- 특히 투명 디스플레이 소자를 개발하기 위해서는 소자에 적용되는 부품 및 소재의 투과도가 중요하며 투명 광전자소자에 특화된 소재 부품 기술이 요구
- 기존에 개발된 제품으로는 삼성디스플레이와 LG디스플레이에서 각각 개발한 투명 LCD와 OLED 소자가 있으며, 투과율 및 대비비 측면에서 우수한 OLED가 투명 디스플레이 기술을 주도
1.2. 핵심 요소 기술 및 내용
● 투명 소자 기술
- 투명 소자 기술은 기존의 소재 부품 기술과 함께 투과형 소재 부품의 적용 없이도 소자를 투명하게 제작하기위한 소자 기술로서 디스플레이 소자에서 소자 설계 기술을 통하여 투과도를 높이는 투명 소자제작 기술을 의미
● 투명 전극 기술
- 투명 소자 제작에 있어서 가장 중요한 기술은 소재 부품의 투명화 기술이며, 투명 소자 제작을 위한 핵심 부품은 투명 전극 기술로, 투명 전극 기술이 개발될 경우 소자 내에서 높은 투과도 구현이 가능하며, 이를 통하여 고성능의 투명 디스플레이 제작이 가능
- 투명 전극 기술은 고투과율을 유지하면서 저항이 작은 투명 배선 전극 기술이 필요하며, 또한 기존의 반사 전극을 대체할 수 있는 면저항이 낮고 투과도가 높은 투명 전극 기술이 필요
● 고대비비 소자 기술
- 투명 소자의 경우 anode와 cathode쪽으로 빛이 모두 투과해야 하므로 외광반사를 억제하기 어렵다는 문제점이 발생
- 따라서 블랙 특성을 구현하기 어려운 단점으로 대비비가 저하되는 문제가 있으므로 대비비를 향상시키기 위한 고대비비 소자 기술이 필요
- 대비비를 향상시키기 위한 소자 기술은 투과도의 손실 없이 대비비를 향상시킬 수 있는 기술 적용이 요구
1.3. 잠재 수요 분야 및 기대효과
● 디스플레이
- 유비리서치에 따르면 투명 디스플레이 시장은 2020년을 기점으로 시장 규모가 급격하게 성장하여 2023년 150억 달러 규모의 시장을 형성하고 2026년에는 300억 달러 이상의 시장을 형성할 것으로 예상 - 투명 디스플레이를 적용하기 위한 분야는 자동차 등의 head-up 디스플레이, head-mount 디스플레이,
쇼윈도우, 사이니지, 스마트 윈도우, 다양한 사물 인터넷 기반의 전자 제품 등에 다양하게 접목 가능
● 투명 전극
- 디스플레이에 적용되는 투명 전극은 매년 10~20%씩 성장할 것으로 예상되고, 2020년 시장 규모는 30억 달러 이상의 시장을 형성할 것으로 예측되며, 고투과 저저항 투명 전극은 투명 디스플레이 전극뿐만 아니라터치 패널용 전극 및 다양한 분야에 적용이 가능
1.4. 해결해야 할 기술 이슈
● 투과도
- 투명 디스플레이에 적용하기 위해서는 투과도 특성이 중요하며, 40% 이상의 투과도를 구현하는 것이 중요한데, 높은 투과도를 구현하기 위해서는 소재 및 부품의 투과도 향상 기술 및 소자의 투과도를 높일 수 있는 소자의 설계 기술이 필요
● 저항
- 투명 소자에서는 저저항 투명 전극 적용이 필수적이며 이를 위해서는 면저항이 낮은 투명 전극이 필요 - 현재 전극들이 높은 투과도와 저저항을 동시에 구현하기 어려운 상황으로 두 특성을 동시에 구현할 수
있는 저저항 투명 전극이 필요
● 대비비
- 투명 디스플레이의 화질 특성은 대비비에 의하여 결정되므로 소자 구조 및 소자 설계 기술 개발을 통하여 대비비를 향상시킬 수 있는 소자 기술이 필요
표 1 주요 기술 및 이슈
구 분 세 부 내 용
투과도 개선 기술
투명 배선 전극 기술 투과도 향상 픽셀 설계 기술 투명 트랜지스터 기술 투명 봉지 기술
투명 전극 기술
저저항 투명 전극 기술 고투과 투명 전극 기술 플렉시블 투명 전극 기술
대비비 향상 기술
소자 설계 기술 블랙 매트릭스 기술 고휘도 소자 기술
2 기술 동향
2.1. 국내 동향
● 삼성디스플레이
- 55인치 투명 OLED를 개발하여 발표하였으며, 45%의 투과율과 NTSC 수준의 색좌표 특성을 구현
●
LG
디스플레이- 다양한 투명 디스플레이를 개발해왔으며, 기존 LCD의 투과도 10%를 대폭 개선하여 2014년에 30%의 투과도를 갖는 투명 OLED를 시작으로 2017년에는 40%의 투과도를 갖는 77인치의 투명플렉시블 OLED 시제품을 개발하여 발표한 바 있으며, 100k:1의 대비비를 구현
● 대구경북과학기술원
- 은 나노와이어를 이용하여 투과도 92% 및 면저항 10옴 수준의 투명 전극을 개발
● 울산과학기술원
- 은 나노와이어를 이용하여 기존의 ITO와 동등 수준의 투과도 및 전도도를 갖는 투명 전극을개발
2.2. 해외 동향
●
Imperial College,
영국- 은 나노와이어를 이용하여 투과도 89% 및 면저항 10옴 수준의 투명 전극을 개발
●
Stanford University,
미국- 전기 방사를 이용하여 제작한 웹 구조를 이용하여 나노 크기의 공극을 가진 나노 구조의 구리 네트워크 전극 구조를 개발하였으며 본 전극 구조를 이용하여 90%의 투과율과 10옴 이하의 면저항을 구현
●
AUO,
대만- 13인치 크기의 투명 OLED를 개발하였고, 개발한 투명 OLED는 68%의 높은 투과율을 구현하였으며, TFT 설계 및 OLED의 전극 패턴 구조 개발을 통하여 높은 투과율을 구현
3 시사점(기술수준)
● 현재 투명 디스플레이 기술 개발 수준은
100%
로,
국내의 삼성 및LG
디스플레이가 전 세계적으로 가장 앞선 기술을 보유하고 있으며,
투과도40%
수준의 투명 디스플레이 기술을 보유● 투과도 측면에서는
AUO
등에 비하여 다소 수준이 낮으므로 향후 추가적인 개선이 필요● 투명 전극과 관련하여 가장 앞선 기술을 보유하고 있는 해외 기업은
3M,
듀폰,
캠브리오스, C3nano,
코닥 등이며,
탄소 기반 전극,
은 기반 전극 등을 이용하여 제품을 개발 중● 국내의 경우 투명 소자 분야에서는 앞선 기술을 보유하고 있으나