OLED Mask 시장은 5년간 연평균 성장률 26%씩 성장할 전망

- Omdia에 따르면 OLED Mask 시장의 규모는 2021년 기준 약 5,000억원 규모로 추정

- 2021년 ~ 2025년까지 FMM 시장은 연평균 성장률 28%, OMM 시장은 13%로 각각 성장할 전망 

- FMM은 일본 Dai Nippon Printing(DNP)이 독점중. 일본 Toppan Printing, 국내 풍원정밀 등도 기술 보유 

- OMM은 풍원정밀, 핌스, 세우인코퍼레이션이 양산 공급 중이며, 에프엔에스테크 등도 개발 중 

국내 업체들의 OLED Mask 기술 개발 가속화. 국산화율 점진적 증가 예상

- 현재 DNP의 FMM 영업이익률은 약 50%로 추정될 만큼 FMM의 기술 진입 장벽이 높은 고부가가치 제품

- 2019년 시작된 ‘국산화 트렌드’ 이후 국내 업체들의 FMM 기술 개발 가속화 

- 2022년은 FMM의 국산화에 성공하는 해가 될 전망. OLED Mask 시장 내 국내 업체들의 점유율 확대 예상 

FMM: 인바의 두께, 인장력, 위치 정밀도 등 모든 것이 조화를 이루어야 하는 기술 요구

- FMM은 발광층의 R,G,B 화소별 증착에 사용되는 마스크이므로, 화소 크기와 개수만큼의 미세한 구멍들로 형성

- FMM을 만들 때 사용되는 Invar의 두께는 15~30μm 수준이며, 수백만 ~ 수천만 개의 구멍들로 구성 

- FMM은 구멍 크기의 균일도, Invar의 두께, TFT 기판과 FMM의 배치 정밀도, Taper angle 등이 중요 

- FMM은 고객사의 OLED 증착 공정 수율에 큰 영향을 미치며, 수천만 개의 구멍들의 1μm 이내의 오차가 요구됨 

면적기준 2021년 LCD 패널 점유율은 중국 53% (BOE 34%, CSOT 19%), 대만 28% (Innolux 15%, AUO 13%), 한국 19% (LGD 16%, SDC 3%)로 예상된다. 특히 중국 패널업체 중심으로 생산능력 확대가 지속되고 있는 10.5세대 LCD 패널 생산능력은 2024년까지 연평균 +13.7% 증가될 전망이다 (2022E +16.2%, 2023E +13.2%, 2024E +11.6%). 따라서 글로벌 LCD 패널 시장의 절반 이상을 차지하고 있는 중국업체들의 가격 협상력과 결정권은 더욱 높아질 것으로 예상된다.

PI(Polyimide) 는 내열성이 뛰어나고 금속에 필적하는 강도를 가진 소재로 이를 필름 형태로 제조한 것이 PI 필름 이다. PI 필름은 PI 첨단소재 Kaneka, Taimide, Dupont 등의 업체가 과점화 하고 있으며 PI첨단소재의 시장 점유율이 약 30% 이상으로 가장 높게 유지되고 있다. FPCB 산업뿐만 아니라 방열시트 산업공정용, 2 차전지 배터리 절연용 디스플레이용 등으로도 적용처가 지속 확대되고 있다. 

방열시트는 PI 필름을 고온 처리 후 흑연화하는 방식으로 제조 하며 전자기기 내열을 여러 방향으로 분산시켜 고장이나 폭발과 같은 사고를 예방하는 기능을 수행한다. 특히 방열시트의 수요는 전자기기의 경박단소화로 인한 발열 현상 심화에 따라 지속 증가중에 있다. 

또한 PI 소재는 높은 내열성을 필요로 하는 전기차 용으로도 적용이 확대되고 있다. PI 필름은 최근 전기차 배터리 절연용 테이프로 사용되며 각형 , 원통형 , 파우치형 등 배터리 종류에 상관없이 모두 적용 되고 있어 향후 전기차 배터리 절연용 시장이 PI 필름 업체의 핵심 성장 동력이 될 것으로 전망한다. 실제로 PI 첨단소재의 전기차 배터리 절 연 용 PI 필름의 매출액 은 2020 년 약 220 억원 에서 2021 년 332 억원으로 +51 %YoY 의 성장이 예상 된다. 이 같은 전기차 배터리용 PI 필름의 고성장 추세에 맞춰 PI 첨단소재는 지난 4 월 배터리용 PI 필름의 증설 계획을 발표하기도 했으며 향후 전기차용 PI 필름의 Capa 를 지속 늘려갈 것으로 예상된다.

