디지털카메라용 OLED 양산계획을가지고있다. 또한 Flexible 디스플레이의개발을진행하고있으며 PM OLED 시제품을 2004년도 SID에구현한바있다. - 21 -
Toshiba는 Matsusita와합작으로 Toshiba-Matsushita Display Technology(TMD) 를설립하여 2.85, 26만컬러, 64그레이스케일을지원하는 OLED 시제품을출시하였고, 2.2 OLED를휴대폰용으로 2002년 10월부터양산하고있으며고분자를이용한 Ink-Jet 방식으로 17 AM(Active Matrix) OLED를개발하였다. Eastman Kodak사는저분자 OLED를처음으로고안하여 PM 및 AM 관련원천특허기술을보유하고있으며, Pioneer, TDK, Optrex, OPTO Tech, Teco 등 10여곳이넘는 PM(Passive Matrix) 방식업체와 emagin, Sanyo 등 AM 업체및국내의삼성SDI 등과 OLED 관련라이센스를체결하였고, 최근에는Truly Internationl Holdings에저분자 PM OLED에대한라이센스를공여하였다. CDT(Cambridge Display Technology) 는고분자 OLED를중심으로원천기술, 제조장비, 유기재료등전반적인개발을추진하고있으며, Seiko-Epson과함께 Ink-jet Printing 방식으로 AM OLED를 Plastic기판위에개발한바있다. 고분자발광체에대한기본특허를가지고있는이회사는직접생산을하지않는다는전략으로 Dupont Display, Philips 등에라이센스를대여하고있다. 영국 Opsys사에서는높은발광효율을내는저분자인광 OLED의장점과고분자 OLED에사용되는스핀코팅법의경제적인장점을결합하는약 28cd/A의높은발광효율을나타내는덴드리머 (dendrimer) OLED를개발하였다. 독일 Covion은고분자발광물질과유연성있는디스플레이개발에집중하고있으며, 네덜란드 Philips사는고분자 OLED를 Poly LED라는명칭으로부르며전기면도기에적용하여시판하고있으며, 최근 SID 2004에잉크젯프린팅방식으로제작한 13 Full-color AM OLED TV를발표하였다. 나. 국내기술개발동향 국내기술은아직원천기술이부족하고, 성장기반이미약하며, OLED 관련 인프라도취약한실정이나짧은기간동안빠른속도로발전하여, 양산및 - 22 -
제품화기술에있어서는세계적인수준에도달하고있는것으로평가받고있다. 국내에서는 LG전자, 삼성SDI, 오리온전기등에서상용화를위해많은연구개발을진행하고있다. 저분자유기 EL 재료에대해서는 LG화학및 LG전자기술원, 삼성 SDI, 네스디스플레이, 경상대, 홍익대, 서울대등에서일부연구개발이이루어지고있으나, 대부분의원천기술특허는일본과미국에서확보하고있다. 고분자재료물질은 KIST와 KAIST 등에서국내및국제물질특허를갖고있으나, 대부분의원천기술특허를 Dow, Covion, Unix, CDT 등과같은외국업체들이선점하고있다. 국내에서도유기 EL 관련특허의적극적인출원을통해상품화에대비하고있으나아직은해외경쟁사에비해미미한수준이며, 특히신소재에대한연구개발은일부출연연구소및대학에국한되어있다. 유기 EL의제품화에박차를가하고있는기업으로는삼성SDI와 LG전자, LG-Philips LCD 등의대기업과엘리아테크, 네스, 네오디스플레이등의벤처기업이있다. 삼성SDI의경우이동전화및 CNS(Car Navigation System) 용양산라인을보유하고있으며, 2001년하반기부터는 2인치급컬러유기 EL을생산하고있다. LG전자의경우, 유기 EL을이동전화단말기상용모델에적용한사례가있으며, 구미공장에서연간 1,200만개정도를생산하고있다. 이외에도 LG-Philips LCD는유기 EL 연구개발팀을구성하여생산화를위한작업을시작하였으며, 네스, 네오디스플레이등에서도 2001년부터 1.5인치급이동통신단말기용유기 EL 패널을공급하고있다. - 23 -
