OLED(Organic Light Emitting Diode)는 차세대 발광 소재를 둘러싼 개발 경쟁이 치열해지고 있다.
OLED 디스플레이는 광시야각, 고대비 특성을 갖추고 고속 화면전환이 가능한 점이 특징이며 LCD(Liquid Crystal Display)와 달리 백라이트가 필요 없어 얇고 가벼워 모바일 대응성이 우수한 것으로 평가된다.
또 플래스틱 기판을 이용하면 플렉서블(Flexible) 디스플레이로 생산할 수 있어 스마트폰, TV 뿐만 아니라 스마트워치 및 자동차용 디스플레이, 의료 분야 등 적용 범위가 확대되고 있다.
최근에는 AR(증강현실)·VR(가상현실) 채용이 증가하면서 메타버스, 생성형 AI(인공지능), GPU(그래픽 처리장치)와의 조합을 통한 다양한 가능성이 모색되고 있다.

인광‧TADF 개발 경쟁 “치열” 
글로벌 OLED 시장은 최근 패널 가동률 저하로 부진이 계속되고 있으나 관련기업들은 신소재 개발을 본격화하면서 스마트폰, TV를 잇는 새로운 수익원 창출에 박차를 가하고 있다.
OLED 패널은 한국·중국기업이 시장 대부분을 장악하고 있는 반면, 발광 소재나 양공·전자 캐리어 소재, 봉지재, 뱅크재, 타깃 소재, 터치센서 부품, 유리기판 등은 일본기업의 점유율이 더 높은 것으로 파악된다.
OLED 패널의 핵심은 발광 소재로 표시 성능, 발광효율에 차이를 만들어 배터리 지속시간 및 기기 수명을 좌우하고 있다.
다만, 최근 주류를 이루는 형광 소재는 전기에너지를 100% 빛으로 변환시키지 못하고 대부분 열로 방출하는 한계가 있어 OLED의 자발광 특성을 전부 활용하기 위해서는 100% 빛으로 변환 가능한 소재에 대한 연구개발(R&D)이 요구되고 있다..
인광 소재는 이론상 100% 변환이 가능하고 적색, 녹색은 이미 상용화된 반면, 청색은 에너지 및 수명 문제로 기술 난도가 극단적으로 높아 상용화하지 못하고 있다.
그러나 최근 청색 인광 소재 뿐만 아니라 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence: 열 활성화 지연 형광) 개발이 함께 이루어져 상용화 속도가 빨라질 것으로 기대된다.
TADF 청색 소재와 적·녹색 인광 소재를 이용하면 100% RGB(적·녹·청) 발광효율을 달성할 수 있어 스마트폰 배터리 지속시간 및 장수명화에 크게 기여할 것으로 예상된다.
100% 효율에는 도달하지 못해도 기존 형광 소재에 비해 높은 효율을 갖춘 신소재 및 신기술 개발도 추진되고 있어 최종제품의 스펙 다양화에 맞추어 발광 소재도 형태가 점차 다양해질 것으로 판단된다.

LG디스플레이, 1조원대 투자로 경쟁력 강화
LG디스플레이는 대규모 투자를 통해 사업 경쟁력과 미래 성장 기반을 강화할 계획이다.
LG디스플레이는 최근 1조3600억원대 주주배정 유상증자를 통해 △IT(정보기술), 모바일, 자동차용 등 중소형 OLED 사업 확대를 위한 시설투자 △대형·중형·소형 OLED 전분야 생산·운영 안정화를 위한 자금을 확보했다. 
중소형 OLED 설비 투자에 30%를 투입할 예정이며 수주형 사업을 지속 확대하고 경쟁력을 강화할 방침이다.
2024년에는 내구성과 성능이 뛰어난 탠덤(Tandem) 기술을 적용한 IT용 OLED 양산체제를 갖추고 2023년 하반기 증설한 모바일용 OLED 생산라인의 클린룸 및 IT 인프라에 투자해 모바일용 출하를 확대할 계획이다.
유상증자로 확보한 자금 일부는 자동차용 OLED 패널 생산라인 확장 관련 인프라와 노광장비, 검사기 등 신규 생산장비 도입에 사용한다.
자동차용 OLED 시장이 연평균 42% 이상 고성장할 것으로 예상되는 가운데, LG디스플레이는 설비투자를 통해 수요기업층을 확대하고 탠덤 OLED와 하이엔드 LCD를 망라하는 라인업·기술 경쟁력에서 우위를 지키는데 주력하고 있다.
OLED 시장은 점진적인 수요 회복과 함께 TV, 스마트폰, IT, 자동차 등에서도 비중이 확대되고 있다.
LG디스플레이는 OLED 사업 비중이 2022년 40%, 2023년 50%로 확대됐으며 2024년에는 60%를 상회할 것으로 전망하고 있다.
2024년 대형 OLED 출하물량과 수요기업 확대를 통해 중형 IT용 OLED 양산을 시작하고 소형 OLED 역시 증설한 생산능력을 기반으로 출하량을 확대할 것으로 예상된다.

