IT융합분과 OLED용 고효율 광추출 주름 필름 기술 Ⅰ. 제안기술 개요 기술의 내용 기술의 동향 기술의 제품화 및 시장 전망 - 본 기술에서는 조명용 OLED 패널에 있어서 광효율을 높여줌과 동시에 시야 각에 따른 색안정성을 높여줄 수 있는 필름 기술을 제공함. - 무작위 분포 주름 구조를 형성할 수 있는 액상 프리폴리머 합성 제조 기술. 광추출 및 스펙트럼 안정화를 제공하 는 유연 주름 필름 제작 기술 Ⅱ. Ⅲ. 상용화단계 핵심키워드 [ 국내동향 ] - LG화학에서는 320x320 mm의 세계 최대 사이즈의 광원을 공개하였고, 100 lm/w 급의 광원을 개발하였음을 보고함. [ 해외동향 ] - 유럽의 오스람, 필립스, 일본의 파나 소닉, 코니카미놀타 등에서는 45 70 lm/w 수준의 광원을 공개하였음. 특히, 파나소닉과 코니카미놀타에서는 130lm/W 급의 OLED 소자를 개발함. - 조명용 OLED 패널은 업체들의 투자 가 본격적으로 시작되는 2015 년부터 매출액이 큰 폭으로 성장할 것으로 예 상되며, 2020년에는 약 47억불의 시장 이 형성될 것으로 전망됨. - 광추출 기술은 전체 시장의 4% 수 준으로 1.9 억불로 전망 (2020 년) ( 출처:2014 UBI OLED Lighting Annual Report) 일반 1아이디어 2연구단계 3개발단계 4개발완료( 시제품) ➎제품화 단계 의약 바이오 1 라이센싱 2 개발단계 3 제품화 단계 한글 광추출, 플렉시블 필름, 유연주름필름. 광효율 영문 기술개발자 정보 Light extraction, Flexible film, Flexible wrinkle film, Luminous efficacy 기관명 한국전자통신연구원 부 서 소프트 I/O 인터페이스 연구실 성 명 문제현 직 급 선임 전화/ 핸드폰 042-860-5639 이메일 jmoon@etri.re.kr 수행과제정보 지원지관명 정부출연금사업 연구사업명 스마트 융복합 IT 부품소재 기술개발 Ⅳ. 연구과제명 교감형 스마트 OLED면광원 핵심기술 개발 수행기간 주관기관 한국전자통신연구원 공동연구기관 특허정보 특허현황 사업화대상기술관련 특허 총 3 건 구 분 상 태 출원 ( 등록 ) 일자 출원번호 특허명 한국전자통신연구원 대상기술 출원 상세현황 관련기술 출원 관련기술 출원
1. 기술성 분석 1. 기술의 내용 및 특징 본 기술은 OLED 내부에 고립되어 있는 빛을 외부로 추출하기 위한 광추출 부품/ 소 재 기술에 관한 것임. 본 기술은 OLED 기판과 공기 사이의 굴절률 차이로 인하여 고립되는 빛을 외부로 추출하는 주름 필름에 관련된 소재 및 필름 제조 기술을 제공함. < 주름 광추출 필름 기술> 본 기술은 프리폴리머 원액을 포물레이션하여 주름형성에 적합한 용액을 제조하는 기술( 주름필름용 소재 기술) 과 기판 상에 광추출 주름구조를 형성/ 제조하는 기술( 광 추출 필름 제조 기술) 로 이루어 짐. < 주름 필름용 소재 기술( 좌) 와 광추출 필름 제조 기술( 우)> 본 기술에서 제공하는 필름을 OLED에 적용할 경우 60% 이상의 광추출 효율 향상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 무작위 분포 특성으로 OLED 스펙트럼의 시야각과 파장에 대한 의존성을 낮출 수 있음. < 주름 필름을 OLED 적용시 광추출 효과>
2. 기술의 수준 필름의 주름구조 제어 기술 주름 필름 제조 공정 변수 조절을 통하여 주기(period) 1.~5 um, 파고(amplitude) 200-1000 nm 에서 조절이 가능함. 필름 구조에 따라서 HAZE를 20-90% 로 조절이 가능함. 필름의 내화학성 및 내열성 가교 반응을 통하여 제조된 주름 필름은 보통의 유기용매에 대한 높은 내화학성 을 가지고 있음. TGA 분석에서 400도까지 3% 이하의 질량손실을 갖는 높은 내열성을 가지고 있음. OLED 외부 광추출 효율 및 색안정성 100x100 mm 2 사이즈로 제작된 광추출 필름을 OLED 소자에 적용할 경우 최대 60% 의 외광효율 향상을 얻을 수 있으며, 시야각에 따른 높은 색안정성을 확보할 수 있음. 3. 