제 3 장시장동향및전망 1. 산업동향 가. 개요 OLED의목표시장은전자기기에채용되는디스플레이시장으로현재 LCD와 PDP등이자리잡고있는시장이다. 정보화사회에들어서면서언제어디서든많은정보를쉽고빠르게얻고자하는욕구가증가되면서정보를직접접하게되는디스플레이의성능의향상에대한많은요구가있어왔다. 얇고, 가볍고, 크고, 우수한화질을요구하는소비자들의욕구에대응하여다양한디스플레이가발전해왔으나현재시장의주류인 LCD도이러한요구에충분히답하지못하면서새로운장치로 OLED가떠오르고있다. 현재대부분의 OLED가채용되고있는카오디오, 휴대폰의서브창, MP3등의창등의소형디스플레이뿐아니라 PC모니터나 TV등의대형디스플레이시장이목표시장이며 OLED는기술발전과함께수용확대를위해노력하고있다. 나. 시장의특성 OLED시장은주로소형디스플레이인모바일제품의주요디스플레이시장이다. 아직대부분이모바일기기의디스플레이로서쓰이고있다. TFT-LCD와 CNTN-LCD가시장을주도하고있지만 PM OLED는휴대폰외부창, MP3, 카오디오등에서디스플레이로서자리를확고히잡고있으며점차 PM OLED뿐아니라 AM OLED도휴대폰내부창, PMP, DMB 등다양한매체에적용되기시작할것으로보인다. 소형디스플레이에집중하던 PM OLED는대형화가힘든특징으로인해새로운성장동력 ( 새로운수요처 ) 을찾지못해점차규모의한계에이르고있 - 24 -
으며가격도크게떨어져 PM OLED를전문으로생산하는기업들의사업악화로이어지고있다. PM OLED의출하량은크게늘어나고있지만가격이큰폭으로떨어지고있고또한시장의한계가보이는상황으로 OLED 시장은 AM OLED의시장출현이 OLED 시장의명암을가르는계기가될것으로보인다. AM OLED는여러가지장점이있지만 LCD를확실히대체할정도의기술발전을이루지못한상태로관련업계는 OLED의기술확보에총력을기울이고있으며 2007년 OLED 선두기업들을중심으로 AM OLED의양산을공식적으로발표함으로써 AM OLED가안전하게시장에안착하느냐에시장의관심이쏠리고있다. 그러나세계적인디스플레이강국인우리나라의 LCD 사업에디스플레이시장의점유율을크게빼앗긴일본은 OLED를 LCD를밀어낼새로운성장동력산업으로여기고국가와기업의전폭적인지지와함께 AM OLED디스플레이사업에진출할뜻을밝혀 AM OLED사업의성공가능성은높을것으로전망된다. 이에따라 LCD뿐아니라 PM OLED도세계시장을주도하던우리나라기업들도 2007년 AM OLED 양산계획을밝히고 AM OLED시장에뛰어들고있다. OLED가현재 FPD 시장의대부분을차지하고있는 LCD를넘어서기위해서는재료, 공정, 수명등의다양한문제를넘어서야하므로당분간소형모바일전자기기, 휴대폰, MP3P등에적용이지속될것으로보이며 AM OLED가 TV 시장에진입할것으로보이는 2008년쯤부터본격적인 LCD와의디스플레이시장경쟁이시작될것이다. 2. 해외시장 가. 시장현황 디스플레이시장에서의 OLED 의점유율과앞으로의전망을살펴보면 - 25 -
OLED 시장은 2007 년부터 AM OLED 가생산되면서꾸준히늘어나 2010 년에 는 PM OLED 154 백만개, AM OLED 는 248 백만개로전체 2314.8 백만개의각 각 6.7%, 10.7% 를차지할것으로예상된다. < 표 3-1> 디스플레이시장및장기시장전망 ( 단위 : 백만개 ) 구분 2005 2006 2007 2008 2009 2010 TFT-LCD(L) 200.7 269.6 335.1 390.5 434.2 478.9 TFT-LCD(S/M) 610.6 802.5 1029.9 1196.4 1301.2 1394.9 PDP 7 12 19 25 32 39 PM-OLED 61 75.7 98 119 142 154 AM-OLED 0.1 0.8 16.5 62 132 248 Total 879.4 1160.6 1498.5 1792.9 2041.4 2314.8 자료 : OLED 산업동향, 한국전자산업진흥회, 2007 디스플레이시장이점점커지는가운데 OLED도점차점유율을늘려 2010 년경에는전체시장의 17.4% 를차지하게될것으로예상된다. OLED시장은현재 PM OLED가시장을주도하고있다. 휴대폰등소형제품에쓰이는 PM OLED는제조원가가낮다는장점이있지만 10인치이상의대형화가어려워점차 AM OLED가주목받고있다. AM OLED는대형화가가능하지만아직관련기술이완벽하지않아현재시장은 PM OLED가대부분생산되고있다. 그러나최근세계 1위의 PM OLED생산업체인삼성SDI를비롯해, LG전자, 일본업체들이 AM OLED양산을발표하고나서 AM OLED시장이점차늘어날것으로예상된다. 디스플레이서치에서발표한자료에의하면 OLED의세계시장규모는금액기준으로는 2005년 5억 1,810만달러에서 2007년 16억 8,740만달러를거쳐 2009년에는 51억 910만달러로크게확대될것으로보인다. - 26 -
