양자점 디스플레이 기술 및 시장동향 1. 서 론 목적 본 보고서는 양자점(Quantum Dot) 디스플레이에 대한 국내 외 시장동향 및 기업 현황 정보를 제공하여 관련 분야 사업화 전략 수립 시 참고자료로 활용하는데 그 목적이 있음 양자점의 개요 양자점은 지름이 수십

VOL. 34 2015. 10 양자점(Quantum Dot) 디스플레이 기술 및 시장동향

양자점 디스플레이 기술 및 시장동향 1. 서 론 목적 본 보고서는 양자점(Quantum Dot) 디스플레이에 대한 국내 외 시장동향 및 기업 현황 정보를 제공하여 관련 분야 사업화 전략 수립 시 참고자료로 활용하는데 그 목적이 있음 양자점의 개요 양자점은 지름이 수십 나노미터 이하의 0차원 반도체 결정으로 결정의 크기와 전압에 따라 별도 장치 없이도 스스로 다양한 색의 빛을 내는 물질을 말함 1970년대 에너지 위기 극복을 위해 태양전지를 연구하는 과정에서 벨 연구소의 루이스 부르스(Louis Brus) 박사와 러시아의 알렉세이 아키모프(Alexei Ekimov)박사에 의해 처음 발견됨 양자점은 다양하고 순도 높은 빛을 발광한다는 점과 화학적 특성이 우수하다는 점에서 디스플레이, 태양전지, 바이오 센서, 양자 컴퓨터 등 다양한 분야에 사용될 수 있음 이 중에서 양자점을 형광물질 혹은 발광물질로 사용하여 디스플레이의 특성을 향상시키거나 디스플레이 자체로 활용하는 것을 양자점 디스플레이라고 함 양자점의 특징 양자점은 중심체인 코어(Core)와 쉘(Shell)로 이루어져 있으며, 코어의 크기에 따라 색깔을 달리 구현할 수 있고 코어를 둘러싼 쉘은 발광 특성을 개선시키는 역할을 함 즉, 입자의 크기가 작으면 짧은 파장의 빛이 발생하여 파란색을 띄고, 입자의 크기가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하면서 빨간색에 가까운 색을 구현할 수 있음 출처 : QD Vision, 2015 출처 : Nanoco, 2015 <그림 1> 양자점의 구조 <그림 2> 크기에 따른 발광색상 변화 2 l S&T Market Report

양자점의 응용분야 양자점은 디스플레이 산업에서 주도적으로 사업화가 추진되고 있으나 그 응용범위는 태양전지 소재 및 바이오 센서 등으로 넓어질 수 있음 - (디스플레이) 양자점은 무기물이기 때문에 OLED와 같은 유기물질에 비해 가격이 싸고 수명이 길며, 색 재현성도 높고 외부 광원이 필요없어 플렉서블/투명 디스플레이 등에 활용이 가능함 양자점을 형광물질로 사용하거나, 자체 발광소자로 사용함에 따라 QD-LCD(형광물질 사용), QD-LED (자체 발광물질)로 양자점 디스플레이의 종류가 나뉨 출처 : 전자부품연구원, 2014 <그림 3> 디스플레이에서 양자점의 활용 다만 양자점을 자체 발광소자로 사용하는 QD-LED의 경우 전극에서 양자점 발광층으로 전자와 정공이 이동하는 과정에서 누설되는 경우가 많고 이송층에서 만나는 단점 때문에 본격적으로 디스플레이에 채택 하기에는 기술적인 난관이 존재함 따라서, 현재 양자점을 적용한 디스플레이는 자체 발광소자로 사용하기 보다는 양자점을 LED와 조합하여 형광 및 발광물질로 사용하여 LED BLU에 적용하고 있음 <표 1> QD-LCD와 QD-LED의 기술적 특징 및 구현방식 종 류 특 징 방 식 QD-LCD LCD 구조에서 BLU의 LED내 형광물질을 양자점으로 대체하여 LCD의 단점인 색 재현성을 극대화*할 수 있으며, 대량양산을 위한 구현기술도 개발이 완료된 상황임 * 기존 LED BLU 대비 색 재현성이 약 2배에 가까움 <형광물질로 활용> QD-LED 양자점은 반도체이므로 OLED와 같은 유기물질보다 가격이 싸며, 수명이 길고 OLED 대비 색 재현성 또한 10% 가량 높으며 전력 효율 또한 우수하다는 장점이 있음 다만, 기술 상용화를 위해서는 전자/정공의 제어기술 개발 필요 <자체 발광물질로 활용> 출처 : 순천향대학교, 유진투자증권, 2014 3 l S&T Market Report