한편 PI 는 필름이 아닌 액상 형태의 PI 바니쉬 (PI Varnish) 로도 사용된다 PI 바니쉬는 본래 flexible OLED 패널 공정에서 유리기판에 도포 되어 PI 기판을 형성하기 위해 사용된다. Flexible OLED 패널용 PI 바니쉬는 일본의 UBE 와 Kaneka 가 과점하고 있으며 PI 첨단소재는 PI 바니쉬를 flexible OLED 패널용이 아닌 전기차용으로 공급 중에 있다. 전기차 모터에 사용되는 에나멜 전선 케이블을 코팅하는 소재로 적용되고 있으며 내열성이 뛰어난 PI 소재의 특성상 앞으로도 전기차 내 적용처가 확대될 것으로 전망 된다

QD소재에는 본래 카드뮴 이라는 금속 물질이 주원료로 사용되었으나 카드뮴은 중금속이 들어간 독성물질로 인체와 환경에 매우 유해하다 과거에 일본 Sony 도 Q LED TV 를 출시했으나 유해한 카드뮴으로 인해 1 년 만에 해당 제품을 철수했다. 이후 삼성이 2015 년에 세계 최초로 非카드뮴 QD 기술을 개발했고 현재는 대부분 인듐 기반의 QD를 생산 한다 삼성은 美 QD 업체인 QD 비전을 약 830 억원에 인수하는 등 적극적인 투자를 단행해오고 있으며 QD 의 안정적인 특성 등을 고려하면 당분간 삼성의 대형 패널은 QD 중심의 기술에 집중할 것으로 전망된다

OLED 보조층(공통층)들인 정공주입(HIL; Hole Injection Layer) 정공수송층 (HTL; Hole Transport Layer), 전자주입층 (EIL; Electron Injection Layer), 전자수송층 (ETL; Electron Transport Layer) 은 이름 그대로 양극을 통해 정공이 주입 (HIL) 되어 정공을 발광층으로 이동 (HTL) 시키거나 전자가 주입 (EIL) 되어 전자를 발광층으로 이동시키는 역할들을 수행 한다.

보통 반도체에서는 전자가 정공보다 이동 속도가 빠르지만 반대로 OLED 에서는 정공의 이동 속도가 전자 보다 더 빨라 전하 이동도의 불균형 으로 인해 OLED 발광 효율 이 감소될 수 있다 따라서  정공수송층 (HTL)의 두께를 전자수송층 (ETL)의 대비 약 2배 더 두껍게 만들어 OLED 발광 효율을 개선 시킨다.

해외 업체들이 독과점 하고 있던 OLED 소재 시장에서의 국내 업체들의 성장도 괄목할 만 하다. 몇 년전 까지만 해도 대부분의 OLED 소재는 해외 업체들이 잠식하고 있었다. 대표적인 국내 OLED 소재업체인 덕산네오룩스는 2008년 삼성디스플레이향으로 HTL 납품을 시작한 후 2014년에 Red Host 양산 공급에 성공하며 첫 R,G,B 발광 소재 시장에 진입했다. 이후 2017년부터 Red Prime을 공급하기 시작했으며, 2019년 말에는 그간 Merck가 독점 공급 해 온 Green Prime의 국산화에 성공하여 삼성디스플레이향으로 납품을 시작했다. 아직까지 일본 소재 업체들이 독과점 하고 있는 Blue OLED 소재 또한 Blue Prime을 시작으로 국산화를 지속해 나갈 것으로 예상된다. 한편 피엔에이치테크는 듀퐁과의 협업을 기반으로 Red, Blue OLED 발광 소재 등을 LG디스플레이향으로 공급 중에 있으며, 향후 LG디스플레이의 소재 국산화 추세와 함께 점유율을 확대해 나갈 것으로 전망된다

프라임소재 는 발광층 (EML)과 정공수송층(HTL) 사이에 증착되는 소재이다. Red, Green, Blue 프라임소재가 각각 존재하며 , 음극 에서 넘어온 전자(Electron)가 발광층 밖으로 범람하지 않고 발광층에서 정공(Hole) 을 만나 빛을 내 도록 돕는다. 전자가 넘어가 지 않도록 저지하 는 역할을 수행 하기 때문에 전자방어층 EBL; Electron Blocking Layer) 으로도 불린다.

전자방어층이 있듯이 정공을 방어하는 층도 존재한다. 프라임 소재의 반대 역할 즉 정공 (Hole)이 범람하는 것을 저지하는 역할 은 a-ETL 이 수 행 하며 HBL(Hole Blocking Layer) 이라고도 불린다. A-ETL소재는 발광층과 전자수송층(ETL) 사이에 위치하며 양극에서 넘어온 정공이 전자수송층으로 넘어오지 않고 발광층에 머 물러 있도록 제어 한다 특히 A-ETL 은 Blue OLED 소재의 발광 효율을 높이는 데 중요한 역할을 수행하는 것으로 알려진다. 앞서 언급했듯이 현재 Red 와 Green 은 인광 소재가 사용되는 반면 Blue 는 형광 소재가 사용되어 내부 양자 효율이 최대 25% 수준이다 따라서 최대한 에너지 손실 없이 발광 효율을 끌어올리는 것이 매우 중요하다 특히 전압이 높아지면 반대 전극으로 가려는 전자와 정공이 더 많아지므로 A ETL 과 프라임을 통해 전자와 정공이 최대한 범람하지 않고 발광층에서 만날 수 있도록 제어 한다.