OLED(Organic Light Emitting Diode)는 시장 성장과 함께 제조방식 다양화가 이루어지고 있다.
OLED 패널은 2022년 디스플레이 침체에 탑재량이 많은 스마트폰 출하대수가 3분기에 9.7% 감소하는 등 수요 침체가 우려되고 있다.
하지만, 중장기적으로는 디스플레이 시장 성장이 확실시되고 있다. 태블릿 기기나 노트북, 자동차 디스플레이가 OLED로 전환되고 있고 도포형 OLED가 등장함에 따라 LCD(Liquid Crystral Display)로부터 전환이 가속화될 것으로 예상된다.

소형‧대형 이어 중형 디스플레이도 OLED 전환
2022년 3분기에는 애플(Apple)을 제외한 모든 스마트폰 생산기업의 출하대수가 감소한 것으로 나타났다.
삼성전자는 물론 화웨이(Huawei), 샤오미(Xiaomi) 등 중국기업 모두 침체가 심각했으며, 특히 비보(vivo)와 오포(OPPO) 등 일부 중국기업은 출하 감소율이 20%를 넘어 크게 고전한 것으로 알려졌다. 애플 역시 2022년 가을 출시한 아이폰 14 판매 속도가 아이폰 13에 비해 느린 편이어서 전반적으로 중국 시장 침체가 심각했던 것으로 파악된다.
디스플레이산업은 2023년 이후 회복이 기대되고 있다.
디스플레이 시장 조사기업 DSCC는 2023년 TV 출하대수가 2.0%, 스마트폰은 3.0% 증가할 것으로 예상하고 있으며, 패널 생산기업들은 재고 정상화와 시황 회복이 겹침으로써 흑자전환이 가능할 것으로 기대하고 설비투자를 확대하고 있다.
소비를 자극할 수 있는 신제품 개발 역시 가속화하고 있다.
그동안에는 주로 스마트폰 등 소형 디스플레이와 TV‧모니터 등 대형 디스플레이 분야에서 OLED 탑재가 이루어졌으나 최근에는 태블릿 기기와 노트북 등 중형 디스플레이도 OLED 탑재를 준비하고 있기 때문이다.
삼성전자, ASUS 등 일부는 과거에도 중형 디스플레이에서 OLED 패널을 채용했으나 애플이 LCD를 고집함으로써 소형‧대형에 비해서는 OLED 전환이 느린 편이다.
파인 메탈 마스크(FMM)를 사용한 증착법으로는 대형 유리기판에서 OLED 패널을 만들기 어렵다는 기술적 과제도 있었으나 애플이 2024년경 태블릿 기기와 노트북에서 OLED 탑재 모델을 출시할 예정이라고 밝히면서 삼성디스플레이와 LG디스플레이가 최근 G6 라인에서 개발에 박차를 가하고 있다.
양사 모두 탠덤 구조 OLED 패널을 생산해 이미 휘도는 높은 편이며 백플레인에 LTPO(저온 다결정 산화물)을 채용함으로써 소비전력 낮추기에 주력하고 있다. 신제품은 유리기판에 박막봉지(TFE)를 조합한 하이브리드 OLED 패널이 될 것으로 예상된다.
중장기적으로 G7, G8 라인에서 IT용 디스플레이 패널을 생산할 계획이나 대형화를 위한 전용 FMM과 증착기가 필요하다는 과제가 남아 있다. 백플레인은 LCD와 OLED TV에 보급된 산화물을 사용할 수 있으나 전자 이동 향상이 필요하기 때문이다.
중국 BOE는 한국기업과의 차별화를 위해 LTPO 백플레인을 사용해 개발하고 있다.

도포‧증착‧퀀텀닷으로 제조방식 다양화
IT용 OLED는 도포형 패널 보급이 기대되고 있다.
주요 생산기업들은 현재 모니터 크기로 도포형 OLED 패널을 공급하고 있으며 중장기적으로 TV 사이즈로 대형화하는 것을 목표로 중형에도 관심을 나타내고 있다. 만약, 코스트 경쟁력을 갖춘 도포형 패널이 등장하면 스마트폰 이외의 사이즈도 모두 도포형 패널로 전환될 가능성이 충분한 것으로 평가된다.
자동차 디스플레이 분야는 LCD 패널에 대한 니즈가 탄탄하나 2024년 이후 OLED 탑재가 본격화될 것으로 예상된다.
삼성디스플레이는 BMW와 공급계약을 체결해 2024년부터 약 400만장의 OLED 패널을 공급할 계획이다.
대형 시장에서는 삼성디스플레이가 LG디스플레이의 W-OLED에 대항해 QD-OLED 공세를 강화하고 있으며, LG디스플레이도 삼성디스플레이와의 경쟁을 위해 WOLED 신기술 OLED EX를 개발했다.
OLED EX는 도포형 발광 소재에 사용하는 중수소 기술을 채용해 장수명화를 실현했으며, 수명이 길어진 만큼 휘도 역시 30.0% 향상되는 효과가 있는 것으로 알려졌다.
삼성디스플레이는 QD-OLED에서 새로운 구조를 채용할 계획이다. TFE에 직접 잉크젯 프린팅하는 기술을 활용해 휘도 향상, 저반사 등의 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대하고 있다.
극소 패널 분야에서는 스마트워치에서도 OLED 채용이 진행되고 있으며 VR(가상현실)/AR(증강현실) 기기 또한 OLED 탑재가 본격화되고 있다.
여기에 이동식 게임기도 OLED 패널 탑재가 자리를 잡게 됨에 따라 OLED 패널은 거의 모든 사이즈에서 채용이 확대될 것으로 예상된다.