- (태양전지) 태양전지는 통상 실리콘을 사용하는데, 실리콘 대신 양자점을 태양전지에 사용하게 되면 실리콘 기반 태양전지보다 간단한 공정으로 저렴한 가격의 태양전지의 제작이 가능함 특히 양자점의 크기 제어에 따라 단파장에서부터 장파장에 이르기까지 태양광을 효율적으로 흡수할 수 있어 기존의 태양전지보다 훨씬 넓은 영역의 광흡수가 가능해져 실리콘 태양전지보다 높은 효율을 나타내는 차세대 태양전지 개발이 기대됨 또한, 저비용, 대면적 문제를 극복하기 위한 인쇄 방식의 롤투롤(Roll to Roll) 대량양산이 가능하다는 장점이 존재하지만 액체 전해질로 사용시 지속시간이 길지 않고 전해질의 증발로 인한 안정성 문제에 해결이 필요하다는 단점도 존재함 출처 : Natcore Technology, 2014 출처 : Nanoco, 유진투자증권, 2014 <그림 4> 양자점 기반 태양전지 <그림 5> 양자점을 이용한 세포 형상화 - (바이오 센서) 양자점의 크기는 생체내의 중요한 분자나 단백질의 크기와 비슷하고, 그 크기에 따라 정확한 가시광 영역대의 파장을 발산하도록 조절이 가능하여 특정한 세포에 반응하는 바이오 마커를 양자점에 부착하고 세포를 이미징할 수 있음 특정 질병에 걸린 세포를 추적할 수 있는 세포 추적 물질로도 사용 가능하기 때문에 약물 전달 매체(Drug Delivery)로도 사용이 가능함 다만 현재 주로 사용중인 양자점의 소재로 카드뮴(Cd)이 사용되고 있어 바이오 분야 적용을 위해서는 카드뮴 이슈 극복이 필요 보고서의 범위 양자점 디스플레이 산업 구조 및 특징 양자점 디스플레이 시장 동향 양자점 디스플레이 주요 기업별 동향 4 l S&T Market Report

2. 양자점 디스플레이 산업 구조 및 현황 양자점 디스플레이 산업 구조 양자점 디스플레이 산업은 주요 필름 및 세트(완성품) 업체들이 차세대 디스플레이 시장을 선점하기 위해 양자점 소재 업체들과 제휴를 맺고 있음 - 양자점 소재 업체, 양자점 소재를 활용한 광학 필름 제조업체, 상기 광학필름을 적용하여 TV, 태블릿, 스마트폰을 제조하는 세트업체로 산업의 공급사슬망(Supply Chain)이 형성됨 양자점 디스플레이 산업 구조 양자점 소재생산 광학필름 생산 디스플레이 생산 양자점 합성 및 수용액 코팅, Cd계와 非 Cd계로 구분 양자점을 수지에 분산시켜 광학필름 생산 양자점 광학필름을 LED BLU에 적용하여 디스플레이 생산 [국내기업] 한솔케미칼, 나노스퀘어 [국내기업] 엘엠에스, 미래나노텍, LG화학, 아이컴포넌트 [국내기업] 삼성전자, LG전자 [해외기업] Nanosys, Nanoco [해외기업] 3M, QD Vision [해외기업] Sony, Amazon, Hisense 양자점 디스플레이 산업 특징 양자점은 입자의 크기로 색을 조절하는 특성상, OLED와 같은 기존 제품 대비 상용화가 빠르게 진행될 것으로 예측되며 이미 국내 외 다수의 소재업체들이 양산화를 진행중임 다만, 유럽연합은 특정유해물질규제(RoHS, Restriction of Hazardous Substances)지침을 통해 2016년까지 카드뮴 디스플레이에 대한 사용을 1m 2 당 10g 이하로 규제하고 있어 각국의 양자점 소재 생산업체는 비카드뮴계 양자점 소재를 앞다투어 개발중임 양자점 디스플레이와 같은 화학 기술 기반의 전자재료 산업은 기술적 진입장벽이 높고 최종 제품에 문제를 일으킬 경우 비용 부담이 크기 때문에 공급업체 선정에 보수적인 경향이 있으나, 부가가치가 높아 매출이 확대될수록 이익률이 빠르게 개선됨 5 l S&T Market Report

양자점 디스플레이 산업 현황 및 전망 대형 디스플레이 소비시장인 미국 유럽 등의 경기가 점진적으로 회복되고 있음에도 불구하고 TV, PC 등의 보급률 포화로 업계의 성장 잠재력이 저하된 상태에서 디스플레이 산업의 공급과잉을 해소할 수 있는 소비 동력을 확보하기 쉽지 않음 - (한국) 국내 기업의 경우 패널, LED 등 핵심 부품들이 수직 계열화가 되어 있어 품질 및 가격 경쟁력을 확보하고 있으며 UHD TV, Curved TV, 스마트 TV 등의 기술을 선도하고 있으므로 프리미엄급 제품에서 지속적인 성장이 예상됨 - (중국) 중국은 탄탄한 내수 시장 증가세를 바탕으로 공급 측면에서도 새로운 변수가 되고 있으며, 후발국가 임에도 불구하고 빠르게 성장하여 프리미엄급 TV 시장의 점유율을 확대하고 있고, 중국 정부의 강력한 지원을 기반으로 주요 업체가 대규모 설비 투자를 확대하고 있어 생산능력이 큰 폭으로 확대될 것으로 보임 - (일본) 엔화 약세, 원화 강세 상황은 일본 기업들에 상대적으로 유리한 상황이며, 이에 따라 일본 기업이 가격 경쟁력을 확보하는 만큼 실질적인 가격 하락 효과가 발생하여 국내 업체들의 수익성 하락을 초래할 가능성이 높음 출처 : IHS, 유진투자증권, 2014 <그림 6> 양자점 디스플레이 공급사슬망 6 l S&T Market Report

