전문가들이 보는 중국 디스플레이 재료, 장비 산업의 현황

 

중화액정망: 2021/07/01

http://www.fpdisplay.com/news/show-196698.html

 

 

편집자주: 디스플레이 산업의 전방 산업 분야인 재료와 장비 산업은 본류 산업의 기초이자 핵심 산업의 역할을 하고 있음. 지난10년 동안 중국의 신형 디스플레이 산업은 크게 발전했지만, 디스플레이 산업의 기초가 되는 재료와 장비 산업 분야에서는 외국 기업들과 중국 기업 사이에는 여전히 큰 격차가 존재하고 있음. 현존하는 이 격차를 없애기 위해 중국 디스플레이 재료 및 장비 산업을 더 크고 강하게 만드는 방법은 무엇일까? 지난 6월 18일, 중국광학및광전자산업협회(中国光学光电子行业协会) LCD분회, 중국전자재료산업협회(中国电子材料行业协会) 및 중국전자특수장비산업협회(中国电子专用设备工业协会)가 공동 주최한 2021 세계디스플레이산업대회(世界显示产业大会) 디스플레이 재료 및 장비 분야 토론회가 안후이성(安徽省) 허페이(合肥)에서 열림. 이날 토론회에서 전문가들은 "산업 체인 안정과 강화, 산업 생태계의 선진화"를 주제로 디스플레이 재료 및 장비 산업 발전에 대한 논의를 진행했음.

 

 

왕롄구이(王连贵): 국내외 자본, 인재 및 기술의 긴밀한 협력을 장려해야 한다 

 

디스플레이 패널 제품에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 전방 산업 분야인 자재 및 관련 장비에 대한 수요도 증가하였으며, 재료 및 장비에 대한 요구 사항이 높아졌으며, 과학화, 스마트화, 정보화의 흐름과 그 궤를 같이하여 같이 발전하였음. 기업은 개방과 협력을 견지하여 신형 디스플레이 산업에서 외국 기업과 긴밀한 협력을 강화해야 하며, 정부도 국내외 자본, 인재, 기술 및 기타 시장 요인의 심도 있는 협력을 강화하도록 장려해야 할 것임.

 

허페이신짠(合肥新站) 첨단기술구에는 Visionox, BOE, Corning, CEC IRICO와 같은 여러 주요 디스플레이 기업들이 입주하여 선진 수준을 갖춘 새로운 디스플레이 산업 클러스터로 성장하였음. 전방 산업 분야인 장비, 자재, 기계, 모듈 분야에서부터 후방 산업의 스마트 단말기에 이르는 "모래에서 완제품까지"로 표현되는 완전한 산업 생태계를 구축하였음. "14차 5개년 계획" 기간동안 허페이신잔 첨단기술구는 실물 경제 강화 및 최적화를 주요 발전 방향으로 설정하고 비즈니스 환경을 지속적으로 최적화하며 "IC와 디스플레이 산업의 통합을 통한 스마트 산업생태계 구축(芯屏器合, 集终生智)"를 모토로 주력산업, 신형산업, 미래산업의 일체화를 통한 현대적인 산업 시스템을 구축해 나갈 것임.

 

 

량신칭(梁新清): 재료, 장비 산업 체인 구축을 통해 디스플레이 산업 혁신 역량 강화해야 한다

 

지난 1년 동안, 중국의 신형 디스플레이 산업은 코로나 사태와 산업 주기 변동과 같은 여러 불리한 요인의 영향에도 불구하고 전체 산업 구성원들의 노력으로 좋은 실적을 실현하였음. 지난 20년 동안 중국의 디스플레이 산업은 시작은 미약하였으나 현재 대규모로 발전하였으며 산업 구성원들은 자본, 기술, 시장 주기 및 기타 여러 요소의 어려움을 넘어서 세계적으로 인정받는 성과를 달성하였음. 현재 중국은 세계 최대 디스플레이 생산능력을 가진 지역이 되었으며, 2020년 기준 디스플레이 패널 출하 면적이 세계 전체 산업의 55.6%를 차지하게 됨. AMOLED 분야는 기본적으로 산업 기반을 완성했으며, 순차적으로 양산 체계를 갖춰가고 있음. Micro LED, 프린팅 디스플레이 분야와 같은 신기술 분야에서도 연구개발이 활발하게 이뤄지고 있음.