< 그림 3-1> 세계 OLED 시장규모 자료 : DisplaySearch, 2006 연도에따른 PM OLED와 AM OLED의시장전망을살펴보면 AM OLED 가본격적인양산을시작하는 2007년이후 AM OLED가 PM OLED를앞지르기시작할것으로보이며적용분야가소형디스플레이에한정되어있는 PM OLED와달리 AM OLED는대부분의디스플레이분야에적용이가능하기때문에 AM OLED분야의시장은앞으로크게성장할것이다. 나. 업계현황 유기 EL 관련주요해외업체의최근동향을살펴보면다음과같다. 1 파이오니아 (Pioneer) 파이오니아는 1947년창립된회사로오디오기기제작, 판매회사로시작하였으며 1962년세계최초로분리형스테레오를발매하였다. 이후영상분야, 디스플레이장치개발에주력하여 2004년 7월 NEC로부터플라즈마디스플레이사업부분을완전히인수하였다. 파이오니아는 1997년카오디오시장용 - 27 -
으로 OLED를처음상품화하여시장에내놓았으며현재도카오디오의 OLED를공급하고있다. 또한파이오니아는휴대폰에 OLED를장착한첫번째회사이며최신형휴대폰등의분야의수요를충당하고있다. 파이오니아는 PDP와 PM OLED생산에주력하고있다. 2 RiTdisplay RiTdisplay는대만최대의 OLED회사로 1997년 RiTEK의연구소에서출발 2000년 RiTEK으로부터분사되었다. 1999년이미월 15,000개규모의라인을완비하여양산을시작한후대만최대의제조사로성장하였다. 주로 PM OLED를생산하는업체로 2005년세계 2위의시장점유율을나타내는등대표적인 OLED제조업체중하나이다. 최근 PM OLED 패널의급격한가격하락에전체 OLED업체가타격을받았을뿐아니라대만업체들은그동안대만 PM OLED를사용해 MP3를제조하던중국세트업체들이대거 STN LCD로전환하면서판매물량이 2006년대비 30% 가량급격히줄어들어 RiTdisplay를비롯하여유니비전등의패널업체들이사업중단이나매각추진등경영위기에직면하고있다. 3. 국내시장 가. 시장현황 국내의 OLED시장은짧은연구개발역사에불구하고과감한투자로 2002 년부터본격적인양산을시작한후 2003년에는 9,500백만달러의시장을형성해세계시장의 40% 이상을차지할정도로크게성장하였다. 국내 OLED시장은 2006년 5천7백억원을형성하고있는것으로추정되며 2014년까지 CAGR 25% 로성장을거듭하여 2조6천억원의시장을형성할것으로전망된다. - 28 -
< 표 3-2> 국내 OLED 시장전망 ( 단위 : 물량-천대, 금액-억원, %) 구분 2005년 2006년 2010년 2012년 2014년 물량 28,792 89,752 142,819 198,966 269,833 금액 3,542 10,229 15,655 20,172 27,776 점유율 45 52 53 49 48 자료 : OLED 산업동향, 한국전자산업진흥회, 2007 국내 OLED 시장은 2002년초까지도국내의 OLED 생산및수입이거의없었으나 2002년하반기부터 LG전자가자사휴대폰외부창에일본 Pioneer 사의제품을수입하여월 10~20만대규모로출시하면서처음으로국내시장이생겨나기시작했다. 이후국내업체인삼성SDI가두번째로양산을시작하고 LG전자도양산을시작하고있어국내 OLED 업체는 2002년부터생산을시작하여 2003년부터본격양산에들어갔으며생산규모가급격히증가하고있다. 국내 OLED 시장은 2004년에는 Sub창을중심으로, 2005년도에는 MP3를중심으로, 2006년도에는휴대폰외부창과 MP3 플레이어용패널시장에대한의존도가높아두개시장이차지하는출하비중이 90% 에이를정도로대부분을차지한다. 국내 OLED수출수입전망은한국디스플레이재료산업현회의실태조사에따르면 2010년까지생산은금액과수량모두연평균 40% 를넘는성장률을보여주며내수도 20% 를넘는성장률을보여줄것으로예상된다. 무엇보다수출이크게증가하여수량면에서연평균 100% 를넘는성장률을보여줄것으로예상되나이에비해금액의성장률은 50% 정도의성장률을보여줄것으로예상했다. 그이유는기술이발전함에따라 OLED의가격이점차떨어지고있기때문이다. 나. 업계현황 국내주요 OLED 관련업체의최근동향을살펴보면다음과같다. - 29 -