3. 양자점 디스플레이 시장동향 전체시장 동향 양자점 디스플레이 시장은 미국이 선두를 유지하고 있고, 그 뒤를 유럽과 아시아 시장이 따르고 있지만 전통 적인 디스플레이 부분에서는 아시아 지역이 강세를 보이고 있어 한국, 일본, 중국 등 아시아 시장이 확대될 것으로 전망됨 - 양자점 시장은 아직 상용화 초기 시점인 도입 단계라고 할 수 있으며, 시장 조사업체인 IHS는 <그림 7>과 같이 양자점 디스플레이 시장이 연평균 10% 수준으로 성장하여 2020년에는 2억달러 규모까지 성장할 것으로 전망함 - 또한, <그림 8>과 같이 전체 TV디스플레이 시장에서 양자점 TV디스플레이 제품이 차지하는 비중이 2020년까지 9% 수준으로 예측하여 관련 시장의 폭발적인 성장은 없지만 꾸준한 성장세를 이어갈 것으로 전망함 출처 : IHS, 정보통신진흥센터, 2014 출처 : IHS, KDB 투자증권, 2015 <그림 7> 양자점 디스플레이 시장전망 <그림 8> 양자점 침투율 전망 양자점 TV 시장동향 OLED TV가 차세대 TV로 제시되어 있는 상황에서 양자점 TV는 현재 주력인 LCD TV와 차세대인 OLED TV 사이에서 포지셔닝을 어떻게 하느냐에 따라 전망이 다소 엇갈리고 있는 상황임 다만, OLED TV는 2015년도 UHD 기준 1,000만원 수준으로 가격이 높아 소비자들에게 부담이 되어 아직까지 대중화 되기에는 무리가 있음 한국, 일본과 같은 메이저 TV 업체들은 OLED TV에 대해 관망세를 보이거나, 양산시기를 연기하고 있으며 신흥 강자로 떠오르고 있는 중국 TV업계 역시 시장성과 기술 부족을 이유로 본격적인 OLED TV 패널 투자에 나서고 있지 않는 것은 긍정적임 7 l S&T Market Report

시장조사업체 IHS는 <그림 9>와 같이 양자점 TV 시장 규모가 2013년에는 30만대에 불과했지만, 2014년 83만대, 2017년 593만대, 2020년에는 1,463만대까지 연평균 73.9% 성장할 것으로 예상하였으며, 디스플레이서치는 2018년까지 약 1,900만대까지 출하를 예상하여 IHS보다 시장 성장률이 더욱 클 것으로 전망함 또한 IHS에 따르면, 2015년 LCD TV 출하 예상치는 2억3,900만대로 전체 시장에서 양자점 TV가 차지하는 비중은 0.5% 수준이나, 2018년도에는 5%를 뛰어넘는 한 자릿수 비중을 차지할 것으로 예상됨 양자점 기술이 적용되는 LCD TV가 대부분 울트라HD(UHD) 해상도를 지원하는 대형 프리미엄 제품인 점을 고려하면 이는 상당히 높은 비중으로 볼 수 있음 또한, <그림 10>과 같이 지역별 양자점 TV 시장의 성장전망을 살펴보면 미국과 유럽시장을 주축으로 하여 활발할 것으로 전망되며 2017년 이후 부터는 소비 여력이 상승하는 중국시장이 가세하여 전체 시장 규모가 확대될 것으로 예상됨 출처 : IHS, Displaysearch, 2015 <그림 9> 전체 양자점 TV 출하량 전망 <그림 10> 지역별 양자점 TV 출하량 전망 <표 2> 제품별 세계 양자점 디스플레이 판매 전망 (단위 : 천 대) 구 분 2015 2016 2017 2018 2019 2020 TV 1,687 3,410 5,930 8,607 11,423 14,629 Monitor 2,363 2,900 3,419 3,521 3,724 3,734 Notebook 649 3,422 4,080 4,888 5,700 6,328 Tablet 9,002 11,626 16,200 22,728 27,604 32,406 Smartphone - - 3,224 16,818 26,127 30,156 합 계 13,701 21,358 32,853 56,562 74,578 87,253 출처 : IHS, 유진투자증권, 2014 8 l S&T Market Report

