BLU 용도광판 한국과학기술정보연구원
< 제목차례 > 제 1 장서론 1 제2장기술동향및전망 2 1. 기술의개요 2 가. BLU(Back Light Unit) 의구조와기능 2 나. 도광판개요 3 다. 도광판용투명플라스틱재료 13 2. 기술개발동향 15 가. 노트북용도광판기술동향 15 나. 모니터및대형디스플레이용도광판기술동향 17 다. 복합구조도광판 17 라. 해외연구개발동향 18 마. 국내연구개발동향 19 바. 전망 20 제3장기술특허정보분석 23 1. 분석의범위및방법 23 2. 국내특허동향 24 가. 연도별출원현황 24 나. 출원인별동향 25 3. 해외특허출원동향 26 가. 일본 26 나. 미국 27 다. 유럽 29 4. 비교분석 30 제 4 장시장동향및전망 31 1. 시장의개요 31 - i -
2. 시장동향 32 가. 시장현황 32 나. 시장규모추이 34 다. 전망 35 라. 업체동향 36 제 5 장결론 38 < 참고문헌 > 39 - ii -
< 표차례 > < 표 2-1> TFT-LCD 액정패널의광이용효율 14 < 표 2-2> PMMA의일반적인특징 14 < 표 3-1> 특허분석에이용된데이터베이스 23 < 표 3-2> 특허분석용검색식및검색건수 24 < 표 4-1> 지역별생산 판매동향 (2004년) 33 < 표 4-2> 가격동향 (2004년) 33 < 표 4-3> 도광판재료의시장규모 34 < 표 4-4> 도광판재료별시장점유율 (2004년) 34 < 표 4-5> 도광판재료의시장전망 35 < 표 4-6> 도광판재료별시장점유율전망 (2010년) 36 < 표 4-7> 업체별시장점유율 37 - iii -
< 그림차례 > < 그림 2-1> LCD용백라이트일반적인구조 2 < 그림 2-2> 인쇄방식도광판 5 < 그림 2-3> Etching type 도광판 6 < 그림 2-4> Blasting etching type 도광판 6 < 그림 2-5> Sand blast type 도광판 7 < 그림 2-6> Enplus(Japan) type 도광판 7 < 그림 2-7> Printed-mold Pattern type 도광판 8 < 그림 2-8> OPI(Optical insertion) type 도광판 8 < 그림 2-9> Stanley(Japan) type 도광판 9 < 그림 2-10> Double-side prism type 도광판 9 < 그림 2-11> Hologram pattern type 도광판 10 < 그림 2-12> V-cut pattern type 도광판 10 < 그림 2-13> Diamond-shape etching type 도광판 11 < 그림 2-14> Flat type과 Wedge type의도광판 12 < 그림 2-15> 노트북용도광판생산과정 13 < 그림 2-16> 모니터및대형디스플레이용도광판생산과정 13 < 그림 2-17> 도광판의기능기술변화 16 < 그림 2-18> 프리즘기능도광판의패턴형상 16 < 그림 2-19> 일반프리즘레스도광판의패턴형상 17 < 그림 2-20> 복합프리즘레스도광판의패턴형상 18 < 그림 2-21> 쿠라레이의복합시트 22 < 그림 3-1> 한국의연도별특허출원현황 25 < 그림 3-2> 한국의주요출원인별출원건수 25 < 그림 3-3> 일본의연도별특허출원현황 26 < 그림 3-4> 일본의주요출원인별출원수 27 < 그림 3-5> 미국의연도별특허출원현황 28 < 그림 3-6> 미국의주요출원인별출원수 28 < 그림 3-7> 유럽 (EP) 의연도별특허출원현황 29 - iv -
< 그림 3-8> 유럽 (EP) 의주요출원인별출원수 29 < 그림 3-9> 각국의연도별백라이트용도광판관련출원동향 30 < 그림 4-1> 업체의구조 32 - v -
제 1 장서론 디지털멀티미디어 (Digital Multi-media) 기기의핵심디스플레이장치로급부상한 TFT-LCD( 박막액정표시평판디스플레이 ) 는반도체제품과더불어국내업체가세계시장을선도하는최첨단기술제품들중의하나이다. LCD 분야에서세계시장을주도하는국가중에서도한국과대만의 TFT-LCD 생산량이 2000년부터급증해왔고앞으로도증가세가지속될것으로예상된다. 그러나현재노트북및모니터용 TFT-LCD의가격하락, 대만업계의빠른성장및소형단말기용중소형 TFT-LCD 시장의확대등급변하는시장상황과더불어, 일본의기술을바탕으로한시장지배력강화에대처할수있는경쟁력확보가이전보다절실하게요구되고있다. 이런추세와관련하여 TFT-LCD에빛을제공하여주는 BLU( 백라이트유니트 ) 의핵심부품인도광판및관련부품의기술개발을통한경쟁력확보가필요하게되었다. 도광판은빛을균일하게전면으로전사시키는핵심부품으로최근까지일본이모든기술을보유하고있는데비하여한국과대만은극히초보적인단계에있었다. 더군다나일본은원가절감을통한경쟁력확보를위하여백라이트유니트의핵심구성요소인프리즘 sheet, DBEF sheet, 확산판을제거하기위한연구개발이 LGP업체를중심으로하여활발히진행되고있으나, 한국과대만의대부분 BLU업체들은주로일본의기술의도움으로일부도광판만을생산하고, 다른부품은전량수입하여단순조립하는단계이다. 또한현재일본은대만으로기술이전을급격하게진행하고있으며, 대만은저렴한인건비와일본의기술이전으로한국에비하여경쟁력이향상되고있다. - 1 -
제 2 장기술동향및전망 1. 기술의개요 가. BLU(Back Light Unit) 의구조와기능 LCD 용백라이트는기본적으로광원램프, 도광판 (Light Guiding Plate; light wave guide), 반사판 (Reflector Sheet), 확산판 (Diffuser Sheet), 프리즘 판 (Prism Sheet) 으로구성되며, < 그림 2-1>( 도광체방식 ) 에도시되어있다. < 그림 2-1> LCD 용백라이트일반적인구조 자료 : 액정표시용백라이트, 특허청 PM 보고서, 2004. 램프는백라이트유닛을통해 LCD 패널에빛을입사시켜주는광원으로주로사용되는램프의종류는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode), EL(Electro Luminescent) 등이있다. 도광판은램프로부터입사된빛을균일한평면광으로변환시켜주는구성요소이며, 주로아크릴수지인 PMMA(polymethymethacrylate) 를사용한다. 이는가시광영역에서빛에대한흡수성이고분자중가장낮아투명성과광택이좋기때문이다. 반사판은도광판아래에위치하며, 램프로부터입사한빛을백라이트의출광면방향으로반사시켜광이용효율을높여주며, 또한입사광전체의반사 - 2 -