 

작년 하반기 시장 수요가 증가하고 디스플레이 패널 가격이 다달이 상승하며 패널 업체의 수익성이 크게 개선되었음. 이 단계에서 중국 업체들은 핵심 역량을 더욱 강화하고 특히 전방 산업인 재료 및 장비 분야 건설을 강화하고 기술 특허 관리를 철저히 핵심 기술 확보에 중점을 두고 노력해야 할 것임. 소재·장비 등 기초산업 활성화에 패널 기업의 위상을 높이고 있다. 다음 단계에서 중국 기업은 디스플레이 기술 발전의 새로운 전환기에서 기회를 포착하고 혁신 기술을 사용하여 인간 생활의 모든 측면을 아우를 수 있도록 발돋움하여 중국을 디스플레이 생산 대국에서 기술 혁신 대국으로 변모해 나가야 함.

 

 

루진(鲁瑾): 중국 디스플레이 산업 핵심 소재 및 첨단 장비 지원 역량을 지속적으로 강화해야 한다

 

신형 디스플레이는 차세대 IT기술의 중요한 부분임. 최근 몇 년 동안 중국 정부의 큰 관심과 강력한 지원으로 중국 신형 디스플레이 산업은 전/후방 산업 분야는 기술 혁신이 활발히 일어나고 지속적인 시장을 확장하는 등 비약적인 발전을 이뤘음. 산업 규모면에서 2020년 중국 디스플레이 산업 영업이익은 4225억 위안으로 전년 대비 7.9% 증가할 것으로 전망됨.

 

산업 규모의 성장과 함께 중국의 신형 디스플레이 산업의 기술 수준은 지속적으로 향상되고 있음. 산화물 및 저온다결정실리콘(LTPS) 패널의 산업이 성숙기에 접어 들었으며, UHD 패널도 한단계 발전하였음. 플렉서블 AMOLED 생산라인의 수율은 지속적으로 개선되고 있으며 Mini LED, Micro LED와 같은 신기술이 잇따라 등장하고 있음. 후방 디스플레이 산업이 빠르게 발전하는 동안 중국 내 재료 및 장비 산업은 최근 몇 년 동안 상당한 발전을 이루었음.

 

2020년 중국 신형 디스플레이 재료 시장 규모는 1288억 위안임. 유리기판 및 편광판의 중국 국산화가 빠르게 진행되고 있음. 업계의 지속적인 기술 개선과 기술 혁신을 바탕으로 한 급속한 발전에도 불구하고 여전히 몇 가지 걸림돌들이 남아있음. 디스플레이용 포토레지스트, 유기발광 재료 등 핵심 소재와 첨단 장비의 지원 능력이 아직 미흡하여 완전한 배후 지원 시스템을 갖추지 못함. 투명 PI(polyimide)는 여전히 수입에 의존하고 있으며, 노광기, 에칭 장비, 증착 장비 및 전방 산업 부품도 지원 능력을 향상시켜야 함. 따라서 다음 단계에서는 중국 디스플레이 산업의 지속가능한 발전을 위해서는 전체 산업 체인의 전/후방 산업의 통합 발전을 강화해야 함.

 

 

리언위안(李恩元): 예쿵그룹(液空集团, Air Liquide)이 디스플레이 산업의 디지털화를 돕는다

 

기술의 발전과 기술 교체의 가속화에 따라 디스플레이 산업을 포함한 전자 산업은 디지털화를 가속화하고 있으며 산업의 디지털화는 발전 방향의 하나로 자리잡음.

 

에어리퀴드은 BOE 및 기타 중국 기업을 위한 벌크가스 서비스와 가스 운송을 위한 장비 설치 서비스를 제공하고 있음. 첨단 소재는 디스플레이 기술의 발전과 함께 끊임없이 진화하고 있으며, 이에 발맞춰 에어리퀴드는 보다 발전된 재료 제품을 제공하고 있음.