양자점 태블릿, 스마트폰 시장동향 양자점 기술은 대화면인 TV에 먼저 적용되기 시작한 뒤, 점차 태블릿 PC와 스마트폰으로 확대될 것으로 예상됨 양자점 디스플레이가 적용된 태블릿 PC는 <그림 11>과 같이 2013년 120만대에서 2020년까지 3,241만대 규모로 연평균 약 60%로 성장할 것이며, 양자점 디스플레이 스마트폰은 2017년부터 본격적으로 적용되기 시작해 2020년까지 3,016만대 규모로 연평균 약 110%의 성장률을 보일 것으로 전망됨 또한, 태블릿 PC 디스플레이 시장에서는 <그림 12>와 같이 양자점 채용 비중이 2020년 15%까지 증가할 것 으로 예상되며, LCD 패널을 채택한 스마트폰 시장에서 양자점 채용 비중이 2015년 3%에서 2020년 26% 까지 늘어날 것으로 전망됨 출처 : IHS, Displaysearch, 2014 <그림 11> 양자점 태블릿, 스마트폰 시장전망 <그림 12> 분야별 양자점 디스플레이 채용율 양자점 소재 시장동향 시장조사업체 IHS는 <그림 13>과 같이 양자점 소재 시장 규모를 2014년에 500만 달러에서 2020년 4억 7,400만 달러 규모로 급성장할 것으로 전망함 - 양자점 소재는 주로 미국과 영국의 기업들이 선도하고 있으며, 카드뮴 계열의 소재를 생산하는 미국의 QD Vision과 Nanosys, 비카드뮴계 소재를 생산하는 영국의 Nanoco가 있음 - 최근 양자점 디스플레이가 차세대 TV로 급부상하면서 국내에서도 엘엠에스, 미래나노텍, LG화학, 상보, 아이컴포넌트, 한솔케미칼 등 화학, 소재업체들이 양자점 부품 및 소재 시장에 진출하기 위해 양자점 기술 개발에 적극적으로 나서고 있음 출처 : IHS, 전자부품연구원, 2014 <그림 13> 양자점 소재시장 전망 <그림 14> 양자점 소재의 활용분야 9 l S&T Market Report

4. 양자점 디스플레이 주요 기업별 동향 양자점 디스플레이 생산기업 동향 양자점 TV는 기존 LCD TV 대비 고색재현성과 OLED TV 대비 가격 경쟁력을 무기로 OLED TV가 원가 경쟁력을 확보해 보급화가 실현될 때까지 프리미엄 UHD TV 시장에서 OLED TV와 함께 차별화된 틈새 시장을 형성할 것으로 보임 OLED TV가 아직 대량 양산체제를 갖추지 못해 가격이 고가이므로 당분간 시장 규모를 크게 확대하기 쉽지 않기 때문에 양산이 용이하고 소비자의 새로운 관심을 끌 수 있는 양자점 TV가 프리미엄 시장에서 OLED TV와 경쟁을 하고, OLED TV의 보급화가 가능한 원가 개선이 이루어지면 기존 TV 시장을 대체할 수 있을 것임 양자점 TV는 양자점 재료만 확보하면 쉽게 만들 수 있기 때문에 차별화를 위해서는 독자적인 양자점 특성에 맞는 화질 기술을 개발 적용할 필요가 있으며 최근 출시되는 양자점 TV는 양자점 필름을 기존 LCD의 백라 이트에 적용하는 방식으로 LCD보다 더 정확하게 색을 재현할 수 있음 Sony 등 일본 업체와 중국의 TCL, 하이센스 등도 IFA 2014와 CES 2015에서 양자점 TV를 전시하고 TV 경쟁에 가세하면서 OLED TV와 함께 프리미엄급 TV의 글로벌 경쟁구도가 한 층 치열해 질 것으로 예상됨 - (Sony) QD TV는 Sony가 2011년에 브라비아(Bravia) LCD TV에 양자점 기술을 적용하면서 상용화가 시작 되었으며, 2013년부터 QD Vision과 제휴하여 레일타입의 QD-LCD를 적용한 양자점 TV 및 스마트폰을 출시하고 TRILUMINOS Display 라 명명함 출처 : 유진투자증권, 2014 <그림 15> 양자점 레일을 적용한 소니의 TRILUMINOS - (삼성전자) 글로벌 시장 점유율 1위인 삼성전자는 OLED TV의 상용화에 어려움을 겪으면서 OLED TV 출시를 관망하며 양자점 TV를 통해 프리미엄 TV 시장 지배력을 강화하고 OLED TV 시대까지 시간을 벌 수 있을 것으로 보임 10 l S&T Market Report

2011년 Nanosys와 양자점 TV 양산을 위한 파트너십을 체결하고 세계 최초 4인치 풀컬러 양자점 디스 플레이를 개발하였으며, 비카드뮴계 양자점 소재 및 필름 제조 관련 원천기술을 개발중에 있음 - (LG전자) LG전자는 프리미엄 TV를 OLED TV로 주력하면서 양자점 TV를 Line-Up하는 Two Track 전략을 가지고 프리미엄급 TV 시장 확보를 추진함 LG전자의 양자점 TV는 Nanoco의 양자점 기술을 도입한 Dow chemical로 부터 비카드뮴계 양자점 필름을 공급받아 제조하고 있음 출처 : 삼성전자, 2014 출처 : LG전자, 2014 <그림 16> 삼성전자의 양자점 TV <그림 17> LG전자의 양자점 TV - (TCL) 중국 최대 TV 제조사인 TCL은 2014년 삼성전자와 LG전자보다 앞서 양자점 TV를 공개한 바 있으며, 이는 비슷한 크기의 OLED UHD TV 가격의 1/3에 불과하다는 장점으로 해외시장 점유율을 높이고 있음 - (하이센스) 하이센스는 TV, 휴대폰, 에어컨, 냉장고 등을 생산하는 중국 국유기업으로 미국, 유럽, 오스트 레일리아, 아프리카 등을 중점 시장으로 타겟팅하여 빠른 성장세를 이어가고 있으며 저렴한 가격정책을 통해 시장 점유율을 높여가고 있음 출처 : 전자신문, 2014 출처 : 와이드웹홈 네트워크, 2014 <그림 18> TCL의 양자점 TV <그림 19> 하이센스의 양자점 TV 11 l S&T Market Report