량을조절하여백라이트의출광면전체가균일한휘도분포를가지도록한다. 반사판의재질은주로폴리에스테르필름이나금속코팅필름을사용한다. 확산판은도광판상의액정패널쪽에위치하며, 도광판을통해입사되는빛을확산, 산란시켜백라이트출광면정면방향의휘도를증대시키고균일하게한다. 확산판의재질은양호한광확산능력과고휘도화가가능한폴리에스테르 (PET) 수지를주로사용하며, PET 필름상에광확산능력을증대시키기위해표면확산층이도포되어있다. 프리즘판은확산판으로부터나오는빛을출광면정면이외의방향으로나가는것을막고광지향성을향상시켜시야각을좁혀서백라이트출광면정면방향으로의휘도를증대시켜준다. 나. 도광판개요 도광판은램프에서방출된광선이도광판평면전체에도달하도록인도하여균일한위도분포를가지게하고, 동시에전면으로반사하게하여램프의선형광원을면형태의면광원으로바꾸어주는역할을한다. 도광판평면의균일한휘도분포아휘도를증대시켜주기위하여반사필름, 확산필름, 프리즘필름등광학기능필름이사용된다. 도광판을사용하는 LCD는주로 TFT-LCD이다. 도광판은그자체만으로는광원에서방출된광선이도광판전체면에균일한분포를이룰수없다. 따라서도광판표면을백색잉크로인쇄하거나홈을파면, 인쇄된잉크나홈에의해광선이산란되어도광판표면전반에걸쳐비슷한양의광선이출사된다. (1) 도광판의종류 도광판은형태와출광방식에따라구분할수있는데, 그형태에따라서는평판방식, 쐐기방식으로나눌수있으며평판방식은주로모니터용으로사용되는형태로압출, 사출또는캐스팅방식으로성형되며양방향에서빛이입사되는구조이다. 경우에따라단일방향으로 1~3개의 CCFL이사용가능하 - 3 -
여고휘도에대응가능하며, 1개가사용될경우 3~6mm, 2개가사용될경우 6~8mm, 3개가사용될경우 10~12mm 두께의도광판을사용한다. 쐐기방식은평판방식에비해광효율이우수하고박형화가용이하여주로경량부품을사용하는모바일디스플레이 ( 노트북 PC, PDA 등 ) 용으로주로사용되고사출또는캐스팅방식을통해성형하며, 한쪽측면방향으로광원의빛이입사되는구조로 16인치급까지사용되고있다. 출광방식에따른구분에서는입사된광원의빛이전면에서균일한광강도분포를갖게하기위해도광판수직방향으로출광시키는방식에따라인쇄방식, 무인쇄방식으로나눌수있으며인쇄방식의경우광산란잉크를도광판하부에스크린인쇄하여입사된빛의수직산란을통해출광시키는방식이다. 무인쇄방식의경우, 기하광학적인기능 ( 반사, 굴절, 회절, 산란 ) 을갖는구조를도광판에가공하여그구조체를통하여출광기능을갖도록하는방식과투명수지내부에빛을산란시킬수있는물질을혼입시켜출광기능을갖도록하는성형방식이있으며각업체별로다양한방식을개발하고있다. 사출자체의양산안정성이도광판피수가커짐에따라떨어지므로소형 6 인치급이하에서는주로무인쇄방식을사용하고 12.1인치이상의사이즈에서는인쇄방식이사용되어왔으나사출기술의진보로현재는양산수율과광효율상의장점을가진무인쇄방식으로진행되어가는추세에있다. ( 가 ) 인쇄방식도광판 도광판중에서광강도분포 ( 균일도 ) 조절이용이하고가장많이사용되는일반적인형태로사출또는캐스팅방식을통해성형된 Bare 도광판에 PMMA를주재료로하여접착력을증가시키기위해 PVA(Polyvinyl-alchol) 를첨가시키고유기용제로용해시킨후광산란제를혼합한잉크를스크린인쇄하여광산란패턴층을형성시켜제조한다. 광산란제중 SiO 2 는 PMMA 와굴절률의차이가적어광산란손실이상대적으로적고, 도광판내부를통해패턴에전파입사된빛이투과산란하여도광판하부의반사시트에반사, 산란되도록하는작용을한다. TiO 2 는 PMMA와굴절률의차이가커서도광 - 4 -
판과잉크와의계면에서투과가거의안되고모두산란반사작용을하는잉 크특성을나타나게한다. 초기에는 TiO 2 잉크를많이사용하였으나광효율 및고온, 다습의안정성문제때문에현재는 SiO 2 잉크를주로사용한다. < 그림 2-2> 인쇄방식도광판 ( 나 ) 무인쇄방식도광판 무인쇄방식의경우기하광학적인기능 ( 반사, 굴절, 회절, 산란 ) 을갖는구조를도광판에가공하여도광판을통해전파되어온빛이그구조체를통하여출광기능을갖도록하는방식이다. 양산수율및도광판광효율상의장점이있어일본업체의경우각업체별로다양한방식을개발하여양산에적용하고있다. 1) Etching type 도광판사출용금형의배면에감광수지 (Photoresist) 를도포한후패턴필름을부착, 노광한후현상하여화학적으로에칭하는방법으로가장구현하기쉬운방법이나동일패턴으로재작업시 Etchant의농도와시간제어가까다로워형상의크기, 깊이및면조도등의재현성이나쁘며에칭패턴면의전사성에문제가있어고도의사출기술이요구된다. 주로일반스크린인쇄패턴과동일한패턴을적용하고소형에서는라인형태의패턴을사용하며에칭특성에따라패턴면은형태를나타낸다. 광학적효율및특성은인쇄방식도광판과유사하며사출조건에따라도광판상에휘도얼룩이발생하기쉬다. - 5 -
< 그림 2-3> Etching type 도광판 2) Blasting etching type 이것은화학적에칭방식을개선한방법이며 Etchant 대신수치제어 Blast 장비를사용, 패턴형태를식각하여패턴의사이즈, 깊이및면조도재현성이향상되었다. 또한식각프로파일이화학적에칭의경우보다더반구형에가깝기때문에사출성도더좋다. 하지만감광수지의강도문제로 20μm이상의깊은패턴가공이어렵다. < 그림 2-4> Blasting etching type 도광판 3) Sand blast type 주로노트북컴퓨터용도광판에사용되는방식으로식각방식과더불어사용되어왔으며 Sand blast 가공기를이용하여금형표면에미세한스크래치의밀도를조절하며도광판의광분포를조절할수있는방식이다. 도광판의상부표면에패턴이존재하여광학적효율이인쇄방식대비 100% 상승되는장점이있다. 또한하부에프리즘을가공하여집광기능을갖게한형태도있다. 그러나스크래치패턴의사이즈가작아사출조건에따라휘도분포가변하기쉬운단점이있다. - 6 -
< 그림 2-5> Sand blast type 도광판 4) Enplus(Japan) type 주로노트북컴퓨터용도광판에사용되는방식으로그레디언트패턴 (Gradient Pattern) 을설계하여초정밀수치제어기기 (NC) 를이용금형표면에직접가공하여사출하는방식으로패턴사이즈, 깊이조절을통해광강도분포조절이쉽고패턴가공이용이하여현재양산중인방법이다. 가공의특성상패턴의모양은형태를띄며표면은산란면이다. 광학적특성은인쇄방식과유사하나외관상패턴사이즈변화단계와사출수지의플로우마크 (Flow mark) 가보일수있다. < 그림 2-6> Enplus(Japan) type 도광판 5) Printed-mold Pattern type 일본 M사에서개발한방식으로스크린인쇄방식으로패턴설계를완성한후금형에그패턴을특수한페이스트를인쇄성형하여사출하는방식이다. 일반적인무인쇄방식보다개발기간및비용이적게드는장점을가지고있으나패턴인쇄형상의라이프사이클이짧은문제점을안고있으며, 이경우에는특성상사출된도광판에는면의패턴이형성된다. - 7 -
