OFweek: 2025-02-10
https://display.ofweek.com/2025-02/ART-230001-8420-30656684.html
OLED 산업의 전방 산업 분야는 장비 공정(에칭, 현상, 코팅, 봉합 등), 소재 생산(OLED 종단 소재,
기판, 전극 등), 그리고 조립 부품(구동 IC, 회로 기판, 수동
소자 등)을 포함하는 산업 분야임. 본 산업은 OLED 패널의 생산, 패널 조립 및 모듈 조립 분야를 가리킴. 후방 산업 분야는 디스플레이 단말장치 및 기타 응용제품 시장을 포함하며, 최근
빠르게 성장하고 있는 OLED TV, 웨어러블 기기, 컴퓨터용
모니터, 자동차용 디스플레이 등이 포함됨.
디스플레이 산업체인에서 OLED 전방
장비 산업 분야는 약 35%를 차지하고 있음. 이 장비 분야는
공정에 따라 크게 세 부분으로 나눌 수 있음. 첫째, 전단 Array 기판 공정, 둘째, 중단 Cell 전면 공정, 셋째, 후단 Module 모듈 공정임. 각 단계의 장비 투자 비율은 대략 7:2.5:0.5임. 이와 더불어 검사 장비는 전체 공정에 걸쳐 모두
사용됨.
백플레이트 Array 공정은
복잡하며, TFT 기판을 생산함
OLED 제조의
초기 단계에서 구동 기판의 생산은 매우 중요한 부분임. 기판 공정은 막 형성, 노광 및 에칭을 포함하며, 이를 통해 기판에 다양한 재료의 막을
쌓아 LTPS 구동 회로를 구성함. 이 회로는 발광 소자에
필요한 점등 신호와 안정적인 전원을 제공하게 됨.
구동 백플레이트의 Array 공정은
마이크로 단위의 정밀 공정과 전기적 성능 지표의 엄격한 일관성 요구로 인해 높은 기술력이 요구되는데, 이는
다양한 복잡한 형태의 막을 다층으로 집성하기 때문임. 백플레이트
Array 공정, 즉 TFT 백플레이트 공정은
코팅, 노광, 에칭으로 나뉘는 세 가지 주요 핵심 공정으로
구성됨.
첫째, 코팅 공정은 코팅
장비를 이용하여 물리적 또는 화학적 방법으로 특정 재료를 유리 기판 위에 증착시키는 과정임. 노출 공정은
광학적 조명을 통해 마스크 위의 패턴을 감광재료를 이용해 코팅된 기판 위로 전사시키는 과정임. 에칭
공정은 화학적 또는 물리적 방법을 사용하여 감광재료로 덮이지 않은 영역 아래의 막층을 제거하고, 최종적으로
감광재료를 세척하여 원하는 패턴을 가진 막층을 구현내는 과정임. 이 공정에서 코팅기, 노광기, 현상기, 에칭기
등의 장비가 사용됨.
코팅 장비는PECVD(화학
기상 증착)와 SPUTTER(고수준 에너지 입자 충격) 두 가지로 나뉨. 비금속층막의 코팅은 PECVD를 통해 구현할 수 있으며, 이 기술은 마이크로파 또는 무선
주파수를 사용하여 박막 원자를 포함한 가스를 플라즈마 상태로 전환시킴. 플라즈마는 화학적 활성도가 높아
반응이 용이하며, 기판 위에 원하는 박막을 형성시킬 수 있음. 금속층
박막의 코팅은 SPUTTER 기술을 사용하여 고에너지 입자가 타겟 재료를 충격하여 타겟 재료의 입자가
떨어져 나와 기판 표면에 부착되어 금속 박막을 형성시킴.
둘째, 노광 장비는 코팅
공정이 완료된 후에 사용하며, 패널 위에 감광재를 코팅한 후 광학적 조명을 이용해 마스크의 패턴을 포토레지스트를
통해 코팅된 기판 위로 전사시키는 장비임.
셋째, 에칭 장비는 에칭 공정에 대응하며, 기판
위에서 포토레지스트로 덮이지 않은 부분의 박막층을 제거하여 특정 패턴을 가진 박막층만 남기는 역할을 함.
넷째, 박리 장비는 에칭이
완료된 패널을 처리하는 데 사용되며, 남아있는 포토레지스트를 제거하여 Array 패턴이 형성된 TFT 기판을 완성함.
Array 공정 기술은
기술 난이도가 높아서 아직 중국 업체들은 이 분야에 취약하나 이를 극복하기 위해 노력하고 있음. 현재
이 기술의 핵심 장비는 주로 일본과 미국의 반도체 장비 공급업체인 ULVAC, 도쿄일렉트론(东京电子), AKT(어플라이드
머티어리얼즈의 자회사), 니콘, 캐논 등이 독점하고 있음. 중국내 관련 장비 기술은 상대적으로 뒤처져 있으며, 대부분 수입에
의존하고 있어 중국 국산화 수준이 높지 않은 상황임.
