"미래 디스플레이 시장 주도권, IJP 기술에 달려"

전문가들, 'IMID 비즈니스 포럼'서 차세대 핵심 기술로 입모아

유기발광다이오드(OLED)의 진공증착 공정은 한계를 맞이하고 있다. 패널 업계는 잉크젯 프린팅(IJP) 공정으로의 전환을 노력 중이나 재료의 물성확보, 정확도 등의 문제로 고심이 깊다. 반면, 미니 발광다이오드(Mini LED)는 이미 공급망이 준비된 상황이다. 2022년까지 프리미엄 TV 시장에서는 Mini LED가 두각을 드러낼 것으로 보인다. - 김영우 SK증권 연구원.

현재 유기발광다이오드(OLED) TV는 증착 방식으로 양산되고 있으나 15층 이상의 적층 구조로 인해 공정이 복잡하다는 단점이 있다. 이는 퀀텀닷-유기발광다이오드(QD-OLED) 역시 마찬가지다. 잉크젯 프린팅 공정은 용액을 이용해 공정을 단순화할 수 있는 기술로, 재료사용 효율이 굉장히 높다는 장점이 있다. - 김준호 한국 머크 박사.

잉크젯 프린팅 기술은 다양한 디스플레이 공정에 성공적으로 적용되고 있다. 이미 OLED의 박막봉지(TFE)에 적용 중이며, 이후에는 TV·모니터·노트북용 RGB OLED부터 QD-OLED, Micro LED, 퀀텀닷나노발광다이오드(QNED)에도 적용이 예상된다. 잉크젯 프린팅 기술의 해상도가 500ppi 이상까지 올라가면 적용 분야는 더욱 확대될 것이다. - 김석순 유니젯 대표이사.

중국은 선진 디스플레이의 생산능력을 확보하기 위해 플렉시블 유기발광다이오드(Flexible OLED)와 잉크젯 프린팅, Micro LED 개발에 집중하고 있다. 나아가 중국 정부는 디스플레이 시장 육성을 위해 패널 및 세트 기업이 하이엔드 시장에서 성장할 수 있도록 유도, 기업 육성을 위해서도 국내 기업의 인수합병과 해외 연구개발 기관 설립 등 협력 플랫폼의 공동 구축을 장려하고 있다.  - 후춘밍 중국 광학광전자 액정분회(CODA) 부비서장.

국내외 디스플레이 관련 전문가들이 지난 5일부터 한국디스플레이산업협회(KDIA) 주최로 개최 중인 'IMID 2020 비즈니스 포럼'에서 미래 디스플레이 산업을 주도할 핵심 기술 중 하나로 '잉크젯 프린팅'을 꼽았다.

잉크젯 프린팅 기술은 종이에 잉크를 뿌려 인쇄하는 것처럼 디스플레이 패널을 생산하는 방식을 말한다. 이는 현재 삼성디스플레이와 LG디스플레이가 OLED 제조과정에 사용 중인 진공증착 공정과 비교해 재료사용 효율이 높고, 부품·소재 사용을 크게 절감할 수 있는 대안으로 꼽힌다.

김영우 SK증권 연구원은 이날 포럼에서 "과거부터 지금까지 디스플레이 시장은 대형화와 고해상도가 가능한 기술(PDP, LCD, LED)이 성공해왔고, 특히 TV 시장에서는 대형화와 고해상도가 시장의 성장을 견인해왔다"며 "OLED나 Micro LED나 65인치 이상에서 경쟁력을 갖추지 못하면 시장 성장에는 한계를 맞이할 수밖에 없다"고 지적했다.

삼성전자의 마이크로 발광다이오드 디스플레이 '더 월'. (사진=삼성전자)

이어 "눈여겨봐야 할 부분은 퀀텀닷 기술 기반의 Mini LED TV를 공개(CES 2020)한 중국 TCL과 잉크젯 프린팅 기술 확보를 위해 최근 일본 JOLED에 대한 투자계획을 밝힌 CSOT(TCL의 자회사)의 움직임"이라며 "이는 디스플레이의 대형화가 더 중요하다고 판단한 것으로, Mini LED와 Micro LED에 국한되지 않고 잉크젯 프린팅 기술이 잘될 수 있을 때에는 오히려 잉크젯 기반 디스플레이가 더욱 성장할 수 있다는 기대감이 든다"고 전했다.

나아가 "Micro LED가 OLED, QD-OLED, QNED와 경쟁하기 위해서는 전사 문제를 해결해야 하고, 고해상도화(4K→8K)에 있어서도 Micro LED의 칩셋 수 증가로 인한 원가절감이 필요해 성장이 지연될 수밖에 없다"며 "에너지 효율 측면에서도 전기차 시장이 급증하는 2023년에는 에너지 라벨 제도의 변화가 예상, OLED나 QD-OLED나 청색 소자의 한계(에너지 효율)로 인한 이슈가 있어 결국 당분간은 Mini LED의 효용이 늘어날 수밖에 없다고 본다"고 덧붙였다.