< 그림 2-7> Printed-mold Pattern type 도광판 6) OPI(Optical insertion) type 일본 D사에서개발한방식으로 100μm지름, 10μm깊이의반구형의미세반사기형태의패턴을도광판하부에배열하여측면에서입사, 전파되어온빛을반사시켜도강판에서출광시키는방식으로구조상패턴은형태로되어있다. 미세반사기의원천특허는 K. Karantar가보유하고있으며, 광학매체 (Optical media) 에적용되는스탬퍼기술을사용하여팬턴스탬퍼 (Stamper) 및도광판을제조하는특허는 Kuraray가보유하고있다. 스탬퍼를금형에장착진공흡착한후사출하여도광판을생산하며패턴면이경면으로되어있고, 포커싱된전반사를이용하므로광효율이높고사출성이좋으나패턴의밀도조절을간격변화로제어하고있어부분적인수정이나전극부암부수정이어렵다. < 그림 2-8> OPI(Optical insertion) type 도광판 7) Stanley(Japan) type OPI 방식과유사한방식으로직사각형의반사기가사이즈변화배열로도광판의하부에면의형태로배열되어있는방식이다. 금형방향의패턴면이경면이기때문에사출성이좋지만설계개념상패턴밀도는사각형의끝부분 - 8 -
의면적에비례하기때문에전극부암부수정이어렵다. 현재개발중에있 으며인쇄방식도광판대비 5% 정도광효율이좋은것으로알려져있다. < 그림 2-9> Stanley(Japan) type 도광판 8) Double-side prism type 금형양면에모두 V홈가공을하여사출하는방식으로현재알려진도광판중에서가장고휘도방식이다. 양면의프리즘을이용, 특정각도로출사시켜특수한형태의역프리즘 1장만을사용하여특정방향으로반사시키는구조이기때문에수직방향에서기존방식의도광판대비 2배정도의휘도특성을나타낸다. 하지만시야각이좁고측면부의휘선발생등의단점과귀형상이없어야하고출광부두께가 1mm 이상이되어야하는제약이있지만단위소비전략당높은휘도특성때문에소니의 Vaio series에채용되고있다. < 그림 2-10> Double-side prism type 도광판 9) Hologram pattern type 홀로그램확산패턴을이용하여스탬퍼를가공한후그패턴을도광판에전사하는방식으로특정방향으로빛이확산되도록제어되어있는패턴에의하여수직방향으로포커싱되어휘도특성이개선될수있다. 사이즈가변 - 9 -
화되어가는그레디언트패턴내부에확산이존재하는형태이며모니터용과노트북컴퓨터모두에사용될수있지만일반적으로사출기술로는수μm의홀로그램패턴을전사하기어렵기때문에휘도개선효과가미약하여인쇄방식도광판정도의광특성을보인다. < 그림 2-11> Hologram pattern type 도광판 10) V-groove(V-cut) type 모니터용도광판에주로사용되는가공방법으로다이아몬드끝을이용평판도광판에직접라인형태의패턴을램프의수직및수평방향으로가공하여도광판내부를전파해온빛이수직방향으로반사출광되므로기존인쇄도광판대부 10% 정도광효율이좋다. 또한완전자동화가용이하고인쇄보다는광강도분포재연성이좋지만가공후입자가잔류하여반드시세척이필요하다. < 그림 2-12> V-cut pattern type 도광판 11) Diamond-shape etching type 일본 C사에서개발된방법으로모니터용도광판양산에적용된기술이다. 곡선으로평행하게 V홈을가공하면서로다른크기의다이아몬드모양의돌출형상이나타나며이표면전면을식각한중심을도광판배면금형으로하 - 10 -
고사출하고 3D 형상을사출하고성형하여출광기능을갖도록하는구조이 다. 6mm, 15 인치급도광판을양산하고있으며, 8mm 18 인치급도광판을개 발중이다. < 그림 2-13> Diamond-shape etching type 도광판 (2) 도광판생산공정 일반적인도광판 (LGP) 의생산과정은 1) Pattern Design, 2) 도광판성형, 3) 도광판에 Pattern 전사의단계로이루어진다. ( 가 ) Pattern Design Pattern Design은도광판이램프에서입사되는입사광을 LCD패널의전면방향 ( 사용자가보는방향 ) 으로균일하게밝게반사시켜주는역할을할수있도록산란성도트및여러가지의형태의무늬를광학적으로배치하는설계를말하며, 도광판생산을위해서는 1차적으로요구되어지는기술이다. ( 나 ) 도광판성형 설계된 Pattern이전사될도광판을구체적으로제작하는공정으로주로사출성형의방법으로제작한다. 하지만대형 LCD패널에대응한백라이트유닛용도광판은사출방식적용이어려운관계로통상압출로제작된아크릴판재를도광판의 base로사용한다. ( 다 ) 도광판에 Pattern 형성 - 11 -
도광판뒷면 (LCD module 에서사용자를향한방향 ) 의반대방향전체에미리설계된 Pattern을가공하는것으로부식등여러방법이있으나일반적으로투명아크릴판에특수산란잉크를이용하여백색의도트패턴을실크스크린방식으로인쇄한다. 그러나생산에사용되는도광판의재질문제로패턴에미묘한불균일성이있는것에의한수율의저하, 그리고공정에사용되는잉크자체가고온, 다습한환경변화에안정성이약한점등의문제점으로새로운전사방식의개발이활발히진행되어지고있다. < 그림 2-14> Flat type 과 Wedge type 의도광판 도광판의생산방식에따른 BLU 의제작과정은아래와같이정리될수 있다. 1) 노트북용 Wedge Type 도광판노트북용도광판은주로사출을통하여성형되고있으며주로사출성형으로외곽형상을만든후에실크인쇄를통해 Pattern 을가공한다. 노트북용도광판은입광부 ( 램프의빛이입사하는부분 ) 에서빛이진행해나감에따라도광판의두께가얇아지는형태로제작되어통상 wedge type 도광판이라한다. wedge type 도광판의일반적인제작방식을이용한생산과정은아래그림과같다. - 12 -
< 그림 2-15> 노트북용도광판생산과정 2) 대형모니터용 Flat Type 도광판대형모니터용도광판은 15인치이상의 LCD패널에대응할수있는 BLU 의도광판을말하는것으로서, 최근에는 17~20인치급까지그크기가증가되고있다. 이정도의도광판은사출성형을통해서는생산효율및제품경쟁력이낮아지는관계로인하여압출로성형된아크릴판재를사용하여실크인쇄또는 V-Cutting, 레이저직가공등을통하여 Pattern을가공한다. < 그림 2-16> 모니터및대형디스플레이용도광판생산과정 다. 도광판용투명플라스틱재료 현재가장일반적으로사용되는도광판재료는 PMMA(Polymethyl metacrylate) 계열이며굴절률 1.49, 비중 1.19의플라스틱이다. 경량화를위해서비중이 1.0인올레핀계투명성플라스틱 (COC) 이사용되기도한다. PMMA는기계적인강도가높고, 변형되지않으며, 가볍고내화학성이강하 - 13 -
