
일본의 컬러 레지스트 생산기업들이 LCD(Liquid Crystal Display)가 중국을 중심으로 재편되고 중국 신흥기업들의 진출이 잇따르자 현지화 혹은 사업 축소로 대응하고 있다.
미츠비시케미칼(MCH: Mitsubishi Chemical)은 2019년 말 중국 쑤저우(Suzhou)에서 컬러 레지스트를 위탁생산하기 시작했으며, JSR은 2021년 들어 한국‧타이완 컬러 레지스트 공장을 폐쇄하고 생산기능을 중국에 집약시키고 있다. 도요비주얼솔루션(Toyo Visual Solutions)도 중국 진출을 위해 시장 조사에 나선 것으로 알려졌다.
중국이 글로벌 LCD 시장의 절반 이상을 차지하고 있고 2023년에는 70%를 장악할 것으로 예상됨에 따라 현지생산을 통해 경쟁력 강화를 추진하고 있다.
SCC, 중국에서 안료 레지스트 생산
스미토모케미칼(SCC: Sumitomo Chemical)은 중국에서 안료 레지스트를 생산할 방침이다.
스미토모케미칼은 부가가치가 높은 염료계(염료·안료 하이브리드) 레지스트 사업에 주력하고 있는 가운데 시장이 큰 안료 레지스트를 중국에서 생산함으로써 레지스트 사업을 확대할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
스미토모케미칼은 세계 최대의 컬러 레지스트 메이저로, 특히 청색 등 염료계 레지스트 분야의 강자로 떠오르고 있다.
하이엔드 LCD 모니터와 60인치 이상 대형 LCD TV, 백색 OLED(Organic Light Emitting Diode) TV 등에 염료계 레지스트를 공급하고 있으며 중국기업들의 진출로 가격경쟁이 치열해진 범용 안료 레지스트도 볼륨존으로 판단하고 포기하지 않고 있다.
하이엔드 시장은 패널, 세트 생산기업의 투자 방향과 소비자의 니즈에 따라 성장률이 크게 변화하기 때문에 부가가치가 높은 염료계에만 집중하면 리스크가 확대될 수 있다고 판단하고 있다.
LCD 생산이 중국 중심으로 재편되고 있는 가운데 하이엔드만 공급하는 전략만으로는 사업 확대는 물론이고 현재의 사업을 유지할 수 없다
고 판단한 것으로 알려졌다.
앞으로는 볼륨존인 안료 레지스트를 성장전략으로 함께 다루면서 레지스트 사업의 지속가능한 발전에 박차를 가할 예정이다.
현재는 중국에서 안료 레지스트를 생산하는 방안을 적극 검토하고 있다.
컬러 레지스트는 원래 한국공장에서 주력 생산했으나 앞으로는 염료계는 한국에서, 안료는 중국에서 생산하는 방식으로 변경할 방침이다.
염료계 레지스트로 틈새시장 공략
스미토모케미칼은 CMOS 이미지 센서용 컬러 레지스트 시장에도 진출한다.
CMOS 이미지 센서용 컬러 레지스트는 일반적으로 RGB(적색‧녹색‧청색) 안료 레지스트가 사용되고 있으나 스미토모케미칼은 투과율이 높은 염료계로 차별화를 도모할 계획이다.
먼저 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 등 CMY 염료계 레지스트로 틈새시장을 개척하며 2021년 양산을 시작해 마이크로 렌즈 소재와 OPD(Organic Photodiode) 등 주변 소재로도 제안할 예정이다. 
스미토모케미칼은 디스플레이용 컬러 레지스트 시장에서 높은 점유율을 차지하고 있으며, 특히 부가가치가 높은 염료계 레지스트 분야를 선도하고 있다.
안료 레지스트는 안료 미립자 때문에 빛이 흩어져 투과율이 떨어지지만 염료계는 빛을 가로막지 않아 화면이 밝아지는 특징이 있다.
스미토모케미칼은 염료계의 강점을 살려 이미지 센서 시장에도 진출했으며 CMY 염료계 레지스트 조기 채용이 기대되고 있다.
CMY 자체가 염료계 중에서도 투과율이 높을 뿐만 아니라 CMY를 사용한 방식의 투과율이 2배 높아 채용 메리트가 상당한 것으로 파악되고 있다.