삼성디스플레이, 2026년까지 8.6세대에 4조원 투자
중소형 OLED 강자인 삼성디스플레이는 2026년까지 4조원을 들여 IT용 8.6세대 OLED 설비에 투자한다.
삼성디스플레이는 디스플레이 불황 속에서도 OLED에 집중해 애플(Apple)에게 패널을 공급하며 2023년 영업이익이 5조5700억원을 기록했으며 3분기 컨퍼런스콜을 통해 태블릿PC와 노트북 등 IT 기기에 주로 채용되는 8.6세대 OLED 투자 및 신제품 개발과 기술 완성도 개선에 대한 계획을 밝힌 바 있다.
삼성디스플레이는 2023년 10월 XR(확장현실)용 사업 강화를 위해 약 2900억원을 들여 미국 이매진(eMagin)을 인수함으로써 차세대 디스플레이인 마이크로 OLED 시장에서 유리한 고지를 선점했다. 이매진은 XR용 마이크로 OLED 기술 특화기업으로 미군에도 마이크로 OLED를 공급하고 있다.
2023년 12월부터는 UHD 해상도 31.5형 QD-OLED 양산을  본격 시작했다.
삼성디스플레이는 QD 발광층에 초정밀 잉크젯 프린팅 기술을 적용해 잉크젯 노즐과 분사량을 최적화함으로써 픽셀 밀도를 140PPI까지 끌어올렸으며 신규 수요기업 확보를 통해 프리미엄 모니터 시장을 적극 공략해 모니터용 QD-OLED 출하량을 2022년 대비 2배 이상 확대할 방침이다.
2023년 하반기에는 BMW MINI와도 파트너십을 맺고 모빌리티에 최적화된 OLED를 시장에 소개했다. 플래스틱 사용을 최소화한 친환경 패널 구조와 무한대의 명암비로 완성한 트루 블랙 및 디자인 유연성 등을 강조한 것으로 파악된다.
삼성디스플레이는 라운드 OLED를 통해 자동차 시장 공세를 확대하고 있으며 모바일 분야에서 축적한 기술력을 바탕으로 경쟁력 있는 자동차용 디스플레이 솔루션을 공급할 방침이다.

JDI, eLEAF 중국공장 건설 추진
일본 디스플레이 생산기업들은 중국 투자를 본격화하고 있다.
JDI(Japan Display)는 2023년 eLEAP 기술을 공개하며 OLED 시장에서 크게 주목받았고 중국 패널 메이저 HKC와 라이선스화를 추진했으나 최종적으로 협약이 해소된 것으로 알려졌다.
이에 따라 최근 자체적으로 공장을 건설하는 방향으로 전환해 중국 안후이성(Anhui) 우후(Wuhu) 경제기술개발구와 협약(MOU)을 체결했으며 2개 공장을 건설하고 중국 제조장치 생산기업의 지원 아래 상업가동 계획을 구체화하고 있는 것으로 파악된다.
eLEAP는 국내기업이 RGB에 유기 소재 증착을 위해 메탈마스크를 사용하는 것과 달리 메탈마스크를 사용하지 않아 설비투자, 생산코스트, 신제품 개발비용을 대폭 절감할 수 있으며 메탈마스크 교환이 필요하지 않아 가동률을 비약적으로 끌어올리거나 장수명·고해상도·고정도 생산이 가능한 것으로 평가된다.
메탈마스크 대신 반도체와 마찬가지로 리소그래피 공정에서 화소를 형성하기 때문에 합성 석영 포토마스크 사용량이 늘어나지만 6세대 기판 기준 월평균 3만장을 생산하려면 매일 100회 교환·세정이 필요한 메탈마스크를 사용하지 않는 메리트가 상당한 것으로 알려졌다.
또 메탈마스크를 사용할 때 불가피한 휨 현상에 따른 위치 이탈 및 RGB 빛바램도 발생하지 않아 개구율을 개선할 수 있어 VR에 필요한 2000PPI 고화질 달성이 가능할 것으로 기대된다.
JDI는 스마트폰용 디스플레이 시장 철수를 결정했으나 뒤늦게 나선 OLED 사업에서 스마트워치용 판매가 증가하는 등 호조를 나타내고 있고 전체 매출 및 영업이익은 감소하는 가운데 OLED 사업만 예외적으로 흑자 전환함에 따라 eLEAP 조기 상업가동을 통해 영업이익 개선에 박차를 가할 계획이다.
샤프(Sharp)는 OLED와 LCD의 장점을 겸비한 자체발광 소재인 나노 LED 디스플레이를 개발하고 있다.
나노 LED 디스플레이는 발광층에 QD 소재를 이용해 QD 디스플레이의 최종형으로도 평가되며, OLED와 흡사한 구조로 양극과 음극 사이에 전자·홀 캐리어층이 존재하고 캐리어로 주입된 홀과 전자가 발광층에서 재결합해 발광하는 것으로 알려졌다.
또 LCD처럼 포토리소그래피를 이용하는 QD를 패터닝할 수 있으며 OLED가 중소형과 대형으로 나누어져 공정과 소재 스펙이 상이한데 반해 중소형부터 대형까지 폭넓게 대응 가능한 강점이 있다.
샤프는 2025년 출시를 목표로 조기 양산화를 계획하고 있으며 QD 시장에서 독점적인 공급능력을 보유한 쇼에이케미칼(Shoeichemical)과의 양호한 관계를 바탕으로 소재 개발 협력을 확대할 방침이다.