고투명하고가시광선에대한투과율이상당히높다. PMMA가플라스틱기판소재료사용되는핵심적인이유는재료자체의높은광투과율때문이다. 이는 < 표 2-1> 에표시된바와같이 Backlight의광선이 LCD의액정패널을통과하면서칼라필터, 편광판, 액정, TFT 등을통과하기때문에광투과율이낮아져서액정패널의전체의광투과율은 7~13% 정도로감소하기때문이다. 따라서광의이용효율을높이기위하여 Backlight의휘도와도광판의광투과율을최대한높일목적의가공법이필요하게된다. PMMA의일반적인특징을 < 표 2-2> 에나타내었다. < 표 2-1> TFT-LCD 액정패널의광이용효율 부품 투과율 편광판 (2개) 38 ~ 70 TFT 개구율 ( 광통과부분의분율 ) 80 액정 cell 95 칼라필터 25 총효율 7 ~13 자료 : Univ. of Calif. School of Optics, Home Page < 표 2-2> PMMA 의일반적인특징 구분일반적특성도광판용비고 색조투명, 반투명투명 비중 1.19 1.19 굴절율 1.49~1.62 1.49 광학적에너지갭 3.8~4.4 ev 3.8 ev 광투과율 88~93 (0.1 inch, 350~850nm) 93 제조방법및원료에영향을받음 굴절율의크기는입사된광선의내부반사율과관계 380nm 이하에서불순물에의한광흡수대발생 - 14 -
2. 기술개발동향 LCD용 Backlight에요구되는광특성은액정의표시면전체의휘도가균일해야하며, 액정 Panel의투과율이 10% 미만인것을고려하여충분한휘도가유지되어야된다는점등이다. 특히휴대용 LCD에서는두께는얇고무게가가벼워야하며저전력화가되어야한다. 또한생산성및효율을증가시켜경쟁력을확보할수있는 Diffuser Sheet, Prism Sheet의기능이복합되어있는차세대도광판개발이활발하게진행되고있다. 가. 노트북용도광판기술동향 실크인쇄된도광판의문제점해결과차세대복합기능도광판을개발하기위하여일부일본업체에의하여우선초정밀금형가공기술및사출성형기술을융합하여서브마이크론내지는나노수준의정밀도를갖는도트패턴을도광판의표면에형성하되, 도광판을사출성형할때이패턴을일체화하여가공하는기술이개발되고있다. 이러한 ' 도트 Printless LGP'( 무인쇄 LGP) 의생산이일부일본업체에의하여이루어지고있다. 특히차세대복합기능도광판개발은기존의실크인쇄및 V-Cutting의방법으로는개발이불가능하기때문에 Printless Type LGP의개발의중요성이부각되어지고있다. 그러나정밀금형가공기술을이용한 Printless Type LGP의개발은패턴이최적화된금형을제작하는데에매우많은시간과비용이투자되기때문에경제성및재현성면에서효과가적어, 패턴화된 Stamper를이용한무인쇄도광판의개발이진행되고있다. 이런방식의무인쇄도광판은일부일본및한국업체에서개발되어생산에적용되고있다. Stamper를이용한무인쇄도광판이개발됨으로서, 도광판을일체성형가공을하기때문에품질의안정성이극히높고백라이트발광면휘도가약 10% 향상되었을뿐만아니라, 환경변화에대하여높은내구성을갖는등의특징을갖는도광판이제작되고있다. 한편인쇄방식혹은무인쇄방식등의구분과는별도로 Notebook용 LCD panel에대응하는 LGP의기능을개선하려는노력이진행되고있다. - 15 -
아래그림에서볼수있듯이용 Notebook BLU는박형의구조에높은휘도를달성하기위하여 BLU를구성하는기본부품인소형고휘도램프, 도광판, 반사판등의부품이외에휘도나외판특성에관련된성능을높여줄수있는여러가지광학 sheet들이필요하다. 향후개발의방향은단순산란기능에대비하여이러한광학시트류들을제거할수있는복합기능을가진도관판에대한개발로진행될것으로전망된다. < 그림 2-17> 도광판의기능기술변화 자료 : 액정평면디스플레이용고휘도백라이트및복합기능도광판개발, 정보통신부 이러한부가적인부품을제거하기위한연구개발이활발히진행되고있 으며, 일부업체에서는그일환으로아래와같이도광판윗면에프리즘형상 을가공하여해결하는방법을연구중에있다. < 그림 2-18> 프리즘기능도광판의패턴형상 - 16 -
나. 모니터및대형디스플레이용도광판기술동향 대형디스플레이용도광판은노트북용도광판과달리사출생산방식보다는평판모양의판재를이용하기때문에인쇄및 V-cutting의방법으로패턴화된도광판을생산하고있다. 대형디스플레이용도광판에사용되는여러가지방식은인쇄방식에의한패턴형성, 그리고 V-cut 방식이나레이저가공에의한표면직가공방식등으로나눌수있다. 인쇄나 V-Cutting의방법으로는노트북용도광판 ( 무인쇄사출방식 ) 에서개발진행중인복합기능도광판을생산할수없다. 따라서대형 BLU에서무인쇄방식도광판및복합기능도광판을개발하기위하여는양산시품질의재현성과개발의용이성이확보되는 Stamper 방식의도입이필요하다. 대형도광판에스탬퍼방식을도입하기위해서는그에따른도광판생산기술과고도의광학기술개발력이필요하다. 다. 복합구조도광판 여러가지목적을달성하기위해기존의인쇄와 V-cutting과는다른개념의광제어방식인복합구조에의한도광제어방식의적용이옵토마인에의해진행되어왔다. 또한복합구조 Stamping 방식을양산에적용하기위한생산방식인열압착방식이연구개발되었고, 이를통하여대형모니터형무인쇄 Type 및복합기능도광판생산이가능하게되었다. < 그림 2-19> 일반프리즘레스도광판의패턴형상 - 17 -
기본적으로프리즘시트등의광학시트류를제거하기위해프리즘형태 의표면 modulation 방식을채택하되기존방식의단점을해결하기위해홀 로그램복합구조의특성을가지도록하였다. < 그림 2-20> 복합프리즘레스도광판의패턴형상 라. 해외연구개발동향 대형 LCD 백라이트에서는도광판을필요로하지않는직하형백라이트의채용이증가해오고있다. 직하형백라이트에서는 TFT 어레이의바로밑에광원이실장되어빛을확산시키는기능을가지는확산판이사용된다. 대체로 20in 이상의크기에서는향후직하형백라이트이주류가된다고생각되고있지만, 2004년시점의 20in 클래스는직하형과사이드라이트형이약 50:50의비율을이루고있다. 대만 LCD 메이커는 20in 클래스에사이드라이트방식을채용하고있는경우가많다. ARTON은 AR의증착가공성 ( 밀착성 ) 이좋기때문에 FL 도광판전용으로, 실적이있지만소량이다. ZEONOR는이전에는황변이나성형가스의발생, 유지에의한 crack, 경도 ( 긁히기쉬움 ) 에서문제를가졌지만, 수지개량에의해개선이진행되어있다. 일본계메이커의차별화전략으로는주력인 PMMA는이미완성된수지이며 PMMA 개량에의한차별화는행해지지않았다. 일본계수지메이커의전략은성형기술의개발에의한고객밀착과기능제품의개발이다. 기능 - 18 -
제품으로서는확산시트기능을복합화시킨 PMMA 시트의개발이진행되고있다. 일본계업체의해외전개는도광판용수지의납품처인백라이트메이커 ( 생산거점 ) 의중국대륙으로의이관이진행되고있어재료해외현지조달의관점으로부터, 재료의중국생산이불가피하게되고있다. 중국에는미츠비시레이욘이생산전개하고있는것외, 한국, 대만등의백라이트생산지역에의일본계메이커의생산전개를볼수있다. 마. 국내연구개발동향 최근부품수를줄여제조비용을낮추려는디스플레이세트업체의노력이가시화되면서기존백라이트유닛 (BLU) 에사용되는프리즘시트와도광판의특성을결합한프리즘도광판의채용이내년부터본격화할조짐이다. 관련업계에따르면우영, 엘앤에프, 삼진엘앤디등의 BLU 업체들은자사가보유한금형기술을토대로프리즘시트와도광판을결합한프리즘도광판을 2005년에개발했으며, 시험단계를지나 2006년부터본격적인매출이발생할것이라고밝혔다. 현재 17인치프리즘도광판개발을마친우영은실제모니터에이를적용매출을거두고있다. 하지만세트업체가아직고가일부제품에만프리즘도광판을적용하고있어예상만큼의성과는거두지못하고있다. 프리즘도광판은디스플레이에사용되는부품수를줄여공정을단순화하고비용도낮춰주기때문에 2006부터시장에서본격적으로적용될것으로전망된다. 우영과같이현재프리즘도광판양산에돌입한엘앤에프는 LG필립스 LCD에 15인치와 15.4인치노트북 PC에프리즘도광판을공급하고있다. 또한모니터용프리즘도광판의개발도진행중이다. 2004년도에 2.5인치프리즘도광판을개발한삼진엘앤디는현재노트북 PC와모니터용으로까지개발을확대하고있다. 프리즘도광판의가격이기존도광판보다 1.5배정도비싸지만프리즘시트의역할을대신해주기때문에가격경쟁력이있는것으로알려지고있다. 대기업으로는제일모직이대형 LCD TV용프리즘도광판개발에적극나 - 19 -