 

에어리퀴드는 세계에 9개의 전자재료센터를 설립했으며 주요 제품은 150개를 넘어섬. 특수 가스를 포함한 전자 재료는 가스 탱크 또는 액체 운반 캐비닛이라고 부를 수 있는 간단한 현장 운반 장치만 필요함. 에어리퀴드는 500개 이상의 고급 재료에 대한 운반 시스템을 제공하고 있음. 또한 고객에게 가스 관리 및 가스 분석 서비스도 제공함. PAC는 벌크 가스 분야에 제공되는 중앙집중식 에너지 ​​효율 분석의 핵심임.

 

 

황진후이(黄金辉): 자금을 최대한 투자하여 디스플레이 핵심 소재 연구 및 개발 속도를 높여야 한다

 

중국의 신형 디스플레이 산업은 국가 정책과 산업 체인 전/후방 산업 구성원의 공동 노력 덕에 급속한 발전을 달성했으며 현재 세계 시장 점유율은 40% 이상에 이르러 산업 규모면에서 세계 1 위를 차지하고 있음. 그러나 중국 디스플레이 산업의 전방 재료 및 장비 분야는 세계 수준을 따라가지 못하고 "필름, 액정, 디스플레이" 핵심 재료, OLED 핵심 재료, 전방 산업 원자재 및 기타 분야는 해외 업체 의존하는 등 국제 선진 기술과 격차가 있음. 에칭액(Ag), 광학절연수지, 액상광투명접착제, 광탄성수지, 유기전자차단재료, 유기정공수송재료, 전하발생층재료, 산화니오븀 타겟재료와 같은 "필름, 액정, 디스플레이"의 핵심소재, Frame 잉크, 검정 프레임 접착제와 같은 시장에서는 중국 업체가 거의 전무함. 이것이 핵심기술 산업에 대한 대규모 투자에 박차를 가해 소재의 중국 국산화와 전방 재료 산업의 발전이 필요한 이유임.

 

국내 디스플레이 업체들이 기술 개발에 있어 중요하게 생각해야 할 점은: 첫째, 투자금을 잘 활용해야 한다는 점임. 기업은 투자에 돈을 아끼지 않아야 하는데, 디스플레이 산업은 장비 분야이든 재료 분야이든 막대한 자본 투자가 필요함. 이와 동시에 적재적소에 투자가 필요함. 둘째, 인재를 잘 활용하고 적합한 인재를 적절한 위치에 배치하는 것이 필요함. 셋째, 메커니즘을 잘 활용하고 완벽하게 실행가능한 인센티브 시스템을 구축하는 것이 필요함.

 

 

다이루이스 차야(戴睿士·查雅, Trumpf Hüttinger 중국지사장): 에너지 처리는 디스플레이 생산 수율을 향상에 있어 핵심 공정이다

 

TFT-LCD 및 AMOLED를 제조하는 디스플레이 산업은 우수한 전원 공급 장치와 레이저 솔루션이 필요함. 예를 들어, 액정 패널의 가공에서 TFT 백플레인의 제조에는 다른 재료와 다른 처리 방법이 필요하며 이러한 재료의 가공에는 전원 공급 장치가 필수임. 각각의 재료들을 가동함에 있어 맞춤형 솔루션이 필요하기도 하고, 전체 생산 공정이 안정적으로 진행될 수 있도록 제어가 필요함. 예를 들어, OLED나 LCD의 생산에서는 서로 다른 증착층이 증착되는데 사용되는 재료가 다르기 때문에 엄격한 전원 관리와 제어가 필요함.

 

플라즈마 기술도 매우 중요함. 플라즈마 기술은 유기층의 분리 및 절연을 최종적으로 달성하기 위해 스프레이, 감광 처리 등과 같은 다양한 처리 방법을 포함하는 OLED 전면 패널의 생산 공정에서 사용됨.

 

플렉서블 LED 디스플레이의 생산은 후면 패널 처리와 전면 패널 처리의 양 부분으로 나뉨. 레이저 커팅과 같은 레이저 솔루션이 필요한 경우와 후면 패널 가공 중 레이저 사출 필름의 두 부분으로 구성됨.

