● ETRI

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

●

LG

-2018년 SID 행사 중 구글과의 공동연구를 통해 개발된 AR/VR용 고해상도 디스플레이를 발표⁷⁾ -White OLED와 컬러필터 구조를 이용하여 1,443ppi급 디스플레이를 세계 최초로 개발하였음을 발표 - 픽셀 응답속도 향상을 위해 n-type의 LTPS 백플레인을 사용하여 120Hz를 구현하였으며 이는 기존에

개발된 모바일 디스플레이 성능을 뛰어 넘는 사양으로 확인

2.2. 해외 동향

●

Cornell University,

-OLED 및 다양한 발광체 잉크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 통해 미세패터닝을 할 수 있는 불소계열 포토레지스트를 개발⁸⁾

- 이를 통해 1 마이크로미터 이하의 패터닝이 가능함을 검증

- 다층구조의 OLED 혹은 하이브리드 소재 패터닝을 통해 초고해상도 디스플레이를 구현하는 시스템 및 다양한 포토레지스트 소재를 개발 중

●

IMEC,

- 기존 섀도마스크를 이용한 OLED 패널의 기술적 한계를 해결하기 위해 i-line 포토레지스트와 포토리소 그래피 방식을 이용하여 해상도를 대폭 향상시킨 디스플레이를 개발⁹⁾

- 적색과 녹색 두가지 다른 픽셀을 이용하여 1,250ppi의 다색 발광 디스플레이를 구현

-1400×1400 픽셀 어레이(array)와 10마이크로미터의 서브픽셀 피치를 가진 고성능의 디스플레이를 발표 - 구조설계를 통해 T90 구동수명 또한 170시간으로 처음 버전에 비해 대폭 향상

●

JOLED,

- 잉크젯 프린팅 방식으로 UHD급 고화질 OLED 패널 개발에 성공

- 크기는 21.6인치, 해상도는 FULL HD 4배인 4K(3840×2160), 명암비는 100만 대 1이며, 두께는 1.3㎜, 무게는 500g에 불과

- 잉크젯 프린팅 방식을 활용하여, OLED 소재를 프린팅 노즐로 원하는 부분에 직접 분사해 재료 효율성을 100%로 끌어올려 경제성을 개선한 것이 큰 특징

7) J Soc Inf Display, 26(5), 314-324 (2018) 8) Chem. Sci, 2, 1178–1182 (2011) 9) J Soc Inf Display, 49(1), 999-1002 (2018)

3 ^{시사점(기술수준)}

● 초고해상도 나노발광소자의 국내 기술수준은 약

60%

- 디스플레이 강국인 우리나라의 초고해상도 디스플레이 관련 기술 수준은 타 국가 대비 60% 수준으로 판단 가능하며, 아직 국내의 양산 기술은 진공 열증착 기반 디스플레이 제작 기술에 편중되어 있는 실정 - 반면 MicroOLED, Sony, Fraunhofer, Kopin, eMagin 등의 해외 기업 및 연구소에서는 20년 이상

OLED 마이크로디스플레이에 관한 연구 개발을 통해 다양한 기술 및 특허를 보유하여 제품 및 양산화 과정을 진행 중이며, 동시에 AR/VR 시장을 선점하기 위해 노력 중

- 차세대 기술로 떠오르고 있는 잉크젯 프린팅 방식의 경우 발광체 및 다양한 소재 기술을 가지고 있는 일본 Sumitomo社의 제품을 이용하여 잉크젯 프린팅 공정을 진행하고 있는 JOLED社가 두각을 나타내고 있으며, 2017년부터 프린팅 공정을 통해 21.6″ 4K OLED 모니터 패널을 양산 중

- 최근 들어 대만의 AUO社 역시 잉크젯 방식의 OLED 대형패널 생산에 공격적인 투자를 하고 있고 6세대급규모로 확장할 계획을 발표하였으며, 이를 통해 생산 단가를 대폭 낮추어 글로벌 경쟁력을 갖추고자 노력 중

- 포토리소그래피를 이용한 초미세패터닝 방식의 경우 최고 기술을 보유한 기관은 미국의 eMagin社로 2016년에 이미 4,500nit의 2,645ppi 소자를 발표하였고, 최근 벨기에 IMEC 연구소와 일본의 Fujifilm의 공동연구팀 역시 i-line 포토레지스트를 이용하여 2,000ppi 이상의 해상도와 소자 구조설계를 통해 장 수명을 동시에 확보한 기술을 발표