서고있다. 제일모직은중장기적인관점에서다양한광학필름을연구중에있으며이가운데프리즘도광판도포함돼있다. 현재 LCD TV용프리즘도광판을제작하고있으며양산돌입전단계인것으로알려져있다. 프리즘도광판이적용된 BLU가기존 BLU 보다휘도가약 120% 정도향상되는등이점이많다며이시장에진입하고자하는업체가늘고있지만프리즘도광판제작에는금형기술이필요하기때문에금형관련기술개발이필수적이다. 또한 KJ프리텍은도광판에프리즘패턴을직가공방식으로새긴휴대폰 LCD용통합필름을개발했다. 이제품은프리즘시트한장과확산판, 보호필름을사용한것과동일한밝기를낸다. KJ프리텍은재료를공급하는일본업체와협의가마무리되는대로양산에들어갈예정이다. 아이디에스는일본미야카와사와공동으로잉크젯프린터로폴리카보네이트 (PC) 등투명수지기판에직접광학패턴을인쇄하는도광판제조기술및장비의개발에성공, 2006년말부터신기술을적용한도광판의양산에들어간다고밝혔다. 이기술은잉크젯프린팅방식의온디맨드멀티드롭 (ODMD) 기술로, 금형을이용한사출성형을통해도광판을생산하던기존방식과달리잉크젯프린터로미리프로그램된패턴을직접인쇄, 금형제작에따른시간과비용을획기적으로절약할수있다. 또, 실시간으로광학패턴을수정할수있고금형의열화에따른불량발생을줄일수있다. 특히, 기존방식은도광판의두께가얇아질수록사출성형이어려워지는문제가있었으나이번에개발된기술을활용할경우, 광학패턴을시트나필름재료에바로생성할수있어슬림형도광판을쉽게생산할수있다. 이와함께초당 300만개의마이크로렌즈를생성할수있어양산성이좋은것으로알려지고있다. 또한 LCD 백라이트유닛 (BLU) 업체아탐스는초슬림폰을만들수있는도광판양산기술을개발했다. 아탐스는 0.3mm대도광판양산기술로초슬림 BLU를저렴하게공급하게됐다. 도광판은보통금형제작과사출기술로제작되며현재두께 0.4mm짜리생산이일반적이다. 바. 전망 - 20 -
LCD 업체들의가격인하압력에대응하기위하여 BLU 업체들은다양한원가절감시도를하고있다. 전통적인방법으로는부품을자체조달하는것이다. 노트북용사출도광판은선두기업들이자체적으로또는자회사를통해조달하고있다. 인버터의경우우영, 희성전자, 한솔엘시디, 디에스엘시디등이자체기술력을보유하고있다. 수직계열화가가장잘되어있는희성전자는사출도광판, 인버터뿐만아니라램프, 모니터용압출확산판까지자체생산, 조달하고있다. 더불어 LCD TV용확산판은계열회사인희성화학을통해타기업에비해좀더수월하게조달할수있는상황으로파악된다. 뉴옵틱스의경우도 CCFL 및 EEFL 램프를자체적으로생산하겠다고밝힌바있다. 대만업체들도내재화동향은비슷하게전개되고있다. 심지어대만의 BLU 제조사인포하우스 (Forhouse) 는독일데구사 (Degussa) 와합작하여아예도광판원재료인 PMMA 공장을설립하겠다고 2005년말에밝힌바있다. 가격인하압력에대응하기위해부품의가격을인하하는데는어느정도한계가있다. 결국 BLU 구조자체에대한혁신을기하게되는데, 이는 BLU 업체들의역량을어느정도넘는부분이다. (1) 도광판 + 프리즘시트 도광판과프리즘시트를합치려는노력은오래전부터이루어져왔다. 보통프리즘도광판이라고불러왔다. 프리즘형상을새길수있는사출금형기술을확보하는데어려움이있어그간수율이안좋다고알려져왔다. 오랜기간동안사출기술을확보하여수율을올려우영, 태산엘시디, 희성정밀, 원우정밀, 엘앤에프, 삼진엘앤디, 레이젠등의기업들은해당기술을일정수준이상확보하고채용률을점차늘려가고있는것으로보인다. (2) 역프리즘도광판 + 역프리즘시트 노트북용역프리즘도광판기술은일반화되었다. 까다로운기술이기는 하지만, 비슷한성능하에 2 장의시트를줄일수있다는비용절감효과가큰 - 21 -
장점으로작용했다. 그러나미쓰비시화학이지적재산권을보유하고있고, 수요가늘어나면서일본의엔플라스등에서공급할수있는물량이한계가 있어더이상의확장에는무리가있는상황으로파악된다. 기술한바와같이멀티기능복합도광판과복합시트의개발열기는매우뜨겁다. 멀티기능도광판의경우많이도입하고있지만, 가장이상적이라는 1 시트구조에도달하기에는아직역부족으로보이고, 이를완결할수있는기술이복합시트기술이다. < 그림 2-21> 쿠라레이의복합시트 자료 : 2006 년 BLU 산업과기술이슈, 디스플레이뱅크, 2006. 이러한다양한시트및도광판기술들이진행되고있지만, BLU가요구하는특성은이러한구조자체가아니라개별제품의사양이기때문에어떤기술도주도적이라고할수는없다. 또한광원과의접목도변수로작용한다. 이를테면고사양시트를사용하고광원의개수를줄일수도있을것이고, 광원은그대로채용한채시트의수를줄일수도있다. 이는선택의문제이지반드시가야할방향은아니기때문이다. 많은시도와시행착오를거쳐점진적으로채용율을높이거나잊혀져갈것이다. - 22 -
제 3 장기술특허정보분석 본장에서는도광판에관해조사된특허정보를중심으로 20여년간의연도별기술흐름의추이, 출원인분석을통한기술의우위현황및국제특허분류 (IPC) 에의한기술분야별분포등을통해세분화, 체계화하여도식적인방법으로특허동향을분석하고이를통해직접메탄올연료전지분야의기술개발동향을파악하고자한다. 1. 분석의범위및방법 분석의범위는특허검색시백라이트용도광판에관련하여검색하였으며, ( 주 ) 윕스에서제공되는각국의특허정보데이터베이스를이용하였다. 검색범위는모든데이터베이스에대하여검색하였으며출원일을기준으로 1980 년이후에출원된건을대상으로하여, 대상국가는한국 (KR), 미국 (US), 일본 (JP), 유럽 (EP) 으로하고키워드검색에의해검색된건에대해분석을행하였다. < 표 3-1> 특허분석에이용된데이터베이스 (2006 년 7 월 31 일현재 ) 국가한국미국일본유럽 (EP) 조사범위검색사용 DB ( 출원일기준 ) 언어공개특 / 실 1980.01.01~2006.7.31 WIPS 한글등록특 / 실 1980.01.01~2006.7.31 WIPS 공개특허 2001.03.15~2006.7.31 영문 WIPS 등록특허 1980.01.01~2006.7.31 PAJ 1980.01.01~2006.7.31 영문 WIPS 공개특 / 실 1993.01.01~2006.7.31 한글 WIPS 공개특허 1980.01.01~2006.7.31 영문 WIPS - 23 -