MCC, 저분자 도포 소재 성능 향상
미츠비시케미칼(MCC: Mitsubishi Chemical)은 저분자 도포형 발광 소재로 시장을 주도하고 있다.
최근에는 분자 구조를 최적화해 수명을 유지한 채 효율을 30% 정도 개선했으며 디스플레이 생산기업들을 대상으로 제안을 가속화하고 있다. 격벽으로 사용하는 블랙뱅크 소재까지 함께 제안함으로써 도포형 패널용 수요 확보에 속도를 낼 방침이다.
저분자 소재는 점도가 낮고 액적이 작아 잉크젯 기술을 활용하면 좁은 격벽 안에 채울 수 있으며, 화소 수가 커지면 고해상도 디스플레이를 실현할 수 있어 4K, 8K 등 대형 TV 뿐만 아니라 패널 크기가 작은 태블릿과 노트북 등 중소형 패널도 저분자 소재의 강점을 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
저분자 소재는 패널 생산기업이 생산라인을 도입할 때 1개 라인에서 태블릿부터 모니터, TV용 대형 패널까지 한번에 대응하도록 돕는 효과가 있다.
현재는 고분자 소재가 주류를 이루고 있으나 미츠비시케미칼은 도포형 패널이 LG디스플레이의 W-OLED, 삼성디스플레이의 QD-OLED 등 다른 종류의 패널들과 경쟁할 때에 대비해 저분자 소재를 중심으로 성능 향상에 박차를 가할 계획이다.
LCD용 블랙 소재는 시장점유율 1위를 차지하고 있으며 OLED도 블랙뱅크화 가능성이 있어 리딩기업 위치를 적극 활용할 예정이다.

SCC, 대형용 도포형 발광 소재 공급 강화
스미토모케미칼(SCC: Sumitomo Chemical)은 고분자 도포형 발광 소재를 TV 등 대형 패널에 공급하기 위한 최종 단계에 돌입한 것으로 알려졌다.
이미 효율, 수명 성능은 요구 수준을 충족시킬 수 있으며 색역을 넓히기 위해 RGB(적‧녹‧청) 파장을 제어하고 있고, 시장점유율 1위인 원편광판은 독자 개발한 액정 도포형 위상차판과 편광자의 강점을 살려 하이엔드 영역을 주도해나갈 계획이다.
고분자 도포형 발광 소재는 균일성, 내열성이 우수하고 안정된 도막을 형성하는 특징이 있으며 전하수송 기능을 발광층에 부여함으로써 잉크젯 프린팅 회수를 줄이면 생산성 향상도 가능한 것으로 평가된다.
JOLED가 모니터용 중형 패널에서 고분자 도포형 발광 소재를 채용했으며 스미토모케미칼은 대형 패널에도 공급할 수 있도록 색조정 단계에 돌입했다.
RGB 스펙트럼을 최적화된 위치로 맞추고 형상까지 최적화함으로써 발광효율이 높아지는 동시에 색역이 넓어지고 선명한 디스플레이를 실현할 수 있도록 할 계획이다. 이미 수요기업과 함께 65인치 디스플레이를 시험 제작한 상태로 채용 가능성이 높은 것으로 평가되고 있다.
앞으로는 태블릿, 노트북 등 중형 패널에서도 니즈를 확보할 계획이다.
모니터 사이즈는 200ppi 이상 해상도를 달성했고 300ppi 정도로 높이기 위한 잉크젯 토출시험을 통과함에 따라 태블릿용 패널에서도 고분자 대응이 가능해질 것으로 기대하고 있다.
스미토모케미칼은 원편광판 1위로 액정 도포형 편광자 두께가 얇다는 강점을 살려 폴더블(Foldable) 기기에서 채용실적을 거두고 있고 하이엔드 스마트폰 공세를 강화하고 있다.
액정 도포형 편광자는 기존 PVA(Polyvinyl Alcohol) 편광자와 같은 수축, 탈색 과제가 없고 베젤리스 스마트폰을 실현할 수 있어 태블릿 기기와 노트북의 베젤리스 트렌드를 주목하고 있다.