RGB 원색계와 비교하면 CMY는 보색계가 되며 R은 Y와 M으로 표현하기 때문에 이미지 센서의 빛 확보량도 2배에 달하게 된다. CMY를 사용하면 어두운 곳에서도 밝게 촬상할 수 있어 어두운 곳을 대상으로 한 틈새시장에서 CMY 도입 기운이 확대되고 있다.
RGB 염료계 개발로 이미지 센서 시장 개척
주류를 이루고 있는 RGB 안료 레지스트를 대체할 수 있는 RGB 염료계도 개발하고 있다.
현재 샘플 출하 단계이며 염료계의 높은 투과성을 살리면서 안료 수준의 색재현성을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.
주변소재 역시 제안을 본격화하고 있다.
고굴절률 마이크로 렌즈 소재는 빛 확보 효율을 높일 수 있으며 OPD 분야에서는 기존 무기계 포토 다이오드 대체에 주력하고 있다.
OLED 발광소재 분야에서 축적한 노하우를 활용해 개발한 OPD는 적외선 영역에서 파장 1400미터 근처로 높은 평가를 받고 있다.
스미토모케미칼은 적외선 영역에서 적외선을 선택적으로 투과‧흡수하는 적외선 제어 센서 레지스트도 생산하고 있다.
이미지 센서용 컬러 레지스트는 후지필름(Fujifilm)이 압도적인 시장점유율을 장악하고 있다.
IC Insight에 따르면, CMOS 이미지 센서 시장은 2025년까지 매출액 베이스로 연평균 12.0% 성장할 것으로 기대되고 있다.
최대 시장인 스마트폰용이 꾸준히 증가하고 자동차용과 감시카메라, 로봇 등 산업용이 20.0% 급성장하며 전체 시장 확대를 견인할 것으로 예상되고 있다.
MCH, 선폭 대폭 줄인 블랙 레지스트 개발
미츠비시케미칼도 레지스트 시장을 적극 공략하고 있다.
미츠비시케미칼은 RGB, 블랙 등 모든 컬러 레지스트를 공급하고 있으며, 특히 블랙은 글로벌 시장의 약 40%를 장악하고 있다.
블랙 레지스트는 서로 인접한 RGB끼리 혼색되는 것을 막기 위해 사용하는 격자형 블랙 매트릭스로 백라이트의 빛 번짐 현상을 억제하는 역할을 한다.
최근 디스플레이 해상도가 4K, 8K로 높아지면서 RGB 서브픽셀 수가 늘어나고 있고 RGB를 구분하는 블랙 매트릭스 수도 증가하고 있으나 블랙 매트릭스가 차지하는 비중이 늘어날수록 백라이트 빛이 더 강력하게 차단돼 전체 개구율이 떨어지는 과제가 제기되고 있다.
블랙 매트릭스는 선폭이 일반적으로 10마이크로미터 정도이며 TV는 화면 사이즈가 커 개구율을 유지할 수 있으나 태블릿, 노트북 등 중형 디스플레이는 고해상도화가 진전될수록 블랙 매트릭스에 따른 개구율 저하 문제가 심각한 것으로 파악되고 있다.
미츠비시케미칼은 독자 개발한 중합개시제와 폴리머 기술을 활용해 블랙 매트릭스의 선폭을 4-5마이크로미터로 절반 이상 줄일 수 있는 블랙 레지스트를 개발했고, 블랙 매트릭스 선폭을 줄이면 RGB 서브픽셀 사이즈를 크게 만들 수 있어 개구율이 향상될 것으로 자신하고 있다.
대형 디스플레이보다는 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 사태 속에서 수요가 증가하고 있는 태블릿, 노트북 등 중형 디스플레이용을 겨냥하고 있다.
중형 디스플레이는 백라이트가 미니 LED로 전환되고 있어 초미세 블랙 매트릭스 채용이 계속 증가할 것으로 기대하고 있다.
휘도 향상에 영향을 미치는 염료계 컬러 레지스트도 개발했다.
염료계 레지스트는 염료와 안료를 하이브리드화한 컬러 레지스트로, 염료가 들어가 투과율이 높은 것이 특징이며 고휘도 뿐만 아니라 저소비전력에도 영향을 미치고 있다.
시장에서는 블루 염료계 레지스트가 보급되고 있으며, 미츠비시케미칼은 RGB 모두를 염료계 레지스트로 전환하기 위해 개발하고 있다. 여러 프로젝트에서 샘플 출하를 진행하고 있고 2021년 프리미엄 LCD 모델에 채용될 것으로 기대하고 있다.