MCC, 2024년 저분자 도포형 양산 준비
발광 소재 분야에서는 일본 소재 생산기업들의 기술 개발 속도가 빨라지고 있다.
미츠비시케미칼(MCC: Mitsubishi Chemical)은 디스플레이 고해상도화에 대응하는 저분자계 소재의 강점과 뱅크 소재부터 발광층까지 망라하는 일관생산체제의 강점이 수요기업으로부터 높은 평가를 얻으면서 모니터 등 중소형 용도 사업화에 나서고 있다.
특히, 잉크젯 도포형 OLED 패널을 코스트 경쟁력이 우수한 차세대 디스플레이로 기대하고 있다.
고해상도 패널에 잉크젯을 적용하기 위해서는 RGB 서브 픽셀 사이즈가 작기 때문에 정확하게 뱅크 안에 토출해야 하는데 저분자 소재는 점도가 낮고 액체 방울을 소형화할 수 있어 잉크젯으로 정확하게 좁은 격벽 안에 집어넣을 수 있다.
RGB 증착은 마스크를 이용하기 때문에 소재 이용 효율이 낮고 코스트 측면에서 한계가 있으나 미츠비시케미칼은 필요한 부분에 필요한 양을 집어넣을 수 있는 잉크젯 기술을 보유해 효율이 높은 것으로 알려졌다.
도포형은 마스크 증착이 어려운 대형패널에도 사이즈에 상관없이 적용 가능하다는 강점도 지니고 있다.
미츠비시케미칼은 관련 소재까지 전부 공급하고 있으며 컬러레지스트 기술을 전용한 블랙뱅크재 및 유기합성기술을 활용한 정공 주입층·캐리어층, RGB 발광층까지 모두 라인업하고 있다.
전라인업을 직접 생산 가능해 수요기업에게 맞춘 소재 튜닝 및 일괄 솔루션을 통한 차별화가 가능하다.
도포형 발광 소재 역시 일부 패널 생산기업이 채용을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
미츠비시케미칼 그룹도 본격적인 채용에 대비해 규슈(Kyushu) 사업장에서 톤단위 생산이 가능하도록 양산능력을 확보했으며 먼저 의료용 등 하이엔드 모니터 및 노트북용 채용이 증가할 것으로 예상하고 있다.