양자점 광학필름 생산기업 동향 최근 양자점 디스플레이가 차세대 TV로 급부상하면서 LED 백라이트 유닛 등 핵심부품에 적용되는 양자점 광학필름을 생산하는 기업이 증가 추세임 - (3M) 3M은 Nanosys와 공동으로 태블릿 PC 수요를 확보하기 위해 필름 타입 기술을 적용하여 QDEF 를 상용화 하고 Amazon의 Kindle Fire 에 도입을 완료함 얇은 필름 형태로 구성되어 소형 LCD 패널에서도 구현 가능하고, 공정도 기존 LCD 모듈 공정을 기반으로 하여 적용이 용이하다는 장점이 있음 출처 : 유진투자증권, 2014 출처 : 전자신문, 2013 <그림 20> Amazon의 Kindle Fire HDX <그림 21> 3M의 QDEF 장착 패널 시연회 국내 기업으로는 엘엠에스, 미래나노텍, 상보, 아이컴포넌트, LG화학 등 화학 소재업체들이 양자점 광학 필름 시장에 진출함 - (엘엠에스) 주요 사업영역인 프리즘 시트의 탄탄한 실적을 바탕으로 양자점 필름인 QLAS 와 같은 신규 사업 확장을 통해 제품 다각화 및 고객 다변화로 기업 성장동력 확보를 꾀하고 있음 양자점 소재 생산업체인 Nanosys와 공급 계약을 체결하고, 중국 고객사를 중심으로 양자점 필름 상용화를 준비하고 있으며, 특히 양자점 필름은 중소형 제품 중심으로 이루어졌던 기존 프리즘 시트 사업과는 달리 모니터와 TV 영역까지 확대할 전망 출처 : 전자신문, 2014 <그림 22> 엘엠에스의 QLAS 출시 12 l S&T Market Report

- (미래나노텍) 3M이 차지하고 있던 광학필름 시장에 진출하여 10년 만에 세계시장 점유을 20% 고지를 넘어 서는 저력을 보이고 있으며 한솔케미칼로부터 양자점 소재를 공급받고, 아이컴포넌트로부터 베리어 필름을 공급받아 양자점 필름을 생산하고 있음 2002년에 설립하여 2007년 코스닥 시장에 상장되었으며 LCD 광학필름 사업부문, 터치패널 사업부문, 윈도우 필름 사업부문, 재귀반사필름 사업부문으로 구성됨 - (아이컴포넌트) 광학필름을 압출 방식으로 생산하는 평판 디스플레이용 부품 제조 전문기업으로 2014년 부터는 베리어 필름이라는 신 코팅기술을 통해 양자점 TV에 적용하고 있음 최초 커브드 스마트폰에 공급하던 배리어 코팅필름을 양자점 TV분야까지 확대하였으며 양자점 TV에 사용 되는 베리어 코팅 필름 시장이 확대되면서 동사의 주력분야가 될 것으로 전망됨 출처 : 아이컴포넌트, 2015 <그림 23> 아이컴포넌트의 베리어필름 - (상보) 상보는 독자 기술로 양자점 소재와, 베리어 필름, 양자점 필름에 대한 기술개발에 나섰고 2015년 하반기 양산을 목표로 하고 있음 1977년 설립되어 디스플레이용 광학필름을 중심으로 사업을 영위하고 있으며, 2007년 코스닥 시장에 상장된 바 있음 기존 사업은 LCD 광학 필름을 비롯하여 차량용/건축용 윈도우 필름, CNT 터치센서 및 투명전극 필름 등을 생산 및 판매하고 있음 - (LG화학) 양자점 TV 시장을 놓고 삼성전자와 경쟁하는 LG전자는 LG 화학이 만든 필름에 양자점 물질을 코팅한 뒤 필름을 패널에 붙이는 방식으로 TV 완제품을 제조하고 있음 양자점 개발은 합성기술부터 코팅 가공기술, 베리어 필름 제조 기술 등 다양한 기술을 요구하는데 LG 화학은 해당 부문에 대한 축적된 기술력을 보유하고 있으며 태블릿 PC 등 모바일 부문에 대한 투자도 더욱 확대할 계획임 13 l S&T Market Report

양자점 소재 생산기업 동향 해외 주요 양자점 소재 생산 기업은 미국의 QD Vision, Nanosys, Dow chemical과 영국의 Nanoco가 있음 - (QD Vision) MIT 출신 연구자가 설립한 회사로 2006년 최초로 양자점을 LED에 적용하였으며 LG디스 플레이, Sony 등과 전략적 제휴를 통해 LED BLU에 적용되는 제품을 중심으로 개발 진행중임 QD Vision은 중국 TCL에 QD Vision의 양자점이 적용된 QD 필름을 공급하고 있으며 TCL은 이를 활용하여 55인치 UHD TV를 CES에 출시하였음 또한, 일본 Sony와 기술 제휴를 맺고 2013년 상반기에 양자점 기술을 적용한 TV를 출시하였음 출처 : QD Vision, 유진투자증권, 2014 출처 : TCL, 2014 <그림 24> QD Vision의 양자점 용액 <그림 25> TCL의 양자점 TV - (Nanosys) 양자점 관련 200건 이상의 특허를 보유하여 강한 특허 포트폴리오를 확보하고 있는 기업으로 3M, LG이노텍, 삼성전자, 엘엠에스 등과 양자점 관련 파트너쉽을 형성함 Nanosys는 액정표시장치의 LED 백라이트 앞에 부착하는 양자점 성능 향상필름인 QDEF를 개발하였으며 LG이노텍과 양자점 기술의 상용화를 위해 협력 계약을 체결하고 태블릿에서 TV에 이르기까지 제품 적용성을 넓혀갈 계획임 출처 : Nanosys, 2015 출처 : Nanosquare, 2014 <그림 26> 삼성전자의 양자점 TV <그림 27> Nanosys의 양자점 적용 시제품 14 l S&T Market Report