실제로 국내외 디스플레이 업계에 따르면 CSOT는 이르면 내년부터 잉크젯 프린팅 공정 기술을 적용한 초대형 생산라인의 가동에 돌입할 예정이다. 나아가 2023년에는 JOLED와 협력해 추가 잉크젯 프린팅 생산라인도 완공할 것으로 알려졌다. 이와 관련해 JOLED는 이미 잉크젯 프린팅 공정을 통해 21.6인치 크기의 OLED 디스플레이를 양산한 전례가 있다.

김준호 한국 머크 박사는 이에 대해 "현재의 OLED TV(LG디스플레이의 WOLED 기술)는 진공증착 공정에서 블루, 레드, 엘로우, 그린을 순서대로 쌓아 백색광을 만들고, 이후 컬러필터를 통해 픽셀(RGB)을 구현하는 구조로, 안정적으로 생산되고 있으나 15층 이상으로 많은 층을 올리고 공정이 복잡하다는 게 단점"이라며 "QD-OLED 역시 블루 OLED를 적층한 다음 그린·레드 퀀텀닷 픽셀 컬러 컨버터를 이용하는 구조로 공정이 복잡하다. 그러나 잉크젯 프린팅 기술을 이용하면 용액 공정을 이용해 픽셀 패턴을 하기 때문에 공정을 단순화할 수 있다"고 설명했다.

이어 "잉크젯 프린팅 기술은 RGB(레드·그린·블루)를 인쇄할 때 미리 뱅크(잉크를 가두는 별도 공간)를 통해 픽셀을 만들어 혼색 위험이 없고, 용액 공정을 활용하면 재료사용 효율도 굉장히 높아 현재로썬 유일한 대면적 RGB 패턴 기술로 보여진다"며 "관건은 고해상도 구현을 위해 개구율(빛이 나올 수 있는 면적비)을 높이고, 픽셀 사이즈를 키우기 위한 전면 발광(Top Emission)의 도입이 필요한 데 공진 두께에 따라 소자가 민감하게 반응하는 만큼 얼마나 잉크를 균일하게 성막(코팅)할 수 있느냐가 포인트"라고 덧붙였다.

LG전자의 'LG 시그니처 올레드 TV R'. (사진=LG전자)

김석순 유니젯 대표이사는 이와 관련 "잉크젯 프린팅 기술은 다양한 디스플레이 공정에 성공적으로 적용되고 있고, 이미 OLED의 박막 봉지에 적용 중"이라며 "앞으로 TV·모니터·노트북용 RGB OLED부터 QD-OLED, Micro LED, 퀀텀닷나노발광다이오드(QNED)에도 적용이 예상된다. 잉크젯 프린팅 기술의 해상도가 500ppi 이상까지 올라가면 적용 분야는 더욱 확대될 것"이라고 잉크젯 프린팅 기술의 개발 동향을 전했다.

또 "일례로 잉크젯 프린팅 기술을 활용한 폴리머(고분자) OLED는 이미 JDI(2019년 21.6인치 모니터 출시)와 AUO(올해 양산 예정), CSOT(내년 양산 준비)가 준비를 하고 있다"며 "다만, OLED와 QD-OLED에 이를 적용할 경우, 소재의 특성이 저하되는 한계와 잉크젯 프린터가 재료를 젯팅(분사)할 때 노즐 간 간섭이 발생하는 문제가 있어 이를 개선할 수 있는 방안이 연구·개발되는 상황"이라고 설명했다.

이런 가운데 중국 정부와 자국 디스플레이 산업 육성을 위해 다양한 전략을 수립하는 CODA가 이번 포럼에서 중국의 잉크젯 프린팅 기술 도입 계획을 밝혀 눈길을 끌었다.

지난해 서울 노보텔 앰버서더 호텔에서 열린 '2019 OLED KOREA' 컨퍼런스 현장에서 JOLED가 밝힌 잉크젯 프린팅 OLED 생산계획. (사진=지디넷코리아)

후춘밍 CODA 부비서장은 "중국은 앞으로 대형 디스플레이 시장에서는 프린팅 기술을 기반으로 플렉시블 OLED 기술을 구축할 계획"이라며 "중국은 디스플레이 산업 공급망에서 프린팅 및 Micro LED 기술을 도입해 대규모 산업화 달성에 앞장설 계획을 갖고 있다. 산·학·연 통합 혁신 사슬 구축을 추진해 제조업혁신센터를 중심으로 원천기술 혁신의 산업화를 가속화하고, 사회자본이 기초 연구 분야에 투입될 수 있도록 유도할 방침"이라고 강조했다.

또 "중국 디스플레이 시장의 지위는 꾸준히 향상해 중국 패널 기업들이 (글로벌 시장의) 상위권에 진입, 올해 상반기 중국 패널 기업의 생산 규모는 약 281억달러로 전 세계 시장의 28% 이상의 점유율을 기록했다"며 "앞으로 중국은 플렉시블 OLED 기술 개발에 주력해 중소형 시장에서는 시장 점유율을 확보해 기술 대체의 수동적인 상황을 방지하고, 중대형 시장에서는 세트 기업과 공동으로 플렉시블 OLED가 적용된 제품화와 상용화를 도모할 계획"이라고 덧붙였다.