기술의 필요성 조명용 OLED 광원의 효율 향상을 위하여 내부에 가두어진 광을 외부로 추출하기 위한 광추출 기술의 중요성이 높아지면서 관련 소재/ 부품 기술에 대한 수요가 증가 본 기술에서 제공하는 외부 광추출 필름의 경우에는 광추출 효율 향상 뿐만 아니 라 제조 공정의 단순화 및 시야각에 따른 높은 색안정성을 요구하고 있음. 사업화 추진 필요성 조명용 OLED 패널은 업체들의 투자가 본격적으로 시작되는 2015 년부터 매출액이 큰 폭 으로 성장할 것으로 예상되며, 2020 년에는 약 47 억불의 시장이 형성될 것으로 전망됨. 광추출 기술은 전체 시장의 4% 수준으로 1.9 억불로 전망 (2020 년) ( 출처:2014 UBI OLED Lighting Annual Report) <OLED 조명 패널 시장 전망, 2014 UBI OLED Lighting Annual Report>
1. 기술성 분석 ( 계속) 4. 기술의 차별성 필름 제조 공정의 차별성 본 사업화대상기술은 종례의 나노 구조를 형성하기 위해 주로 사용되던 포토리소 그래피 공정이나 마이크로/ 나노 임프린트 등의 높은 비용이 요구되는 공정 없이도 광추출을 위한 구조체를 쉽게 형성할 수 있음. 진공 또는 고온 공정이 필요 없고 공정 수도 단조로워 제조 원가를 획기적으로 낮 출 수 있음. 기존의 Base 필름 위에 수 um 내외의 두께로 구조 형성을 하여 높은 효율을 낼 수 있기 때문에 두께 경쟁력에서도 여타의 광추출 필름보다 앞서 나갈 수 있음. 액상 폴리머의 경화 및 코팅 두께 조절로 주름구조의 크기를 조정할 수 있기 때문 에 고객이 원하는 스펙( 투과율 및 굴절율 등) 을 쉽게 맞춰 제작이 가능하여 다양 한 사양의 광추출용 필름 또는 유리 기판으로의 판매가 가능함. 필름 특성의 차별성 본 기술을 이용하여 형성된 주름구조는 우수한 내열성 및 내화학성과 내환경성을 가지고 있음. 본 기술에 의해 제조된 필름은 단순히 광추출 효율을 높이는 효과 뿐만 아니라 시야각에 따른 스펙트럼 변화를 낮추어 줄 수 있는 특성을 가지고 있음. ( 기존 광 추출 필름의 경우 광추출 효율을 높이고 스펙트럼 변화를 낮추어 주는 효과를 동 시에 달성하기 어려웠음) < 본 기술에 의해 제조된 주름 필름의 차별성>
2. 특허성 분석 1. 국내외 특허 동향 OLED 전체 특허 분류에서 광추출 분야는 약 12 % 를 차지하고 있음. 회사에서는 삼성, 엘지, 필립스, 캐논 및 SEL이 주도적이며 연구소에서는 ETRI 학 교에서는 KAIST 가 많은 특허를 발표 하고 있음. 국제적인 OLED 패널 업체로는 LG Chem, Osram, Philips, Panasonic, Konica-Minolta 등이 있음. <OLED 조명 분야 특허 동향, 2014 UBI OLED Lighting Annual Report> 2. 선행특허분석 특허번호 한국 100926319000 WO 2008/122907 한국 1020100067037 가교기를 가지는 화합물과 이로 특 허 명 광추출 효율이 개선된 부터 얻어지는 프리폴리머 및 발광다이오드 소자 및 이의 LIGHT EMITTING DEVICE 제조방법 조성물과 고분자 시트 및 광인 터커넥션용 광도파로 출 원 인 주식회사 엘지화학 PHILIPS INTELLECTUAL 한국전자통신연구원 PROPERTY, STANDARDS 기술요약 관련도 분석 발광다이오드의 광추출 효율을 증 가시키기 위해 전극 형성 이후 습 식 식각을 통해 발광다이오드부의 발광면 상에 요철을 형성하는 대 신, 발광면 상에 요철 패턴을 형 성한 후 식각 처리 및 전극 형성 단계를 실시함. 인공 조명이 라멜라 소자들에 프리폴리머는 광경화를 통하여 의해서 어떠한 섬광도 나타나지 않도록 가이딩된다 필름을 형성하며, 상기 필름은 광도파로로 사용할 수 있다. A A A * 관련도 : X - 관련높음, Y - 관련있음, A - 관련은 없으나 참고할 자료 * X, Y - 주요참증에 해당, A - 참고참증에 해당 본 연구과제의 제안기술은 주름 형성 액상 프리폴리머 및 이를 통하여 형성된 주름필름을 광추 조사결과 출 및 스펙트럼 안정화에 활용하고자 한 것임. 상기표에 조사된 선행특허는 진보성 및 신규성 측 면에서 중복성, 결여성이 있다고 판단되지 않음.