 

또한 OLED 생산에는 수분과 공기에 매우 민감한 많은 유기 재료가 포함되어 있음. 따라서 생산 과정에서 엄격한 보호가 필요하며 이에 에너지 처리 솔루션도 포함됨. 이 공정을 소홀히 하면 디스플레이 단말기 제품의 수명에 영향을 미침. Hüttinger는 에너지 처리 솔루션을 제공하고 있으며, 다양한 증착 및 건식 에칭 공정을 위한 에너지 처리 공정의 개발 및 제조에 매진하고 있음.

 

 

류융후이(刘永辉): 폴리머 네트워크 LCD 및 고화 LCD 연구에 새로운 진전이 있다

 

액정은 결정체와 액체의 성질을 모두 가지고 있는 일종의 중간 물질임. 고체에서 액체로 전환되는 동안 존재하는 이러한 방향성을 가진 유체를 액정이라고 함. 전압이 걸리지 않은 상태에서 액정 분자는 고분자 네트워크의 영향을 받아 불규칙한 배열 상태를 나타내게 되는데 이때는 고체 상태임. 전압이 가해지면 전기 자기장 작용에 따라 액정이 수직으로 정렬됨.

 

순방향 모드에서는 액정 분자와 폴리머 네트워크 분자가 매우 가깝고 화면이 투명하게 나타남. 또한 역방향 모드는 배향막을 적용해야 함. 배향막의 영향으로 액정은 수직 배열을 보임. 이때 액정이 빛에 노출되면 반응성 단량체가 중합됨. 액정의 굴절률은 반응성 고분자 네트워크의 굴절률에 가깝기 때문에 투명하게 보임. 반대로 전압을 가하면 액정이 떨어져 고체 상태를 나타냄.

 

현재 액정 디스플레이 패널의 적용 범위는 여전히 확대되고 있으며 TV, 휴대폰 등 외에도 스마트 윈도우와 스마트카 윈도우, 웨어러블 디바이스의 디스플레이 등에도 사용됨. 사용범위가 넓어짐에 따라 전방 산업의 액정 재료의 성능 개선에 대한 요구도 같이 높아지고 있음. DIC는 폴리머 네트워크 액정 및 경화 액정에 대한 많은 연구를 수행했으며 일련의 성과를 달성하여 디스플레이 산업에 긍정적인 기여를 했음.

 

 

예선위(叶森宇): AR/VR 시장은 디스플레이의 성능 테스트에서 더 높은 기술 수준을 요구한다

 

대형세대 디스플레이 패널 생산라인의 발 빠른 건설과 새로운 디스플레이 기술의 발전으로 평판 디스플레이 테스트는 각 제조공정에서 필수불가결한 과정이 되었음. LCD, OLED와 같은 평판 디스플레이 장치의 생산공정에서 디스플레이, 터치제어, 광학, 신호, 전기적 성능에 대한 다양한 기능 테스트를 통하여 신기술과 신제품이 계속 등장하고 있음. 즉, 디스플레이 테스트 장비의 개발과 디스플레이 산업은 매우 밀접하게 관련되어 있음.

 

현재 방직, 식품, 플라스틱, 페인트, 의약품, 화장품 등 표면 색상 측정 장비의 적용 범위는 매우 넓음.

 

스마트폰 케이스의 재질이 플라스틱이든 금속이든 색상 관리를 위해 표면 색상 감지 장비를 사용함. 광학 측정 제품에는 휘도 측정기, 조도 측정기 및 색상 분석기가 포함되며 프로젝터, TV, 스마트폰 및 조명, 자동차 조명, 계기판 및 조명 키보드와 같은 기존 디스플레이 제품에도 동일한 조명 측정 장비가 사용됨.

 

디스플레이 산업에서 테스트 및 측정 장비에 대한 요구 수준이 점점 더 높아지고 있음. 과거에는 디스플레이의 밝기가 500cd/㎡에 불과했지만 현재는 1000cd/㎡ 이상임. 색상 면에서 새로 개발되는 OLED 및 QOLED 디스플레이는 광원이 더 좁아 이에 대한 대응이 광학 측정 장비에 대한 새로운 도전 영역임.