또 백색 OLED나 양자도트(QD) OLED 디스플레이 등에도 컬러필터가 사용됨에 따라 차세대 디스플레이용으로 부가가치가 높은 염료계 레지스트를 제안하고 있다.
FFEM, 블랙 레지스트에 적외선 센서용 개발 본격화
후지필름은 FFEM(Fujifilm Electronics Materials)을 통해 CMOS 이미지 센서용 컬러 레지스트를 생산하고 있으며 글로벌 시장의 80% 이상을 장악하고 있다.
CMOS 이미지 센서는 스마트폰에 주로 투입되고 코로나19 사태로 수요가 급증한 웹 카메라와 자동차용 카메라, 드론(무인항공기) 등 다양한 용도에 사용되며 수요 증가가 기대되고 있다.
최근에는 적외선 센서 시장의 성장에도 관심이 집중되고 있다.
후지필름은 가시광 영역용 소재를 컬러 모자이크 브랜드로, 적외선 등 가시광 이외의 빛에 대응할 수 있는 소재는 웹 컨트롤 모자이크로 공급하며 차별화하고 있으며 2개 시장에서 모두 큰 영향력을 발휘하고 있다.
근적외선에 사용하는 센서는 주로 850나노미터를 이용하는 감시카메라와 940나노미터를 사용한 생체인식, TOF(시간비행형) 센서 등이며 적외선 광의 산란을 막거나 선택적으로 적외선을 투과 및 흡수하는 소재가 필요한 것으로 파악되고 있다.
현재 빛의 산란을 억제하기 위해 카메라 모듈 주변이나 이미지 센서 주변에 차광용 블랙 레지스트를 사용하고 있으며 후지필름이 최근 개발을 완료한 소재도 블랙 레지스트로 파악되고 있다.
블랙 레지스트는 카본블랙(Carbon Black)을 사용하는 것이 일반적이지만 최근 적외선 영역까지 높은 광학농도(OD값)이 요구되고 있어 후지필름은 적외선 차광에 적합한 안료를 활용함으로써 가시광으로부터 적외선 영역까지 높은 광학농도 충족에 성공했다.
후지필름은 이미 이미지 센서 소재로 압도적인 시장점유율을 차지하고 있어 카메라 모듈 분야에서 다양한 노하우를 보유하고 있으며 차광소재 분야에서도 높은 점유율을 확보하는 것을 목표로 하고 있다.
일반적으로 저반사와 고광학농도에 주력하면 레지스트 잔사와 패턴 제어 등의 과제가 발생할 수밖에 없으나 후지필름은 모든 요구 특성을 만족시킬 수 있는 소재를 개발함으로써 제안 영역을 확대할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
신소재는 반사율이 0.1 이하이고 OD값은 마이크로미터당 3 이상으로 태양광을 직접 입사하는 자동차용 센서용이나 높은 정확도가 요구되는 인증센서 용으로 제안이 가능할 것으로 예상하고 있으며 센서 용도 뿐만 아니라 광학부품용도 개척할 계획이다.
안료를 사용한 적외선 필터 소재도 개발하고 있다.
현재는 시장에서 빛 굴절률 차이를 이용한 이산화규소와 질화규소로 만들어진 다중적층막 간섭 필터를 채용하고 있으나 센싱 영역이 광범위해지며 빛의 입사각이 넓어짐에 따라 입사각 의존성을 갖춘 다중적층막은 제어가 어려워져 수요가 감소하는 반면, 안료를 사용한 흡수형 필터는 입사각 문제가 없고 다중적층막처럼 몇천층이나 쌓을 필요도 없어 박형화 및 저코스트화를 실현할 수 있을 것으로 판단하고 있다.
마이크로 렌즈 주변에 온칩으로 도포할 수 있어 카메라 모듈 전체의 박형화에도 기여할 것으로 예상되고 있다.
후지필름은 850나노미터, 940나노미터용 판매를 확대하는 한편 1500나노미터 채용을 목표로 한 적외선 제어 필터 소재 개발에도 나설 계획이다. 1500나노미터 장파장은 태양광 노이즈 영향이 적고 눈에 대한 안전성이 높아 출력을 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
중장기적으로는 밀리파 영역으로 진출하겠다는 목표를 세우고 있다.