SCC, 디스플레이 슬림화 타고 원편광판 확대
스미토모케미칼(SCC: Sumitomo Chemical)은 원편광판 채용이 증가하고 있다.
스미토모케미칼은 PVA(Polyvinyl Alchol) 편광자 및 액정 도포형 편광자 타입 원편광판, 저온경화 컬러레지스트, 도포형 발광소재 등 다양한 OLED 관련 소재를 공급하고 있다.
원편광판 사업은 하이엔드 스마트폰과 대형 TV 용도에서 강점이 있으며 PVA 편광자 타입은 수요기업의 니즈에 맞춘 치밀한 조정과 개발 속도 개선으로 점유율을 유지하고 있고, 액정 도포형 편광자 타입은 수축 및 탈색 등 PVA 편광자의 한계를 해결해 패널 베젤 슬림화, 베젤리스화, 초박형화에 기여한다.
이미 폴더블·웨어러블(Wearable) 디바이스 채용을 확보했으며 하이엔드 스마트폰과 태블릿으로 채용을 확대할 계획이다.
저온경화 컬러레지스트 사업은 AR·VR 디바이스용 초소형·초고해상도 OLED 디스플레이용을 공급하고 있으며 기존 컬러레지스트에 비해 저온에서 경화해 OLED층에 열손상을 가하지 않는 점이 강점이다.
COE 원편광판을 사용하지 않는 OLED 패널에 반사방지 기능을 부여하는 목적으로 컬러필터층에도 적용할 수 있다.
스미토모케미칼은 독자적인 색재를 구사해 발광 스펙트럼에 매칭되는 분광설계 솔루션으로 시장 개척 및 수요기업 획득에 주력할 방침이다. 
잉크젯 기술에 대응하는 고분자 도포형 발광 소재 시장도 개척하고 있다.
스미토모케미칼이 공급하는 발광 잉크는 공역계 고분자를 베이스로 전하 운반 기능도 부여해 층수가 적어도 기능이 발휘되며 잉크젯 횟수를 줄여 생산성이 높고 막질이 균일하며 안정적인 도막을 형성할 수 있다.
TV·모니터 중소형 패널용은 효율, 수명, 색순도, 전압 등 4가지 요소로 수요기업의 니즈에 대응 가능한 소재 개발을 완료했으며 현재 IT-OLED용 소재 개발 최종단계를 진행하고 있다.
2024년 수요기업의 채용과 2025년 양산 공급을 위해 개발 최종 폴리싱을 진행하는 동시에 오사카(Osaka) 공장에서 잉크 공급체제를 정비해 수요 확대에 대비할 방침이다.

호도가야, 한국 SFC 사업장 중요성 확대
호도가야화학(Hodogaya Chemical)은 한국 자회사 SFC를 통해 개발을 강화하고 있다.
호도가야화학은 복사기·프린터용 유기광전도체 기술을 베이스로 OLED용 캐리어 소재와 발광 소재를 생산하고 있다.
축적한 기술을 응용해 정공 캐리어 소재, 전자 캐리어 소재 사업화에 성공했으며 2010년 청색 형광 소재 글로벌 탑 메이저인 한국 SFC를 자회사화하고 정공 캐리어 소재, 전자 캐리어 소재, 발광 소재 등 주요 소재 3종을 공급하고 있다.
호도가야화학은 OLED 주요 소재 3종 라인업을 수요기업에게 세트로 제안·공급해 사업을 확대하고 있다.
또 한국 SFC와 호도가야화학한국, 쓰쿠바(Tsukuba) 연구소 등 한국-일본 개발체제를 활용해 수요기업의 니즈에 빠르게 대응 가능한 시스템을 확립했으며 한국 사업장들의 인사교류를 확대해 새로운 아이디어 창출을 자극하는 환경을 조성했다.
한국 사업장 2곳은 국내 패널 메이저에 대응하고 있으며 상하이(Shanghai)에도 판매기지를 건설해 한국기업을 뒤쫓는 중국기업에 대한 판매를 확대할 계획이다.
소형 스마트폰용 뿐만 아니라 OLED 적용 확대로 성장이 기대되는 태블릿, 노트북, 모니터 등 IT용 및 전기자동차(EV), XR 등 마이크로 OLED용 소재 판매에 주력해 OLED 소재 사업 성장에 박차를 가할 방침이다.
호도가야화학은 장기적인 성장에 대비해 차세대 기술 개발을 강화하고 있다.
SFC는 청색 인광 소재와 TADF 소재 개발을 추진하고 있으며 OLED 소재 분야에서 축적한 기술을 응용해 태양전지(PV)용 소재 등 디스플레이 이외의 신규 사업에 진출할 계획이다.