 

또한 새로운 디스플레이 단말 제품이 점점 더 다양해지고, 일부 제조사는 특수 AR 및 VR 렌즈를 개발하였음. 이러한 렌즈는 인간의 눈을 모방하기 때문에 테스트 장비는 이에 따른 새로운 기술적 도전을 맞이하였음. AR/VR의 주요 테스트 항목에는 포인트 균일성, Mura 결함 감지, 수평, 수직 및 대각선 필드 각도 측정이 포함됨.

 

 

양쥔(杨军): 지향성 음향(Directional Sound)은 디스플레이와 음향를 유기적으로 결합한다

 

스크린 사운드 기술은 물리적으로 스크린을 매개체로 삼아 공기의 진동을 발생시키는 기술임. 이 기술은 기존의 폰스피커를 대체하는 기술로 구멍을 뚫을 필요가 없기 때문에 휴대폰, TV 등에 새로운 디자인 아이디어와 적용 가능성을 제시하고 있음. 스크린 사운드 기술에는 굽힘 진동 모드, 수평 밀기 모드, 경계 진동 결합 모드, 직접 공기 결합 모드, 초음파 모드 등 몇 가지 주요 모드가 있음.

 

사생활 보호 차원에서 사람들은 화면을 직접 마주한 사람만 화면의 소리가 들을 수 있기를 바라는 경우가 있음. 이러한 경우를 위하여 지향성 사운드가 필요함. 현재 지향성 사운드의 가능성이 있는 초음파 모드가 연구의 초점이 되고 있음.

 

초음파를 캐리어 웨이브로 사용하고 특정 투명 복합 재료를 발성 유닛으로 하여 파라미터 배열의 원리를 사용하여 초음파 모드는 지향성 사운드를 실현시킴. 초음파 모드의 투명 발성 유닛을 스크린과 통합시키면 스크린의 지향성 사운드를 실현할 수 있음. 현재의 초음파 스크린 사운드 기술은 여전히 ​​음질면에서 약간의 왜곡이 있고 볼륨이 충분히 크지 않으며 생산 측면에서도 기술 개선이 필요함. 지향성 사운드의 향후 발전 방향은 디스플레이 재료와 사운드가 진정한 의미로 결합된 사운드 전송 효과를 달성하는 것임.

 

 

위츠셴(余赐贤): UTG(Ultra-Thin Glass) 유리 시장 수요가 빠르게 증가할 것으로 보인다

 

UTG라 불리는 초박형 유리 기술은 폴더블 패널 제품에 사용되며 유연성이 좋고 내충격성이 강하며 여러 번 접었다 폈다 할 수 있는 우수한 특성을 가지고 있어 폴더블 스마트폰, 폴더블 디스플레이 패널 및 기타 제품으로 그 사용 범위를 넓혀가고 있음. 현재 디스플레이 산업에서 가장 각광받는 분야임. 유리 커버 플레이트, 유리 기판에 적용 증가 추세가 명확하며 시장은 빠르게 성장할 것으로 예상됨.

 

그러나 UTG 유리는 현재 고비용과 같은 많은 문제가 있음. Tomi(拓米)는 이 문제를 해결하기 위해 대형 유리 조각을 얇게 만들고 있으며, 2021년에는 8인치 크기로 12장 또는 150mm×75mm 크기로 28장을 절단할 수 있는 550mm×650mm 유리 패널의 초박형화를 실현할 계획임. 2022년에는 1100mm×1300mm 마더글라스의 초박형화를 실현하여 원가를 더욱 절감할 계획임.

 

UTG 유리는 더 얇게 가공됨에 따라 매우 깨지기 쉬우므로 사용성을 확보하기 위해 추가 가공공정을 거쳐야 함.

 

현재 Tomi는 현재 세 가지 방안을 시도하고 있음. 첫 번째는 UTG 표면에 필름을 붙여 유리를 보호하는 것임. 두 번째는 중국 단말업체들과 UTG 필름 코팅 방식을 개발하는 것임. 세 번째는 UTG 풀코팅 기술을 연구 개발하는 것임.