호도가야, 청색 인광 소재 개발
호도가야케미칼(Hodogoya Chemical)은 OLED 소재 중 수송 소재와 발광 소재를 함께 공급하고 있다.
OLED 기술 베이스는 복사기‧프린터용 유기광도전체로 정공수송 소재와 전자수송 소재를 잇달아 상업화했으며 2010년에는 청색 형광 소재로 세계 최대 점유율을 확보했던 한국 SFC를 자회사화해 정공수송 소재, 전자수송 소재, 발광 소재 등을 모두 공급하고 있다.
신제품 개발은 SFC와 호도가야화학 코리아, 쓰쿠바(Tsukuba) 연구소 등에서 추진하고 있으며 판매는 SFC와 호도가야화학 코리아를 통해 실시하며 국내 디스플레이 생산기업에 대한 공세를 강화하고 있다.
최근에는 중국 상하이(Shanghai)에도 판매기지를 두고 중국 디스플레이 생산기업에게도 공급하고 있으며 중소형 뿐만 아니라 TV용 공급을 확대하며 OLED 소재 사업을 강화하고 있다.
차세대 기술로는 SFC에서 청색 인광 소재와 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence: 열 활성화 지연 형광) 소재를 개발하고 있고, 쓰쿠바연구소에서는 TV용 대형 디스플레이의 도포형 프로세스에 대응할 수 있는 수송 소재를 개발하고 있다.
OLED 소재를 태양전지용 소재와 같이 디스플레이 이외 용도로 공급하는 방안도 검토하고 있다.

NSCM, 인광 녹색 호스트에 강점…
NSCM(Nippon Steel Chemical & Material)은 인광형 녹색 호스트 소재를 중심으로 공세를 강화하고 있다.
주로 하이엔드 스마트폰 용도에 주목하며 한국‧중국 디스플레이 생산기업에게 소재를 공급하고 있으며 TV용 패널도 제안을 가속화하고 있다.
NSCM은 인광형 녹색 호스트 소재 시장에서 높은 점유율을 장악하고 있다.
수명 특성이 우수하고 효율, 전압 니즈를 충족시킬 수 있어 하이엔드 분야에서 잇달아 채용되고 있으며 폴더블(Foldable) 기기와 태블릿, 노트북 분야에서도 채용 가능성이 있다는 판단 아래 제안하고 있다.
TV용 OLED 패널 시장 진출도 검토하고 있다. 기존에는 황록색이 사용됐던 분야이나 색역을 넓히기 위해 녹색 발광 소재로 대체하는 움직임이 확대되고 있어 기회가 충분할 것으로 기대하고 있다.
최근에는 성능 향상 뿐만 아니라 현지기업과의 협업 강화에도 주력하고 있다. 현지 생산체제를 확립함으로써 수요기업 대응을 강화하기 위한 것으로 파악된다. 현재는 일본 규슈(Kyushu) 공장에서 발광 소재를 생산하고 있으나 BCP(사업계속계획) 관점에서 생산기지를 확대할 필요성을 느끼고 있다.
청색은 TADF형 호스트, 도펀트 소재를 함께 개발하고 있으며 인광형까지 횡전개가 가능한 호스트 소재를 주목하고 있다.
또 투명 뱅크에서 블랙 뱅크로 전환될 가능성이 높아 기존 LCD용 블랙 매트릭스 생산에서 확립한 노하우를 활용해 OLED 패널용 블랙뱅크 소재를 개발하고 있다.

이데미츠코산, 청색으로 새로운 발광 방식 개발
이데미츠코산(Idemitsu Kosan)은 형광형 청색 소재로 새로운 발광 방식을 개발했고, 현재는 차세대 디스플레이를 위한 TADF형 개발을 추진하고 있다.
이데미츠코산은 발광 소재 뿐만 아니라 전자수송 소재와 정공수송 소재, 정공주입 소재 등 주변 소재까지 모두 공급할 수 있으며, 특히 일본과 한국‧중국 사업장에서 생산하는 형광형 청색 소재는 상당한 영향력을 확보하고 있다.
신기술은 발광층에 사용하는 기존 호스트 소재와 성질이 다른 호스트 소재를 함께 사용할 수 있는 것이 특징이다.
호스트 소재는 일반적으로 하나만 사용하나 이미 기존 기술로 형광형 청색 소재 성능이 한계에 도달한 상태이기 때문에 정공수송, 전자수송용으로 서로 다른 성질을 가진 호스트 소재를 적층시키는 방법을 고안함으로써 형광형의 강점인 수명을 더욱 향상시키고 효율도 함께 개선한 것으로 파악된다.
앞으로도 호스트 소재 최적화를 도모하는 한편, 새로운 방식을 적용한 도펀트 소재 등 주변 소재까지 일괄 개발할 계획이다.
청색 발광층 소재는 매커니즘상 높은 에너지를 보유할 필요가 있어 형광형이 계속 주류를 이룰 것으로 판단하고 신기술로 형광형 점유율을 확대하면서 TADF형 개발을 가속화할 방침이다.
적색, 녹색은 인광형도 채용되고 있으나 TADF형은 형광형으로도 인광형과 동일 수준의 발광효율을 실현할 수 있고 인광형보다 우수한 색재현성을 갖추었다는 점에서 TADF형을 주목하고 있다. 도레이(Toray)와 함께 개발하고 있으며 조기 상용화에 기대를 걸고 있다. (강윤화 책임기자: kyh@chemlocus.com)