한국, 미국의경우공개 / 등록모두를대상으로하였고, 일본은일본공개특허영문초록 (PAJ) 및윕스에서제공되는한글검색에의한공개특허 / 실용을대상으로하고, 유럽 (EP) 의경우는공개건을대상으로하였다. 또한, 특허출원이후통산 1년 6개월의경과후공개가되므로 2005년이후에출원된건중에상당수가미공개건으로서당해연도의전체적인정보를반영하지못하므로특허분석에있어서, 상기연도이후특허범위에대한분석값이크게유용하지않음을밝혀둔다. 상기와같은방법으로조사된백라이트용도광판에관한특허 / 실용의총분석대상건수는총 699건으로이들건을대상으로분석을행하였다. 국가 한국 < 표 3-2> 특허분석용검색식및검색건수 검색식 (( 도광판 <and>(lcd<or> 엘시디 <or> 액정 ))<and>( 라이트 <or> 램프 <or> 백라이트 ))<in>(ab,ti,cl) 검색건수 미국 ((((lightguide or PMMA or polymethylmethacrylate) 153 일본 and (lamp or light or back-light or backlit or backlight)) AND (AD>=1985-01-01)) AND 372 유럽 (AD<=2006-07-31)) 85 189 2. 국내특허동향 가. 연도별출원현황 < 그림 3-1> 은한국의백라이트도광판관련특허출원건수를출원연도별로나타낸그래프이다. 2006년 7월까지의출원된특허에서나타난분류건수를보면 186건정도이다. 한국특허들의경우대부분하나의분류만을채택하고있는경우가많으며, 대부분 G02F( 광의강도, 색, 위상, 편광또는방향의제어를위한장치또는배치 ) 에서나타나고있으며극히일부가 G02B( 광학요소, 광학계또는광학장치 ) 에서나타나고있다. 한국에서의도광판관련기술은 G02F 로집중되고있다. - 24 -
< 그림 3-1> 한국의연도별특허출원현황 30 25 20 15 10 5 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 나. 출원인별동향 < 그림 3-2> 은한국의백라이트도광판관련특허들을출원인별로분류하여연도별로나타낸그래프이다. 국내에서가장많은건수를출원한곳은삼성전자로 17건이며 2위는엔프라스 13건이다. 그외로는엘지. 필립스엘시디, 오리온전기, 비오이하이디스, 태산엘시디, ( 주 ) 나노디스플레이, 레이젠, ( 주 ) 송산, ( 주 ) 우영의순이다. < 그림 3-2> 한국의주요출원인별출원건수 삼성전자엔프라스엘지. 필립스엘시디오리온전기비오이하이디스태산엘시디 ( 주 ) 나노디스플레이레이젠 ( 주 ) 송산 ( 주 ) 우영 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-25 -
3. 해외특허출원동향 가. 일본 < 그림 3-3> 은일본의백라이트도광판관련특허출원건수를출원연도별로나타낸그래프이다. 2006년 7월까지의출원된특허에서나타난분류건수를보면 372건이다. 분류가나타나는순위는첫째, G02F( 광의강도, 색, 위상, 편광또는방향의제어를위한장치또는배치 ) 이며두번째, G02B( 광학요소, 광학계또는광학장치 ) 이며나머지로분류되는것이 G09F( 표시 ; 광고 ; 사인 ; 라벨또는명찰 ; 시일 ), F21V( 조명장치또는그시스템의기능적특징또는그세부. 달리분류되지않는, 다른물체와조명장치의구조적결합 ), G09G( 정적수단을사용하여가변정보를표시하는표시장치의제어를위한장치또는회로 ) 이다. < 그림 3-3> 일본의연도별특허출원현황 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 < 그림 3-4> 은일본의백라이트도광판관련특허들을출원인별로분류하여연도별로나타낸그래프이다. 일본에서가장많은건수를출원한곳은 32 건의 MATSUSHITA ELECTRIC이며, 두번째는 FUJITSU가 28건을출원하였다. 그다음으로는 TOSHIBA, HITACHI, SEIKO EPSON, OLYMPUS - 26 -
OPTICAL, NTT, MITSUBISHI ELECTRIC, MITSUBISHI RAYON, NEC 등의순이었다. < 그림 3-4> 일본의주요출원인별출원수 MATSUSHITA ELECTRIC FUJITSU TOSHIBA HITACHI SEIKO EPSON OLYMPUS OPTICAL NTT MITSUBISHI ELECTRIC MITSUBISHI RAYON NEC 0 5 10 15 20 25 30 35 나. 미국 < 그림 3-5> 는미국의백라이트도광판관련등록특허에대한출원건수를 IPC분류별로분류하여출원연도별로나타낸그래프이다. 기간내에등록된특허에서나타난분류건수를보면 153건이다. 그리고특허등록이가장많은출원연도는 1997년이며, 1993년부터계속적으로증가추세임을알수있다. 역시가장많은등록건수가나타나는분류는 G02F( 광의강도, 색, 위상, 편광또는방향의제어를위한장치또는배치 ) 이며, 두번째로많은등록건수가나타나는분류는일본과달리 F21V( 조명장치또는그시스템의기능적특징또는그세부. 달리분류되지않는, 다른물체와조명장치의구조적결합 ) 이며, 그다음이 G02B( 광학요소, 광학계또는광학장치 ) 이며나머지로분류되는것이 G01D( 특정변량을위해서특별히적용되는것이아닌측정 ), H01J( 전자관또는방전램프 ), H05B( 전기가열 ; 달리분류되지않는전기조명 ), G09G( 정적수단을사용하여가변정보를표시하는표시장치의제어를위한장치또는회로 ), C08F( 탄소-탄소불포화결합만이관여하는반응으로얻어지는고분자화합물 ) 이다 - 27 -
< 그림 3-5> 미국의연도별특허출원현황 30 25 20 15 10 5 0 1985 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 < 그림 3-6> 는미국의백라이트도광판관련등록특허에대한출원건수를출원인별로분류하여연도별로나타낸그래프이다. 미국에서가장많은건수를특허등록한곳은 7건의 General Electric이고, 그다음으로 Philips, Ericsson Inc., 3M, Lucent Technologies, Sharp 등의순이었다. < 그림 3-6> 미국의주요출원인별출원수 General Electric U.S. Philips Ericsson Inc. 3M Lucent Technologies Sharp Fuji Photo Film MITSUBISHI RAYON Western Electric AT&T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 다. 유럽 < 그림 3-7> 은유럽의백라이트의도광판관련특허들을연도별로나타낸 - 28 -