또한, 국내 기업인 엘엠에스에 양자점 소재를 공급했으며, 엘엠에스는 Nanosys의 양자점을 기반으로 큐라스(QLAS) 라는 제품을 개발하여 휘도와 색재현성을 향상시킨 바 있음 2010년 9월 경기도 수원에 'Nanosys Korea'라는 이름으로 한국 지사를 설립하고 한국 및 아시아 시장 확대를 위한 전초기지를 마련함 - (Nanoco) 2002년 영국 맨체스터 대학에서 분리되어 창업하였으며 디스플레이 뿐만 아니라 태양전지 등 양자점이 적용되는 다양한 응용분야를 개발중에 있으며, Dow chemical과 기술협력을 통해 비카드뮴 기반 친환경 필름 개발에 앞장서고 있음 Nanoco는 Dow chemical 전자재료 사업부와 비카드뮴 양자점 기술에 대해 글로벌 라이센스 협약을 통해 디스플레이 소재 용도로 Nanoco의 비카드뮴 양자점을 제조, 마케팅, 판매할 수 있는 글로벌 독점권을 갖게 됨 출처 : Nanoco, 2014 <그림 28> Nanoco의 양자점 기술이 적용된 LCD TV (일반:왼쪽, 양자점:오른쪽) 국내 양자점 소재 생산기업은 한솔케미칼, 나노스퀘어, 에코플럭스 정도로 관련 기업수가 많지 않으며, 해외 양자점 소재 생산기업과의 기술격차를 줄이고 상용화 시점을 앞당기기 위해 대기업 및 중견기업 등과 협력 관계를 유지하고 있음 - (한솔케미칼) 삼성종합기술원로부터 비카드뮴 양자점 재료기술을 도입하여 양자점 원료 물질 제조를 위한 원천기술을 기반으로 양자점 원료를 제조해 삼성전자에 공급하고 있음 한솔케미칼이 제조한 양자점 원료를 활용하여 삼성전자에서 TV 완제품을 제조하고 있으며 본격적인 양자점 TV 판매에 돌입하면서 한솔케미칼은 주문량이 급증할 것에 대비해 양산 체제를 갖추고 있음 - (나노스퀘어) 전자재료 신소재 기업인 네패스와 서울대 나노시스템 연구소간 공동 출자를 통해 2006년 설립되었으며 코어-쉘 구조의 양자점 제조방법, 양자점 필름키트, 양자점을 포함하는 발광장치 등 양자점 소재 생산기술을 기반으로 하여 제품영역을 넓혀가기 위한 연구개발 활동을 진행하고 있음 나노스퀘어는 2013년 양자점 나노 형광체 양산을 시작하였으며, 기존 카드뮴 계열 양자점 이외에도 2015년 하반기에는 비카드뮴 계열 양자점 소재를 출하할 계획임 15 l S&T Market Report

- (에코플럭스) 에코플럭스는 양자점 양산기술을 보유한 큐디솔루션을 2014년 1월 합병하여 양자점 소재 개발 사업을 추진하고 있으며 LED, 태양전지, 의료영상 등에 적용 가능한 카드뮴계/비카드뮴계 양자점 제품을 제조하고 있음 에코플럭스는 전도성 투명필름 및 기능성 코팅소재 전문기업인 탑나노시스의 계열사로 양자점의 사이즈를 조절하여 다양한 색상을 구현하는 고발광효율 양자점 LED를 개발함 출처 : 에코플럭스, 2015 <그림 29> 에코플럭스의 양자점 소재 제품군 16 l S&T Market Report