 

UTG 필름 부착 솔루션은 단기적으로 내충격성 요구 사항을 충족할 수 있지만 여전히 주름, 두께 및 터치 불량과 같은 문제가 있음. 따라서 UTG 코팅은 프리미엄 폴더블 휴대폰 커버 유리에 대한 궁극적인 솔루션이 될 것임.

 

 

라이화항(来华杭): 플렉서블 디스플레이용 PVD(physical Vapor Deposition: 물리기상증착법)는 증착 장비 개발의 핵심이다

 

PVD, 즉 물리 기상 증착은 진공 상태에서 저전압, 고전류 아크 방전을 사용하여 자기장의 가속을 사용하여 증발된 물질과 그 반응 생성물을 증착하는 박막 증착 기술을 일컬음. 이러한 기술이 사용되는 장비는 유리 및 기타 기판에 나노 필름 재료를 증착하는데 널리 사용되며 신형 디스플레이의 핵심 기술 장비임.

 

기술적 측면에서 플렉서블 디스플레이용 PVD 장비, 연속광학 PVD 장비, 전고체전기변색 PVD 장비가 주요 기술 개발 방향임. 플렉서블 디스플레이 코팅 장비 시장은 30억 위안 규모을 넘어섰지만, 현재 중국은 100% 수입에 의존하고 있음. PVD의 기술 개발은 상당히 어려움.

 

한번 상상해 보라. 8.5세대 디스플레이 패널, 즉 2.2m×2.5m의 유리기판에 100나노미터(머리카락 굵기의 1000분의 1에 해당)의 필름을 코팅하는데, 그 필름 두께의 균일성도 확보해야 함. 이런 장비를 개발하는 것이 얼마나 어려운지를 느낄 수 있을 것임.

 

기술상 어려움 말고도 PVD 개발에 투자되는 R&D 비용 문제와 특허 문제를 해결하는 것이 현재 중국 기업에게 커다란 숙제임.

 

 

쉬빙(徐兵): 진공 증착 장비는 AMOLED 수율 및 정밀도에 영향을 미친다

 

AMOLED 제품은 가볍고, 얇고, 작은 크기로 만들 수 있고, 구부릴 수 있고, 접을 수 있는, 고대비도를 가지며 및 특수한 모양으로 만들 수 있다는 이점을 가지고 있어 최근 몇 년 동안 그 적용 범위가 확대되어 왔음. 그중 플렉서블 디스플레이의 성장률은 연평균 42% 이상으로 가장 빠르게 성장하고 있는 디스플레이 기술임.

 

기술적으로 AMOLED는 계속해서 발전하고 있으며 현재 베젤리스, 커브드, 풀스크린, 폴더블 스크린 등의 분야에서 그 응용 범위를 넓혀가고 있음. 차세대 AMOLED 기술은 다방향 폴더블, 롤러블 등 다양한 형태로 발전하여 미래의 디스플레이 산업에 더 많은 상상력을 제공해 나갈 것임.

 

AMOLED의 제조 및 생산에서 현재 진공 증착은 양산을 위한 주류 기술임. 진공증착공정에서 FMM(Fine Metal Mask)과 유리기판의 온도가 상승으로 인한 열팽창이 다르기 때문에 규칙적인 증착이 이루어지지 않아 FMM에 일정한 장력이 요구됨. 이 문제 해결을 위한 FMM 연장기(FMM Tensioning Mochine)가 OLED 양산의 관건이 되는 장비 중 하나임. AMOLED 디스플레이의 해상도는 주로 픽셀에 따라 결정되는데, 모든 영향 요인 중 FMM 네팅 및 증착이 가장 큰 영향을 미치는 요인임.

 

이론적으로 연장기의 확산 정밀도는 560PPI의 해상도에 도달할 수 있으며 AMOLED 디스플레이의 해상도를 어느 정도 결정함. 연장기과 증착기는 AMOLED의 수율과 생산 효율을 결정하는 AMOLED 제조의 가장 핵심적인 장비임. Shanghai Microelectronics(上海微电子)는 G6FMM 연장기 개발을 완료하고 고객 테스트를 완료했으며 올해 출하를 개시할 예정임.