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ICT/정보통신 [플라스틱 기판] 시장

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2018-07-13 17:02:00
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○ 디스플레이의 역할은 시대에 따라 변화되었다. 삐삐가 다수였던 1990년대의 디스플레이는 단순히 번호 표시 기능에 충실했다면 2000년대에 들어서는 보다 다양한 기능을 선보였다.

 

- 2000년대 초에는 번호에 문자 기능이 더해졌으며 2000년대 후반에는 사진 기능까지 더해져 지금은 영상도 자유자재로 구현할 수 있게 되었다. 그러나 이러한 기능적 변화에도 불구, 디스플레이의 평면적 디자인에는 변화가 없었다. 심지어 기존에 커브드(Curved) 디자인의 폰이 등장한 적이 있지만 디스플레이는 평면에 머물러 있었다. 최근 들어 이러한 평면적 디스플레이에서 탈피하여 보다 다양한 디자인 구현을 위해 플렉서블 디스플레이가 부각되고 있다.

 

○ 플렉서블 디스플레이 구현을 위해서는 휘어지기 어려운 유리 기판이 아닌 플라스틱 기판이 바탕이 된다. 또한 기존 액정표시장치(LCD) 대비 보다 간단한 구조의 유기발광다이오드(OLED)가 각광받고 있다. 이를 통해 플라스틱 OLED 개발을 위한 다양한 연구가 계속되고 있다.

 

- 플라스틱 OLED는 OLED의 강점과 플라스틱의 효용성이 합쳐지면서 디스플레이에 보다 다양한 디자인의 구현과 함께 휴대성, 내구성 향상에도 크게 기여하고 있다.

 

<그림1> LCD / Glass OLED / Plastic OLED 구조 및 두께 비교

자료 : LG디스플레이

 

○ 플라스틱 OLED의 핵심 기술에는 ① 기존 유리 기판을 대체하는 폴리이미드(PI)기판 제조 기술, ② 저온폴리실리콘(LTPS) TFT 기술, ③ OLED 소자 보호를 위한 플렉서블 봉지증착(인캡슐레이션) 기술, ④ 글래스 제거 및 필름 부착 기술 등이 있다.

 

○ 플렉서블 디스플레이 기판으로 가장 매력적인 소재는 플라스틱 기판, 즉 고분자 필름이다. 높은 내구성, 저비용, 가공 용이성과 연속제조공정 등의 장점을 가지고 있어, 플라스틱 기판을 이용한 플렉서블 디스플레이 제조공정 개발이 빠르게 진행되고 있다.

 

- 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위해선 가볍고 충격에 강하며, 또한 유연성까지 갖춘 플라스틱으로의 기판 전환이 필수적이다. 플라스틱 기판은 디스플레이의 성능, 신뢰성, 가격을 결정하는 부품으로 기존 평판디스플레이 시장의 주 재료였던 유리의 비유연성을 대체할 가장 중요한 부품이다.

 

○ 기판기술은 플렉서블 디스플레이를 구현하기 위한 가장 핵심적인 개발요소이다. 기존 유리(glass) 형태의 단단한 기판을 유연한 소재로 전환하면서도 LCD나 OLED 와 동등한 화질을 구현하는 것이 핵심이다.

 

○ 현재 다양한 대체 소자가 검토되고 있으나 ① 가공의 용이성, ② 무게, ③ 소재의 '저 가격화' ④ 제조 공정에의 적합성 등을 이유로 플라스틱 기판소재가 중심이 될 것으로 보이고, 최근 국내에서는 관련 특허 출원도 급증하는 추세이다.

 

○ 현재 플라스틱 기판의 기초 소재로서 다양한 수지들이 연구되고 있으나 모든 요건을 충족하는 것은 없으며 PET(Polyethylene Terephthalate), PES(Polyether Sulfone), PI(Polyimide) 등이 가장 부각 중이며, 신축성을 부여하기 위해 고무소재로 알려진 PDMS(Polydimethylsiloxane) 등을 이용하는 연구가 꾸준히 보고되고 있다.

 

○ 그 중 가장 주목받고 있는 PI는 화학약품에도 열에도 강하기 때문에 전자 부품 등에 잘 쓰이는 플라스틱이다. 다만, PI도 PES처럼 흡습성이 크고, 고분자 사슬 내의 Imide그룹이 광학 특성(투명성)을 떨어트리기 때문에 문제가 있었다. 최근에는 분자사슬을 변화시켜, 광학적으로 투명하고, 훨씬 더 열에 강할 뿐만 아니라 공정 중, 탈수 과정의 도입으로 흡습성 문제도 해결하려는 노력을 하고 있다. 실제로 PI는 LG 디스플레이에서 플렉서블 디스플레이의 기판으로 이용되고 있다.

 

- 또한, PI는 우수한 내열성과 절연성 등으로 플렉서블 디스플레이에 최적의 소재로 평가받고 있다. 고온 공정이 상대적으로 어렵다는 단점이 있긴 하지만 저렴한데다 유연성과 복원력이 뛰어나 많은 업체들이 선호하고 있다. 삼성전자의 갤럭시 엣지의 ‘커브드 엣지 디스플레이’에도 PI 필름이 적용됐다.