주요 기업별 특허 동향 양자점 관련 시장에 진출한 기업들은 소재, 광학필름, 디스플레이에 걸쳐 전략적 기술제휴 및 파트너쉽을 구축하고 있음 - 삼성전자는 2011년 Nanosys와 기술제휴를 위한 파트너쉽을 체결하였고, Evident Technologies와도 양자점 제조 기술에 관한 특허계약을 체결하였음 - LG디스플레이는 2010년 QD Vision과 퀀텀닷 기술개발을 위한 협약을 체결하였으며, LG이노텍은 Nanosys와 협력계약을 체결하였음 - 또한 애플도 최근 양자점 관련 특허를 미국에 출원하였고, 향후 출시될 아이폰 제품에 양자점 필름을 적용한 레티나 디스플레이를 사용할 것으로 알려지고 있음 양자점 관련 특허활동은 매년 증가세를 유지하고 있으며 국가별로 살펴보면 아시아 권역에서는 양자점 부품, 공정 등 응용특허를 중심으로, 미국 및 유럽 권역에서는 양자점 소재특허를 증심으로 특허출원 및 등록 활동을 보이고 있음 - 연도별 특허활동을 살펴보면 <그림 30>과 같이 2010년 이후 양자점 기술과 관련된 특허의 출원 및 등록 건수가 증가하고 있으며, 2014년에는 전년대비 약 2배에 이르는 480여건의 출원 활동이 이루어짐 - 국가별 특허활동을 살펴보면 <그림 31>과 같이 중국의 양자점 기술과 관련된 특허출원 건수가 가장 높고, 우리 나라는 3위를 차지하고 있는데 양국이 보유한 특허의 다수는 양자점 부품 및 제품 제조공정 관련 특허로 파악됨 - 미국과 유럽 또한 양자점 관련 활발한 특허출원 활동을 보이고 있으며 주로 대학이나 연구기관에서의 특허 출원 활동이며 주로 양자점 소재 관련 특허로 파악됨 출처 : 프로스트 앤 설리번, WIPO Patentscope, 2015 <그림 30> 연도별 양자점 특허출원 현황 <그림 31> 국가별 양자점 특허출원 현황 또한, 산업/시장 전문 조사기관인 INI R&C에 따르면 Nanosys, QD Vision, Nanoco, Evident와 같은 해외 양자점 소재 원천기술 보유기업 4개사의 특허활동을 살펴보면 2000년부터 출원한 특허가 총 84건에 이르고 있는 것으로 파악됨 17 l S&T Market Report

- Nanosys의 경우 2004년부터 특허출원이 시작되었으며 2012년에는 3M과 공동으로 양자점 필름 PCT 출원 이력도 조사되었고, 2006년 양자점을 최초로 LED에 적용한 QD Vision은 2007년부터 특허출원이 증가 하는 추세를 보이고 있음 - Evident는 2000년부터 양자점 특허를 출원하였으며, 2011년 삼성전자와 양자점 LED 기술과 관련해 특허 계약을 체결한 바 있으며 Dow chemical도 Nanoco와 비카드뮴계 양자점 기술에 대한 글로벌 라이선스 협약을 맺은바 있음 - 원천특허는 상기 외국 4개사가 갖고 있으나 응용특허 부분에서는 삼성전자가 가장 많은 211건의 특허출원을 하고 있어 관련 기술 확보에 적극적임 양자점 관련 국내 특허활동은 기초 원천 연구결과의 권리 확보를 위해 주로 대학 및 공공 연구기관 주도로 이루어지고 있으며, 기업 부문에서는 양자점 소재 및 양자점 광학필름을 제조하는 기업군에서 특허권 확보를 추진하고 있음 - 한국기계연구원은 양자점 소재 제조, 양자점을 이용한 박막(CIGS) 태양전지 제조와 관련된 특허를 확보 하고 있음 - 포항공과대학교는 양자점 소재 제조특허와 더불어 기존 염료감응형(DSSC) 태양전지의 단점을 보완하여 양자점 감응형 태양전지(QDSSC) 제조와 관련된 특허를 확보하고 있으며 현대자동차와 산학협력을 추진 한 바 있음 - 서울대학교는 그래핀 양자점 제조, 양자점을 이용한 LED 소자, 양자점을 활용한 배향막 및 액정셀 등 소재 부터 응용까지 특허를 확보하고 있으며, 양자점의 응용과 관련해서는 삼성전자(LED 부문), LG화학(액정 셀) 등과 산학협력을 추진한 바 있음 - 기초과학지원연구원은 양자점 제조부터 코팅, 크기조절 등 양자점 제어와 관련된 특허를 확보하고 있으며, 그 외에도 양자점 태양전지 제조방법, 양자점을 이용한 식품 내 노로바이러스 검출기술과 관련된 특허 를 확보함 - 한국과학기술원은 그래핀 기반 양자점 제조방법, 양자점을 매개로 한 염료감응형 태양전지 제조방법과 관련된 특허를 보유하고 있으며 LG이노텍과 양자점/실리카 복합체 제조기술 확보를 위한 산학협력을 추진한 바 있음 - LG이노텍은 에지형, 직하형 백라이트 유닛의 구조 분석 및 문제점을 극복하기 위해 양자점을 이용한 백라이트 유닛의 성능 개선과 관련된 특허권을 확보하고 있음 - 엘엠에스는 중소형 제품 중심으로 이루어졌던 기존 광학시트와는 달리 모니터와 TV 영역까지 확장하기 위해 양자점이 분산된 광학시트와 관련된 특허권을 확보하고 있음 - 나노스퀘어는 서울대학교 기술지주회사 자회사로 코어-쉘 구조의 양자점 자동 제어장치와 관련된 특허를 확보하고 있으며, 연세대학교와 양자점을 활용한 필름 및 광원을 포함하는 발광장치 관련 산학협력을 추진한 바 있음 18 l S&T Market Report