이데미츠코산, 한국법인 IAMK 역할에 기대
이데미츠코산(Idemitsu Kosan)은 국내 OLED 패널 수요기업 공략을 확대하고 있다.
이데미츠코산은 파주에 새로운 연구개발 사업장을 건설하고 최신 니즈에 대한 밀착도를 강화하고 있다.
특기인 형광형 청색 발광소재를 중심으로 글로벌 3개 사업장 공급체제를 활용해 시장 성장을 흡수할 계획이며 효율과 수명 모두 기존제품을 능가하는 적층발광층 보급과 하이스펙을 달성을 위한 TADF 소재 개발 등에도 주력할 방침이다.
이데미츠코산은 형광형 발광소재 시장에서 높은 점유율을 확보하고 있을 뿐만 아니라 전자 및 정공 캐리어 소재, 정공 주입재 등 다양한 소재 라인업을 보유하고 있어 공급제품을 조합해 다양한 솔루션을 제공할 수 있다는 점이 강점으로 평가된다.
이데미츠코산은 일본 오마에자키(Omaezaki), 한국 파주, 중국 청두(Chengdu) 공장에서 패널 생산기업들의 수요에 대응하고 있으며 2023년 3월 OLED 소재, 결정성 산화물 반도체, LiB 소재, 신규 농약 등 고부가가치 소재 첨단물질 분야의 R&D 및 마케팅 기능을 담당하는 신규법인 이데미츠어드밴스트머티리얼즈코리아(IAMK)를 설립했다.
일본 치바(Chiba)와 스위스를 잇는 3번째 OLED R&D 기지이며 신규법인 설립을 통해 국내 글로벌 메이저 및 학계와의 연계를 한층 강화하고 수요기업의 니즈를 적확하게 파악해 개발 가속화 및 마케팅 체제 강화를 추진하고 있다.
스마트폰용 및 대형 TV용 채용실적을 확보했고 앞으로 성장이 기대되는 태블릿, 노트북 등 중형 디스플레이 채용을 확대할 방침이다.
기존제품의 성능 개선은 물론 신규 개발한 적층발광층 보급 확대를 추진할 계획이다. 신기술은 2종류의 청색 소재를 적층한 신구조를 적용해 기존 형광 발광 기술 대비 높은 발광효율과 장수명화를 동시에 달성한 것으로 평가된다.
이데미츠코산은 앞으로 도레이(Toray)와 공동개발한 TADF 소재 조기 사업화에도 나설 것으로 알려졌다.

 
NSCM, 2025년 하이엔드용 TADF 실장
NSCM(NIppon Steel Chemical & Material)은 차세대 청색 소재 사업화를 앞당길 계획이다.
NSCM은 점유율이 높은 인광 녹색 호스트 소재의 발광효율, 수명 등을 개선해 장기적인 성장이 예상되는 각종 OLED 디바이스 시장의 수요를 흡수할 계획이다.
규슈 사업장에서 한국과 중국 패널 생산기업에게 공급하는 현행 공급체제 뿐만 아니라 현지기업과의 파트너십을 통한 판로 확대도 검토하고 있으며 TADF 등 차세대 소재 시장 형성 초기에 진출하기 위해 개발에 속도를 내는 것으로 알려졌다.
NSCM은 2000년대에 형광 소재 대비 고효율인 인광 적·녹색 호스트 소재를 최초로 상용화했다.
LumiAce 브랜드로 발광 소재를 공급해 스마트폰, 태블릿, 노트북용 채용실적을 쌓아왔으며, 특히 호스트 소재는 분자설계부터 제조기술까지 오랫동안 노하우를 축적했다.
디스플레이 시장은 최근 1년 동안 수요가 감소하면서 사업환경이 악화됐으나 중장기적으로는 스마트폰 등 IT 기기용을 중심으로 성장할 것으로 예상되고 있으며 대형 OLED TV 보급 확대에도 기대가 모이고 있다.
한국, 중국에서 소재 국산화 트렌드가 확대되는 가운데 NSCM은 차별화 포인트 유지를 중요하게 판단하고 증착 방식에서 사용하는 발광 소재를 대상으로 수요기업의 활발한 모델 갱신에 따른 새로운 요구 스펙에 대응하는 신규 그레이드 개발에 나섰으며 BCP(사업계속계획)를 의식한 라이선스 생산 등 현지 생산기업과의 파트너십 가능성을 모색하고 있다.
청색 발광 소재는 TADF를 활용한 비약적인 고효율화 등이 기대되고 있으며 빠르면 2025년 후반 일부 하이엔드 라인업 실장이 가능할 것으로 예상된다.
NSCM은 독자 기술로 개발을 추진해온 청색 호스트 소재의 조기 사업화를 목표하면서 인광 청색 호스트 소재 사업도 고려해 차세대 청색 소재 시장에서 위상을 강화할 방침이다. (윤우성 기자: yys@chemlocus.com)