전면 플레이트 셀(Cell) 공정은
주로 증착 및 봉지화(encapsulation) 공정으로 이루어져 있으며, 증착 장비는 OLED의 핵심 장비임.
전면 플레이트의 주요 장비에는 증착기와 캡술화 장비 등이 있음. 이 단계 공정 프로세스는 고정밀 금속 마스크(FMM)를 사용하여
유기 발광 재료와 음극 재료를 백플레이트 위에 증착시키고, 구동 회로와 결합하여 발광 소자를 형성하는
과정임. 이후 무산소 조건에서 봉지화를 진행하여 소자를 보호하게 됨.
증착의 정밀한 정렬과 캡슐의 기밀성 확보는 전면 플레이트 공정에서 가장 핵심적인 기술임.
세정 장비는 주로 TFT 기판
증착 전의 청정화 작업에 사용됨. 캡슐화 장비: 증착 과정이
끝난 후, LTPS 기판을 캡슐화 구역으로 이동시켜 진공 상태에서 고효율의 수증기 차단 유리 접착제를
사용하여 기판과 커버를 밀착시킴.
증착 장비는 OLED 생산
공정에서 가장 핵심적인 장비로, 일본 캐논 토키(Canon
Tokki)가 시장을 독점해왔으나, 최근 중국 회사인 Jilin
OLED Material Tech (아오라이더, 奥来德)가 증발원(증착소스, evaporation source) 분야에서 기술 개발에 성공하여 외국 독점을 깨뜨렸음.
OLED 제조 과정에서
증착 장비는 제품의 수율과 품질에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 장비임. 현재 주류 증착 기술은
진공 증착과 잉크젯 프린팅 두 가지 방법임.
중소형 패널의 대량 생산에서는 진공 증착 기술이 주류 기술임. 이 기술의 작동 원리는 진공 상태에서 유기 발광 재료를 가열하여 증발시킨 후 기판 위에 증착시켜 원하는 박막
재료를 형성하는 것으로, 이 과정은 진공 코팅이라고 불림.
진공 증착 장비의 진공 챔버 내부에는 여러 개의 증발원이 장착되어 있으며, 이 증발원들은 좌우로 이동할 수 있어 유기 재료를 가열하고 증발시켜 기판 위에 박막을 형성하는 데 사용됨.
OLED 증착기는
크게 증발원, 진공 챔버, 진공 배기 시스템, 제어 시스템, 기판 고정 장치 등으로 구성됨. 이 중 증발원은 증착 장비의 핵심으로, 박막의 두께, 균일성 및 제품의 수율에 결정적인 영향을 미침.
현재 중국에서 OLED 증착기는
아직 대량 생산이 이루어지지 않아 이 분야의 수요는 주로 외국에서 수입에 의존하고 있음. 전 세계적으로 OLED 증착기의 주요 제조사에는 일본의 캐논 토키(Canon Tokki), 한국의 Sunic System, 미국의 RGB Micro 등임. 세계 최대의 OLED 증착기 제조업체인 일본 캐논 토키의 2023년 현재 시장 점유율은 81.82%에 달하며, 스마트폰 제조사인 애플과 협력 관계를 구축하고 있음.
중국 시장에서는 중국 현지 기업들은 주로 중소형 OLED 증착기의 연구 개발 및 생산에 집중하고 있으며, 지린 아오라이더(奥来德)와 BOE(京东方) 등이 이
시장에서 경쟁하고 있음. 특히 지린 아오라이더는 중국 최초로 외국 업체의 기술 독점을 깨뜨리고 증발원
장비를 성공적으로 개발 및 생산을 시작했으며, 소형 증착기 및 실리콘베이스 OLED 증착기 등 장비 분야로도 사업을 확장하고 있음.
모듈 공정은 기술적 장벽이 상대적으로 낮아 중국 국산화 비율이 높은
편
모듈 공정에서는 캡슐화가 완료된 패널을 최종 제품 크기로 절단한 후, 편광판 부착, 제어 회로 및 칩 결합 등의 공정을 거침. 이후 노화 테스트와 제품 포장을 진행하여 최종 제품을 고객에게 전달하게 됨.
모듈 공정의 기술적 난이도는 상대적으로 낮은 편이며, 이 중 바인딩(binding)과 접합(lamination)이 해당 공정의 핵심임.
바인딩 장비는 주로 열압 기술을 사용하는 TAB(TFOG), COG, FOG 장비와 ACF(Anisotropic
Conductive Film) 부착기로 구성됨. COG 장비는 IC 칩과 디스플레이 모듈의 유리를 결합하는 데 사용됩니다. FOG 장비는
주로 터치 및 디스플레이 모듈에서 FPC(Flexible Printed Circuit)와 유리 또는
필름을 결합하는 작업에 사용됨.