1 삼성 SDI 삼성SDI는하이엔드시장에서의경쟁력강화를통한모바일디스플레이선두업체의위상을지켜나가기위해 AM OLED사업에뛰어들기로결정하고 2005년천안사업장에 4,655억원의신규시설투자를공시했으며 2007년하반기양산을목표로투자를진행하였다. 삼성SDI는모바일통신환경의급속한발전을기반으로한휴대폰과 PDP등모바일기기의지속적인성장세가기대됨에따라이에따른디스플레이의고급화요구증가로차세대디스플레이인 AM OLED가기존의 TFT-LCD를대체할것으로전망하고주요업체들의중소형제품 ( 휴대폰, MP4등 ) 출시를시작으로 2007년부터 OLED시장이본격적으로성장할것으로예상된다. 삼성SDI의사업보고서에따르면 OLED의 2006년세계시장점유율 ( 자회사생산, 판매분포함 ) 은 40% 로 2005년 44% 에비해 4% 감소하는모습을보였다. 삼성 SDI는 PM OLED가휴대폰에서타기기로의적용을확대하면서휴대폰외부창의시장수요가 8% 증가한 32백만대규모의시장을전망하고있다. 삼성SDI는 Nokia, Motorola, SEC등 3개 Major 거래처대응체제를지속강화하여 PM OLED수주를확대하고 MP3등신규용도로의채용확대를추진할계획이다. 삼성SDI는 2006년 SGS(Super Grain Silicon) 기술을적용한 4.3 WQVGA AM OLED를계발하였다. 이제품은두께가 1.4t이며색재현율 82% 를구현하여중대형기기를저원가에실현가능한기술이다. 또한전면발광적용 4.0 WQVGA AM OLED개발을통해업계최고수준감성화질을구현한제품을개발하여고해상도, 고품위중형기기에대응할수있는기술을개발하였다. 2 LG 전자 LG 전자는최근본격적인 OLED 양산으로시장점유율을크게상승시켜출 하량부문에서는삼성 SDI 뒤를잇고있다. LG 전자는 2 세대 PM OLED 라인 2 개가운데 1 개를 AM OLED 라인으로전환해하반기부터양산하기로하였 - 30 -
다. 삼성 SDI도하반기부터 AM OLED를양사하기로해이두회사는이를통해 2.2인치, 2.4인치, 2.6인치등휴대폰과 MP3플레이어용디스플레이시장을적극공략할계획이다. LG전자가양산할 AM OLED는 2.2인치풀컬러 QVGA(320 240) 제품으로주로휴대폰내부창으로공급할예정이다. LG전자는구미에 370 470mm규격의기판을생산할수있는 OLED양산라인을 2개갖추고있다. PM과 AM은물질이나기판을바꾸어주면 OLED생산라인을바꾸어가며생산할수있어 AM OLED수요에맞추어 AM과 PM의생산량을조절할예정이다. - 31 -
제 4 장결론 1999년 Pioneer로부터처음수동형 OLED 제품이나온이래전세계적으로끊임없는연구와기술의발전을통하여현재 2" 급 AMOLED의디지털카메라수준에이르렀다. 기존의 CRT 및 LCD 기술발전추이와비교하면아직은걸음마단계이나저가격, 고성능화를동시에요구하는시장경쟁력측면에서보면기술의정상을향한시장진입은그리쉬운일은아니다. 따라서아직은소형으로초기시장에진입하고있는수준의 OLED 제품이경쟁력을갖기위해서는무엇보다도먼저수명이향상된고해상도의 Full Color OLED 제품의개발이필수적이라하겠다. 이를실현하기위해서는소재및소자의전반적인공정에서독창적인새로운개념의접근방법이요구되며, 패널의신뢰성확보, 수명증가, 저소비전력화등의돌파해야할기술적과제들이상당히많이존재한다. 따라서기존의 LCD, PDP와같은다른종류의디스플레이와차별화될수있는초절전형, 벽걸이형 TV나 Flexible 디스플레이와같은차별화된미래형디스플레이를향한연구개발과함께, 끊임없는초저가, 저전력의기술을선점할수있는핵심기술의개발이이루어진다면향후 OLED 디스플레이는또 LCD, PDP와함께또다른정상의디스플레이로자리매김을할것으로기대한다. - 32 -
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