그래프이다. 2006 년 7 월까지출원된특허에서나타난분류건수를보면 85 건 이다. 또한 < 그림 3-8> 은유럽의백라이트도광판관련특허들을출원인별 로분류하여연도별로나타낸그래프이다. < 그림 3-7> 유럽 (EP) 의연도별특허출원현황 14 12 10 8 6 4 2 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 < 그림 3-8> 유럽 (EP) 의주요출원인별출원수 Siemens Hella KG AT&T MITSUBISHI RAYON ANT Lucent Technologies 3M BWF Commissariat ELF ATOCHEM 0 1 2 3 4 5 6 7 4. 비교분석 일본은 80 년대중반부터특허출원이꾸준히증가하고있어, 미국, 유럽에 - 29 -
서일본업체들의출원건수비율이가장높게나타나고있으며, 한국의경우에는 90년대중반이후에들어서야증가하는양상을보이고있으며, 2000 년대에들어활발한출원을보이고있다. < 그림 3-9> 은각국의연도별백라이트용도광판관련출원동향을나타낸것이다. < 그림 3-9> 각국의연도별백라이트용도광판관련출원동향 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 JP US KR EP - 30 -
제 4 장시장동향및전망 1. 시장의개요 도광판은아크릴제조의투명플라스틱판이일반적이지만, 그밖에폴리카보네이트 (polycarbonate) (PC) 수지, 시클로올레핀계수지 (COP) 가사용되고있다. 광원으로부터멀어지는만큼기판의두께가얇아져테이퍼형상을취하고있다. COP 수지는비중이 1.0( 아크릴의 1.2에대해서 ) 으로가볍기때문에, 경량화요구의높은노트 PC의백라이트에채용되고있다. 또저흡습으로치수안정성이양호하기때문에, 대형사이즈의도광판으로보여지는휘어진상태의발생이없다. 휴대전화용도에서는내열성 / 내충격성의요구가높기때문에, PC수지가이용되고있다. PC수지는고온으로유동성이높고휴대전화용도광판에필요한복잡미세가공에적합하다. 그러나복굴절에관해서는과제를남기고있다. 도광판두께는노트북이 2-3mm ( 입광측 ), 모니터가 6-8mm, 휴대전화로는 0.6~0.8 mm 정도이다. 통상, 노트북, 휴대전화전용 BL은사출성형, 모니터용은시트에의도트인쇄에의해도광판이제조되고있다. 도광판용수지는, 모노머메이커로부터의 pellet 출하와시트출하로양분된다. 전자는노트북이나중형 LCD용중심이고, 후자는대형 LCD (LCD 모니터, LCD TV) 용이중심이다. 쿠라레이 (PMMA) 에서도광판성형용으로독자적인스탬퍼 ( 금형 ) 도공급하고있는것외에, 히타치화성공업이나코니카미놀타등의대기업재료메이커가정밀광학설계 / 가공노하우를기준으로도광판매도를실시하고있는경우도있다. 성형 업계에서는도광판성형은기술난이도가높고, 부가가치성이높은제품으로서인식되고있다. 업계 1위인아사히화성케미컬은해외 ( 특히대만 ) BL 메이커로의판매가중심이다. - 31 -
< 그림 4-1> 업체의구조 PMMA 메이커 JSR (ARTON) 일본제온 PC 메이커 BL/ 성형가공메이커富士通化成 (FL) 엔프라 / 옵테스 / 홈론 (BL) 닛토화성등 2. 시장동향 가. 시장현황 도광판재료는대형 LCD, 중소형 LCD의사이드라이트형백라이트의도광판에사용되는수지재료이다. 수지종류로서는 LCD 모니터, LCD TV, 노트북등대형 LCD의백라이트 ( 사이드라이트방식 ) 에는 PMMA 가채용되고있다. PMMA는광투과율이높고, 복굴절율, 전사성, 코스트면에서우수하다. 내열성 / 내충격성의요구가높은휴대전화나차량재전용의패널로는 PC가이용되고있다. PC는고온에서의유동성이높고휴대전화용도광판에필요한복잡미세가공이가능하다. 그외의수지에서는 COP(ZEONOR), 노보넨수지 (ARTON) 가일부채용되고있다. 2004년의시장은수량기준으로전년대비 42.2% 증가한 82,000톤, 금액기준으로전년대비 42.7% 증가한 383억 l,000만엔의시장규모가되었다. 사이드라이트백라이트을채용하는 LCD 모니터, 노트북, LCD TV 가수요를견인했다. 2004년여름이후, 원료가되는나프타가격의상승으로 5% 정도단가가상승했다. 또, 메이커출하가격이비싼시트의출하비율이상승했기때문에, 평균단가가상승했다. 2004년도지역별생산 판매동향을살펴보면, 생산지역은일본내가 66.1% 로가장많다. 판매지역에서는 LCD 백라이트의생산거점이집중되는중국의비율이상승중이며, 2004년에 43.5% 를차지하고있다. 향후도중 - 32 -
국판매의비중은늘어나리라예상된다. 중국을중심으로서아시아지역에서는 LCD 백라이트도광판이외에도 PMMA수요 ( 자동차프런트패널, 테일램프, 휴대전화표시창등 ) 가확대하고있어수요지생산형으로옮겨가고있다. < 표 4-1> 지역별생산 판매동향 (2004년) 지역 생산판매금액 (100만엔) 점유율 (%) 금액 (100만엔) 점유율 (%) 일본 25,310 66.1 4,960 12.9 한국 5,700 14.9 8,750 22.8 대만 4,300 11.2 7,930 20.7 중국 3,000 7.8 16,670 43.5 기타 0 0 0 0 합계 38,310 100 38,310 100 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. PMMA 펠렛가격은모노머원료가되는나프타가격의상승영향으로 2004년 5월이후 5% 정도의단가상승이진행되었다. 2004년후반에는대형 LCD 패널의생산능력잉여에의한패널단가하락이심각화해져, LCD 메이커로부터의가격인하요구가강해지고있어 2005년에는 PMMA 가격도저가화로변하는모양이다. ZEONOR, PC, ARTON은하락경향에있다. < 표 4-2> 가격동향 (2004년) 개요 가격대 ( 엔 /kg) PMMA 펠렛 285~305 PMMA 시트 515~555 ZEONOR 600~800 PC 410~440 ARTON 1,200~1,300-33 -
나. 시장규모추이 후지키메라종합연구소에따르면도광판재료의세계시장규모는 2003 년 에 268 억엔, 2004 년 383 억엔인것으로나타나고있으며, 2005 년에는 492 억 엔이이른것으로추정하고있다. 수량으로는 2003 년에 57 천톤, 2004 년에는 82 천톤이었으며, 2005 년에는 110 천톤인것으로추정하고있다. < 표 4-3> 도광판재료의시장규모 구분 단위 2003 2004 2005 수량 톤 57,650 82,000 109,900 %( 전년대비 ) - 142.2 134 금액 100만엔 26,850 38,310 49,150 %( 전년대비 ) - 142.7 128.3 평균단가 엔 /kg 466.7 467.2 447.2 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. 2004 년도의도광판재료별시장점유율을 < 표 4-4> 에나타내었다. 도광판 재료로써 PMMA 의사용이대부분인것을알수있다. < 표 4-4> 도광판재료별시장점유율 (2004년) 구분 수량금액단가 ( 톤 ) 점유율 (%) (100만엔) 점유율 (%) ( 엔 /kg) 소계 79,600 97.1 36,910 96.3 464 PMMA 시트 62,000 75.6 31,930 83.3 515 Pellet 17,600 21.5 4,980 13.0 283 COP (Pellet) 1,300 1.6 930 2.4 715 PC (Pellet) 1,100 1.3 470 1.2 427 ARTON (Pellet) - - - 합계 82,000 100.0 38,310 100.0 - 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. - 34 -
