1.2. 핵심 요소 기술 및 내용
● 열증착 기술
- 가장 일반적인 고해상도 디스플레이를 구현하는 방식으로서, OLED 소재와 섀도마스크를 조합하여 RGB 픽셀을 구현하며, 고휘도 및 장수명의 디스플레이 구현이 가능
- 구멍 크기와 간격이 일정하며 내구성이 뛰어난 섀도마스크 개발이 양산화를 위한 핵심 요소
- OLED를 기반으로 한 진공 열증착 방식은 물질 소모가 큰 단점, 섀도마스크의 구멍 크기를 10마이크로미터 이하로 미세화 시키기 힘든 공정의 한계
- 100% 일본으로부터 수입하고 있는 섀도마스크의 기술적 이슈, OLED 물질이 가진 넓은 반치폭의 한계로 인해 고성능(고색순도)의 디스플레이 구현이 어렵다는 문제점을 보유
● 잉크젯 프린팅 기술
- 열증착 방식에 비해 원하는 곳에 발광 물질을 성막 시킬 수 있어, 초고해상도 발광소자 구현에 매우 유리하며 물질 소모 또한 매우 낮아 경제성 측면에 있어서 큰 장점을 보유
- 현재 다양한 발광소재를 이용한 잉크 개발 연구가 진행 중이며, 프린팅 공정 시 커피링 효과를 줄여 균일한 박막을 얻기 위해 노력 중
- 하지만 다층 구조 성막 문제 및 장수명 구현을 위한 기술적 이슈로 인하여 상용화 단계에 진입하지 못하고 있는 실정
- 초고해상도 장수명 디스플레이 구현을 위해서는 용액 공정 기반 안정성이 높은 발광체 잉크 개발이 핵심 - 아울러 고색순도 확보를 위해 OLED 물질뿐만 아니라 퀀텀닷 또는 페로브스카이트 발광체 잉크를 개발하여
다양성을 확보하고, 소자 생산 공정을 보완하여 양산기술을 확보하는 것이 필요
● 포토리소그래피 기술
- 반도체 분야의 핵심기술로서 나노미터급 픽셀 구현을 위한 초미세화 공정이 가능하므로 가장 이상적으로 초고해상도 나노발광소자 구현이 가능
- 이 기술을 위해서는 유기물 및 유･무기 하이브리드 발광체 공정에 적합한 포토레지스트 개발이 핵심이며, 장수명을 위한 공정 최적화 기술 확보가 필요
- 다층 박막 구현을 위해 불소 기반의 포토레지스트 개발이 필요하며, 이를 이용한 orthogonal 리소그래피 공정의 성숙도를 높이는 것이 필요
1.3. 잠재 수요 분야 및 기대효과
● 디스플레이
- 디스플레이 글로벌 시장 규모는 2019년 1,377억 달러이며, 2024년에는 1,677억 달러로 규모가 소폭 상승될 것으로 예상되므로, 연평균성장률(CAGR) 4.0%의 상승세를 이어나갈 것으로 예측3)
-OLED와 micro-LED가 향후 디스플레이 시장의 주 성장동력으로 자리매김할 것으로 예측
- 현재 OLED 디스플레이의 경우 진공 열증착 방식의 공정을 넘어 제조원가를 줄일 수 있는 방안을 모색 중
● 증강
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가상현실- 증강현실과 관련된 글로벌 시장 규모는 2018년 111.4억 달러이며, 2023년에는 605.5억 달러가 될 것으로 예상4)
- 아울러 연평균복합성장률(CAGR)은 40.29%로 가파른 상승세를 이어갈 것으로 예측
- 가상현실과 관련된 글로벌 시장 규모는 2018년 79억 달러에서 연평균복합성장률 33.95%를 고려 시 2023년에는 340.8억 달러로 성장할 것으로 예측
- 증강/가상현실을 위한 핵심기술 중 하나는 헤드 마운트 또는 안경 형태의 디스플레이 기기로서, 사용자에게 가상세계와 현실을 구별할 수 없을 정도의 몰입감 및 현실감을 제공하기 위한 초고해상도 발광소자 개발이 요구
- 증강/가상현실을 위한 소프트웨어 콘텐츠가 더욱 활성화된다면 시장 성장률은 더욱 폭발적으로 늘어날 수 있을 것으로 전망
● 스마트워치
- 웨어러블 전자기기 중 스마트워치 글로벌 시장 규모는 2017년 418.6억 달러에서 2023년 1,092.8억 달러 수준으로 성장할 것으로 예상하며, 연평균복합성장률은 17.34%를 기록할 것으로 예측5) -2022년까지 스마트워치 판매량은 전체 웨어러블 기기 판매량의 절반 이상을 차지할 것으로 전망되며
꾸준한 성장동력을 위해서 초고해상도 발광소자 접목한 고성능의 전자기기 개발이 필요
3) Markets AND Markets (2019.01)
https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/display-market-925.html 4) Report_ID : 4471038_Research AND Markets (2018.02)
https://www.researchandmarkets.com/research/qq837j/global_augmented?w=4 5) Market research future (2019.05)
https://www.marketresearchfuture.com/reports/smart-watch-market-967
1.4. 해결해야 할 기술 이슈
● 생산공정
- 용액공정을 통한 초고해상도 디스플레이 개발은 제품의 단가를 대폭 낮출 수 있는 장점이 있지만, 생산 공정 효율 향상을 통해 양산성 확보가 필요
- 용액공정을 위한 나노발광체 잉크 개발, 픽셀 미세화를 위한 포토레지스트 소재 다양성 확보, 장수명 디스플레이 구현을 위한 공정 기술들이 개발 중
● 구조설계
- White OLED와 컬러필터 조합 또는 Blue OLED와 색변환 층 조합 등의 다양한 구조설계 시도가 진행 중이며, 각 조합의 경우 컬러필터 또는 색변환 층의 위치에 따라 픽셀 사이즈 및 공정 한계에 봉착할 수 있으므로 효율적인 구조설계 기술들이 개발 중
- 궁극적으로 컬러필터 혹은 색변환 층 없이 서브마이크로미터 크기의 RGB 픽셀을 구현하기 위한 기술 개발이 진행 중이며, 이를 통해 2,000ppi 이상급의 초고해상도 디스플레이 개발 중
2 기술 동향
2.1. 국내 동향
● 서울대학교
- 양자점 나노입자를 기판에 고르게 잘 배열하는 음각 전사-인쇄 기술을 바탕으로 넓은 면적에 간단하게 적용할 수 있는 방식을 개발하여, 2,460ppi의 초고해상도 양자점 발광다이오드를 구현
- 이는 유기발광다이오드(OLED)나 LCD를 사용하는 최신 스마트폰의 4~5배 높은 사양
- 자유롭게 휘어지고 늘어날 수 있는 기판에 접목하였고 저전압 구동이 가능하여, 다양한 어플리케이션에 이용될 것으로 예측