5. 결론 종합 양자점 디스플레이 기술은 상용화 초기 단계임에도 불구하고 양자점 디스플레이가 적용되는 TV, 태블릿 및 스마트폰과 관련된 미국, 유럽 및 아시아 시장이 급성장하면서 2020년에는 2억달러 규모까지 성장할 것으로 전망됨 - 양자점 디스플레이 시장 중에서 가장 큰 규모를 차지하고 있는 양자점 TV의 판매량은 2015년 169만대에서 2020년에는 1,463만대로 약 10배 규모의 시장으로 성장할 것으로 전망됨 - 양자점 기술이 대화면 제품인 양자점 TV에 먼저 적용되어 안착되면, 점차 태블릿 PC와 스마트폰으로 적용 제품이 확장될 것으로 보이며, 양자점 태블릿 시장은 2015년 900만대에서 2020년에는 3,200만대 규모로 성장할 것으로 전망되고 스마트폰 시장은 2017년부터 본격적으로 적용되기 시작해 2020년까지 3,000만대 규모로 성장할 것으로 전망됨 - 양자점 제조에 사용되는 카드뮴 등 유해물질의 저감이라는 기술적 장벽이 존재하나, 높은 색재현성, 패널 단가 경쟁력, 기존 LCD 공정과의 호환성 측면에서 디스플레이 시장을 견인할 수 있는 동력으로 활용이 가능함 양자점 디스플레이 산업은 소재, 필름 및 세트(완성품) 업체들이 상호간 기술제휴 및 협력을 통해 경쟁기업군별 공급사슬망이 형성되어 있음 - 비카드뮴계 양자점 소재를 기반으로 하는 기업은 Nanoco, Dow chemical, 한솔케미칼로부터 소재를 공급 받아 미래나노텍, LG화학에서 광학필름을 제조한 후 삼성전자, LG전자 등 세트업체로 납품하여 완제품을 제조하고 있음 - 카드뮴계 양자점 소재를 기반으로 하는 기업은 Nanosys, QD Vision으로부터 소재를 공급받아 3M, 엘엠에스 에서 광학필름을 제조한 후 LG디스플레이, 하이센스 등으로 납품하여 완제품을 제조하고 있음 양자점 소재 관련 원천특허는 Nanosys, QD Vision, Nanoco 등 해외 기업이 보유하고 있으나, 광학필름 제조 기술 및 TV 응용기술은 국내 기업에서도 활발한 특허 활동을 추진하고 있음 - 국내 기업은 양자점 디스플레이 시장 진출을 위해 해외 기업과의 파트너쉽으로 양자점 소재 관련 특허 라이 센싱을 확보하고, 응용분야 관련 특허는 자체 개발을 통해 특허망을 형성하여 기술 경쟁력 강화를 위해 노력하고 있음 19 l S&T Market Report

시사점 글로벌 디스플레이 기업들은 LCD TV 가격의 하락에 따라 수익성이 악화되는 상황이기 때문에 양자점 디스 플레이 기술이 새로운 돌파구가 될 수 있도록 보다 적극적인 연구개발 전략 수립이 요구됨 - 양자점 디스플레이의 지속적인 성장을 위해서는 비카드뮴 계열 양자점 소재 개발이 시급하며, 비카드뮴 소재 사용에 따라 저하되는 휘도 등의 화질 개선 차별화 기술 개발로 기술 우위를 확보해야만 가격 경쟁력 으로 시장을 잠식하는 중국 업체들과의 경쟁에서 시장을 선도할 수 있을 것으로 보임 양자점 소재 제조에는 비교적 소규모의 시설 양산 자금이 소요되는 바, 대학 출연연 등 공공연구기관과 산학협력을 통해 관련 특허권을 확보하고, 필요시 산학간 합작법인 설립 등을 추진하여 국내 산업 생태계 구축이 필요함 - 이후, 축적된 양자점 기술력을 기반으로 모바일 디바이스, 태양전지, 바이오 센서 시장 등으로 퀀텀 점프 (Quantum Jump)할 수 있도록 소재-부품-제품으로 연결되는 국내 기업간 공급사슬망을 공고히 해야 할 것임 참고문헌 양자점 디스플레이 최근 동향, 정보통신기술진흥센터, 2015 양자점 디스플레의 시장동향과 기술개발 전략, 이슈퀘스트,2015 QD Display와 TV 산업동향, 충남디스플레이센터, 2015 양자점 발광 다이오드, KOITA Digest, 2014 2015년 디스플레이 연간전망, 유진투자증권, 2014 2015 Outlook Report 부품과 소재시대(전자재료), KDB 대우증권, 2015 Emerging Display Report? Quantum dot display technology, IHS, 2014 Strategic Outlook of Global Electric Vehicle Market in 2015, Frost & Sullivan, 2014 Impact of Quantum Dots on Consumer Electronics, Frost & Sullivan, 2015 퀀텀닷 LCD TV 출하전망, 디스플레이서치/디지털데일리, 2015 퀀텀닷 디스플레이 채용, 디스플레이서치/디지털타임스, 2014 퀀텀닷 특허 주요 동향, INI R&C, 2014 본 보고서는 관련 기술 시장정보 자료를 제공하는데 목적이 있으며, 내용과 관련하여 문의사항이 있으시면 아래로 연락 하여 주시기 바랍니다. (137-733) 서울 서초구 바우뫼로 27길 2(양재동 60번지) 3층 연구성과실용화진흥원 기계에너지기술팀 작성자 : 이현규 연구원 전 화 : 02-736-9281 팩 스 : 02-736-9799 20 l S&T Market Report