다. 전망 한장당재료사용량이큰대형 LCD용 PMMA 시트가시장을견인해 2008 년까지는수량기준으로 2 자리수성장이계속되리라예측된다. 대형 LCD 백라이트에서는대체로 20in 이상의크기로직하형백라이트이채용되는경향에있다. 직하형백라이트에서는도광판은사용하지않고확산판이이용된다. 향후 LCD TV를중심으로일부 LCD 모니터로도 20in 이상의비율이높아지리라고전망되고있어해당시장의성장률은둔화하는방향이다. 2004년에상승한 PMMA 가격은 LCD 패널가격하락의영향으로, 2005년에는다시하락경향으로변하고있다. 향후도나프타가격에연동해가격인상, 가격인하가반복해질가능성이있다. ZEONOR는레진개량에의해각종특성개선이진행되고있지만, 코스트면이걸림돌이되어 PMMA 중심의구도는크고변함없을것이라고생각된다. < 표 4-5> 는도광판재료의시장전망을나타낸것이다. < 표 4-5> 도광판재료의시장전망 구분단위 2006 2007 2008 2009 2010 수량 금액 톤 127,000 143,800 163,100 177,400 189,100 %( 전년대비 ) 115.6 113.2 113.4 108.8 106.6 100만엔 55,300 61,110 67,180 70,850 73,090 %( 전년대비 ) 112.5 110.5 109.9 105.5 103.2 평균단가엔 /kg 435.4 425 411.9 399.4 386.5 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. PMMA는노트북용으로는 pellet 공급이중심, LCD 모니터, LCD TV, 중형 LCD 등으로는시트공급이중심이되고있다. COP (ZEONOR) 는 Samsung의노트북전용으로적용실적이있고, PC는내열성 / 내충격성의요구가높은휴대전화나차량재 LCD 패널로적용되지만, 패널 1매당의사용중량이작기때문에 2004년수량기준로, 전체의 13% 에머무르고있다. - 35 -
향후도대형 LCD 용은 PMMA 시트 /pellet 가시장을견인해나가리라고볼 수있다. PMMA 시트출하 /pellet 출하로이미나뉘었기때문에비율변동 은적을것으로예측된다. < 표 4-6> 도광판재료별시장점유율전망 (2010년) 구분 수량금액단가 ( 톤 ) 점유율 (%) (100만엔) 점유율 (%) ( 엔 /kg) 소계 183,100 96.8 70,210 96.1 383 PMMA 시트 143,500 75.9 61,000 83.5 425 Pellet 39,600 20.9 9,210 12.6 233 COP (Pellet) 3,100 1.6 1,850 2.5 597 PC (Pellet) 2,900 1.5 1,030 1.4 355 ARTON (Pellet) - - - 합계 189,100 100.0 73,090 100.0 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. 라. 업체동향 아사히화성케미컬이가장높은시장점유율을차지하고있다. 동사는 20천톤의 PMMA 생산능력을가져 LCD 백라이트용도광판용도이외에도각종렌즈, 자동차전용으로 full 생산이계속되고있다. 상위 3사는아사히화성케미컬이한국 ( 합작회사 ), 미츠비시레이욘이중국강소성 (100% 출자회사 ), 스미토모화학이한국 (LG MMA:LG, 스미토모화학, 니혼쇼쿠바이의합작회사 ) 과각각해외수요에대응한생산거점을구축하고있다. 그외는 PMMA의쿠라레이, PC의미츠비시엔지니아링플라스틱, 데이진카세이, COP의일본제온 (ZEONOR), 노보넨계의 JSR(ARTON), 대만奇美實業이참가하고있다. - 36 -
< 표 4-7> 업체별시장점유율 업체 수량금액톤점유율 (%) 100만엔점유율 (%) 아사히화성케미컬 18,500 22.6 8,560 22.3 미츠비시레이욘 17,800 21.7 8,240 21.5 스미토모화학 9,800 12 4,530 11.8 합계 82,000 100 38,310 100 자료 : ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. - 37 -
제 5 장결론 최근, 시대적요구에따라광학특성이크게향상된고분자재료가다수출현하여그이용이확대되고있는추세이다. 광학필름은고분자의특징인소재. 조성설계, 가공성등의장점으로인하여 21세기첨단소재로각광받고있다. 광학용소재로여러가지광학용고분자중에서 PMMA와 PC가가장많이응용되고있지만, 앞으로는치수안정성등우수한성능을가지고있는 COP가광학분야에서점차두각을나타낼것으로보인다. PMMA는광확산필름제조에첨가되는비드와플라스틱광섬유로쓰이고있지만그양은미미하고, 주로도광판과프리즘시트로사용되고있다. PC 역시광학용소재로다양하게사용되고있지만, 주로광미디어용으로사용되고있다. 도광판시장은액정 TV, 데스크탑 PC용액정모니터의수요확대및화면의대형화가시장확대요인이되고있어 2003년이후도높은성장성이예측된다. 한편으로대만메이커를중심으로서도광판의저가격화가나간다고보여진다. 생산성의향상으로연결되는무인쇄방식도광판, 광확산기능등을부가한다기능품, 고성능품의수요확대가전망되고있어향후이것들의고부가가치품의비중이높아져간다고보고있다. - 38 -
< 참고문헌 > 1. 신기술동향조사보고서-액정표시장치, 특허청, 2001. 2. ( 주 ) 富士キメラ總硏, 2005 液晶關連市場の現狀と將來展望 ( 下卷 ), 2005. 3. WIPS 특허분석, www.wips.co.kr 4. 신기술동향조사보고서-액정표시장치-업데이트, 특허청, 2004. 5. 액정평면디스플레이용고휘도백라이트및복합기능도광판개발, 정보통신부, 2003. 11. 29. 6. 액정백라이트용도광판의시장동향, 3D TIMON, 2003. 7. 디스플레이부품 소재산업의현황및경쟁력분석, 한국과학기술정보연구원, 2005. 12. 8. 디스플레이산업용투명플라스틱재료, 한국과학기술정보연구원, 2005. 10. 9. 2005년후지키메라보고서를통해서본 LCD 핵심부품소재기술시장분석, 한국과학기술정보연구원, 2006. 1. - 39 -