3. 사업성 및 시장성 분석 1. 사업화 제품화 OLED 조명용 패널에 있어서 광추출 효율 향상과 스펙트럼 안정성을 동시에 제공 하는 광학필름으로 적용할 수 있음. 고유의 주름 형성 액상 프리폴리머 용액에 기반한 기술이므로 원천성이 있으며 필름 제작 기술뿐만 아니라 물질 자체로서도 기술이전 및 사업화가 가능하다고 판단됨. 2. 사업화 방법 및 성공요인 세계 조명용 에너지 소비의 42% 를 차지하는 백열등을 OLED 조명으로 대체시 328TWh의 전력절감 효과 및 239Mton 의 이산화탄소 배출 저감효과가 예상되어, 기후변화 및 국제 환경규제 대응을 위한 신 녹색성장산업으로 꼽힘. OLED 디스플레이 및 조명 시장은 구현 기술의 대체 사이클이 길어 더욱 안정적 시장이며, OLED 조명은 시작 단계이고, 꾸준히 성장해 나아갈 것으로 판단됨. OLED 분야는 대면적 양산기술 확보가 관건이며, 관련 시장의 중심이 한국에 있 어 시장의 요구사항에 빠른 대응을 할 수 있어 사업의 안정성에 기여 할 것으로 보임. 3. 1) 국내외 시장전망 국내외 시장 규모 및 동향 조명용 OLED 패널은 업체들의 투자가 본격적으로 시작되는 2015 년부터 매출액이 큰 폭 으로 성장할 것으로 예상되며, 2020 년에는 약 47 억불의 시장이 형성될 것으로 전망됨. 2016년 glass type OLED 조명용 패널의 세계 시장은 약 5.1 억불, flexible OLED 조명용 패널 시장은 0.3 억불로 예상되며, 2020년에는 각각 27.4억불과 19.9억불 의 시장으로 성장할 것으로 전망됨. 2017년까지 glass type OLED 조명용 패널의 매출액 점유율은 90% 이상을 형성 할 것으로 예상되지만, 2018년부터는 flexible OLED 조명용 패널 시장의 급성장 으로 매출액 점유율은 감소할 것으로 분석됨. 광추출 기술은 전체 시장의 4% 수준으로 2020년에 1.9 억불로 전망됨.
<OLED 조명 시장 전망, 2014 UBI OLED Lighting Annual Report> 2) 시장의 구조, 경쟁강도 및 진입장벽 OLED 조명의 산업가치사슬은 소재/ 부품/ 장비- 타일/ 패널- 모듈/ 등기구로 구분될 수 있음. 본 기술은 소재/ 부품에 해당하는 것으로서 타일/ 패널의 높은 경쟁 구도 속에서 상 대적으로 많은 관심을 받지는 않고 있지만, OLED 따라서 시장 진입을 타진하는 기업들이 증가할 것으로 예상됨. 조명 산업의 관심이 높아짐에 OLED 광추출 필름으로는 기존에 LCD BLU의 확산판 등으로 사용되던 광학필름 을 사용하고 있으나, OLED 조명용 광원으로 요구되는 특성에는 부족함이 있어 새로운 필름 기술이 필요한 분야임. 본 기술은 OLED 조명용 패널로서 광효율 향상 뿐만 아니라 색특성의 변화를 최 소화할 수 있는 기술이기 때문에 기존의 필름 기술과는 차별화되어 시장 경쟁력 을 가질 것으로 전망됨.
3. 사업성 및 시장성 분석 4. 사업화 성공 가이드 1) 사업화 후보기업 요건 필름 제조 유경험 업체 OLED 관련 디스플레이 및 조명 업체 광학응용 기능성 재료 업체 2) 사업화 투자비용 주름형성 용액 합성 개발 비용 필름 및 자동화 Roll-To-Roll UV 노광설비 3) 법적 검토사항 기술이전 및 실시권 계약 범위 수익성 배분 협의 등 / 라이센싱 및 공동연구 범위 협의 4) 희망 파트너쉽 1 기술이전 ( ) 2 라이센싱 ( ) 3 공동연구 ( ) 4 기술출자 ( ) 5 기타 ( )