접합 장비를 살펴보면, OCA(Optically
Clear Adhesive) 전자동 접합 장비와 편광판 접합 장비가 포함됨. OCA 전자동
접합 장비는 상하부 공급, 정렬 및 소프트-하드/소프트-소프트 접합 공정을 자동으로 완료할 수 있음. 이 장비는 TP와 LCM, CG 및
센서 등 OCA를 매개체로 사용하는 접합 공정에 널리 사용됨. 편광판
접합 장비는 편광판 부착 공정에 특화된 장비임.
모듈 공정에 사용되는 장비 분야에서 중국산 장비의 수입 대체율이 상대적으로
높으며, 일부 중국산 전자동 디스플레이 모듈 장비의 기술 및 제조 수준은 세계적 선진 기술에 근접하여
현재 주류 모듈 생산 공정의 요구 수준을 완벽히 충족할 수 있음.
중국 국내 기업의 부상과 발전에 따라,
중국의 고급 전자동 모듈 장비 시장에서 외국 장비의 독점적 지위가 점차 깨지고 있으며, 수입
대체가 가속화되고 있음. 업계 내 대형 모듈 제조사들도 중국 국산 장비의 구매 비율을 높이고 있음.
인딩 장비 공급업체를 살펴보면, 한국의 ATS, SFA, Finetek가 주요 업체이며, 중국 내에서는 톈통지청(天通吉成), 렌더장비(联得装备), 신산리(鑫三力), 지인(集银) 등이 점차
기술을 따라잡고 있음. 접합 장비의 주요 공급업체로는 한국의
SHINDO, TOPTEC, LDK가 있으며, 중국 내 최대 공급업체는 렌더장비(联得装备)임. OLED 모듈 공장의 확장에 따라 바인딩 및 접합 장비의 중국 국산화율은 더욱 높아질 것으로 예상됨.
검사는 세 가지 주요 공정 전반에 걸쳐 이루어지며, AOI(Automated Optical Inspection) 검사가 널리 활용됨
OLED 제조의 Array공정, Cell공정,
Module공정 세 단계 전반에 걸쳐 검사는 필수적인 단계임. 이 중 Array 공정에서 장비의 정밀도 요구가 가장 높으며, Cell 및 Module 공정에서 요구되는 기술적 난이도는 상대적으로 낮음.
검사 장비는 디스플레이 소자에 대해 디스플레이, 터치, 광학, 신호, 전기적 성능 등 다양한 기능 검사를 수행하여 생산 공정의 안정성과 신뢰성을 보장하는 역할을 수행함. 이 검사를 통해 소자가 합격 제품인지, 시각적 결함이 있는지, 해상도가 선명한지, 균열, 먼지
또는 이물질이 있는지, 칩 위치 및 회로가 정상인지, 그리고
수명이 기준에 부합하는지 등을 판단하여 전체 생산라인의 수율을 높일 수 있음.
머신 비전(MV) 원리에
기반한 AOI(Automated Optical Inspection) 검사가 패널 검사 산업에서 널리
사용되면서 패널 검사 장비에 대한 시장 수요가 증가하고 있음. OLED 검사 장비는 주로 AOI 광학 검사 장비, 신호 검사 장비, 노화 검사 장비로 구성되며, 이 중 AOI 검사 장비는 세 가지 제조 단계를 전체 공정에 걸쳐 사용됨.
검사 장비 분야에서 Array 공정
단계에 사용되는 주요 장비 공급업체는 Orbotech, HBT, 크리스탈리테크(晶彩科), Chroma(致茂电子), 장외 기업인
중다오광디안(中导光电) 등이 있으며, 이 중 이스라엘 기업인 Orbotech는 업계의 기술 선도 기업임.
Cell 공정 단계의
장비 공급업체는 타이완 JAHWA(均豪), Utech(由田新技), Chroma(致茂电子) 등이 있으며, Module 공정 단계의 중국내 공급업체는 Jingce(精测电子)가 대표적임.
OLED 산업의 향후 발전 추세
OLED 시장은
광범위한 최종 응용 시장과 국가 정책의 강력한 지원으로 인해 성장을 거듭하고 있으며, 최종 장비의 빠른
업데이트 및 반복을 통해 시장 규모가 꾸준히 확대되고 있음.
OLED 패널의
원가 구성에서 장비 비중이 35%로 가장 높으며, 이 분야의
기술적 장벽도 가장 높음. 유기 재료 비중은 23%이며, 그 다음으로 인건비(9%), PCB(7%), 드라이버 IC(7%), 유리 기판(6%) 등 순서임.
Trendforce 데이터에
따르면, 2023년 7월 기준 중국의 OLED 디스플레이 생산능력은 전 세계 시장에서 43.7%를 차지하며, 한국은 54.9%를 차지하고 있음.
5년 전 중국의 OLED 디스플레이 생산능력은 전 세계시장의 10% 미만이었으나, 현재는 한국과의 시장 점유율 격차가 약 10% 포인트 수준으로 좁혀졌음.