 

○ 이러한 세계 폴리이미드(PI) 필름 시장은 일본 업체들이 과점하고 있다.

 

<그림2> 세계 폴리이미드(PI) 필름 시장의 주요 업체별 점유율

자료: 디스플레이서치

 

- 관련 시장은 소재강국 일본 업체들이 주요 플레이어로 세를 확장해 나가고 있다. 일본 카네카, UBE, 도레이와 듀폰의 합작사인 도레이듀폰 3사가 전세계 시장 점유율 55% 이상을 차지하고 있다. 국내는 SKC코오롱PI가 플렉서블 디스플레이 용도로 PI필름을 개발하고 있지만 아직 15% 수준이다.

 

- 업계 전문가들은 가까운 시일안에 더욱 다양한 기기들이 플렉서블 디스플레이를 채택할 것으로 전망하고 있다. 자동차ㆍ항공 등 다양한 산업 분야로 활용 범위가 넓어질 것으로 예상되면서 플라스틱 OLED의 수요도 급증할 것으로 보고 있다.

 

○ 플라스틱 기판은 디스플레이의 성능(performance), 신뢰성(reliability), 가격(coat)을 결정하는 가장 중요한 부품으로 인식되고 있으며, 2020년에는 1조 8천억원 규모로 성장할 것으로 전망되고 있다.

 

<그림3> 디스플레이용 기판의 세계시장 전망      (단위: 억 원)

자료 : ETRI, 디스플레이용 플라스틱 기판의 전망

 

- 플렉서블 디스플레이는 2017년에 물량 기준으로 전체 FPD 시장의 34% 정도를 차지할 것으로 예측된 바 있다. 플렉서블 디스플레이는 스마트폰 등 소형 모바일 디스플레이에 우선 채용될 것으로 보이며 플렉서블 디스플레이의 대면적 기술이 확보되면 기존 디스플레이가 채용되던 노트북, 모니터, TV 등의 중/대형 분야에서 유리기반 디스플레이를 대체할 것으로 기대되고 있다.

 

○ 한편, 플렉서블 기판으로 산업계에서 가장 주목하는 분야는 휘어지는 디스플레이 기판으로 획기적인 플랫폼 기술개발로 이어질 것으로 예상되는 투명 플라스틱 필름이다. 기존의 범용 투명 플라스틱 필름을 개량한 다양한 소재가 개발되어 있거나 개발이 진행되고 있다.

 

- 하지만, 플라스틱 기판은 가볍고 두께도 얇고, 탄성이 있어 플랙서블 하게 만들 수도 있고, 충격에 강하다는 장점들이 있지만, 반면에 공기 및 수분을 막아주고, 열에도 강하고, 전자제품이 뜨거워도 크기가 늘어나지 않고, 빛도 잘 투과시켜주던 유리의 강점이 전부 없어져 버리려 결국 구부러지고 얇고 가볍게는 만들 수는 있어도 내구성에는 큰 타격을 입는다. 그렇기 때문에 지금 플라스틱 기판의 디스플레이는 좀 더 열에 강하고, 투명한 고분자 플라스틱에다 추가 공정 및 보호필름을 붙이는 방법을 사용하고 있다.

 

○ 투명 플렉서블 디스플레이는 향후 다양한 시장을 창출할 수 있는 가능성이 높아 국내외 많은 연구 그룹에서 활발한 연구 개발이 이루어지고 있다. 일본의 소니는 유기 TFT를 이용하여 말 수 있는 AMOLED를 개발하여 발표하였으나, 투명하지 않아 향후 투명 AMOLED 기술 개발이 필요하다. 대만의 ITRI는 전기습윤 (electro- wetting) 방식의 전자종이를 이용하여 개발한 투명 디스플레이를 발표하였으나, 유리 기판을 이용하여 제작하였기 때문에 플렉서블 특성의 개발이 필요하다. 유럽의 홀스트 센터에서는 투명하며 플렉서블한 소형 OLED 디스플레이를 제작하여 발표하였다.

 

○ 국내에서도 투명 플렉서블 디스플레이 개발을 활발히 진행하고 있다. 삼성 디스플레이는 노트북 크기의 투명 AMOLED를 개발하여 발표하였으나 플렉서블 기판을 이용하지는 않았고, 스마트폰용 플렉서블 AMOLED를 제품화하였으나 투명하지는 않다. 엘지 디스플레이 또한 플렉서블 AMOLED와 전자종이를 개발하여 제품화하였으나 투명하지는 않다. 엘지 디스플레이는 2012년부터 60인치급 고해상도 투명 플렉서블 AMOLED를 개발하고 있다. 엘지 디스플레이는 투명 플렉서블 AMOLED뿐만 아니라 플렉서블 터치패널과 투명/불투명 전환이 가능한 플렉서블 액정 스위치를 내장하는 기술도 같이 개발하고 있다.

 

[플렉시블 디바이스 시대에 대응하는 OLED 디스플레이와 차세대 디스플레이 개발 동향 및 시장 전망]

http://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=02000000&goods_idx=81872&goods_bu_id=

 

 

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