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이온성 액체를 이용한 유기재료 단결정 성장 방법 및 장치

Ⅰ. 제안기술 개요

기술의 내용 기술의 동향 제품화 및 시장 전망

본 기술은 유기재료 단결정을 성장시키

는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히

이온성 액체에 유기재료를 혼합한 후

단결정을 성장시키는 방법 및 장치에

관한 것임

본 기술은 크게 유기재료를 이온성 액

체와 혼합하는 혼합 단계, 용액화 된

유기 재료를 포함하는 이온성 액체에

시드를 투입하고 시드 표면에 핵을 생

성시키는 핵생성 단계, 단결정을 성장

시키는 단결정 성장 단계로 나뉘어짐

[국내동향]

본 기술은 OLED 시장에 성공적으로

진입할 수 있으며, 세계 OLED 패널 시

장은 스마트폰과 TV를 비롯해 PC, 스

마트 워치, VR기기 등 새로운 분야까지

급속히 보급될 것으로 예측되고 있음

또한 현재 OLED 발광재료 시장이 폭발

적으로 늘어가고 있는 추세로, 본 기술

을 적용하여 시장에 진입하여 매출을

기대 할 수 있을 것으로 판단되며, 경

쟁력 있는 기술 개발을 통해 사업화를

실현 할 수 있는 가능성이 높은 것으로

판단됨

지난 5년간 OLED 산업은 스마트폰 중

심으로 성장해 왔으며, 향후에는 플렉

시블 및 대면적화가 화두를 떠오를 것

으로 보임

6~8세대급 OLED 라인이 경쟁적으로

증설될 전망이며, 앞으로 양산 경험이

축적될수록 수율도 개시되어 궁극적으

로는 LCD 패널 대비 동등 이상의 원가

경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 보임

[해외동향]

2016년부터 전세계 OLED 발광재료 시

장은 연평균 46%의 성장률을 그리며

2021년 43억2300억 달러(한화 약 4조

9250억 원) 규모에 달할 것으로 예상되

고 있음

상용화단계

일반 □ 아이디어 □ 연구 ■ 개발 □ 개발완료(시제품) □ 제품화

의약바이오 □ 라이센싱 □ 개발 □ 제품화

핵심키워드

한글유기물

발광다이오드발광재료 유기재료 이온성 액체 단결정 성장

영문 OLEDLuminescent

Material

Organic

MaterialIonic Liquid

Single Crystal

Growth

Ⅱ. 담당자 정보

기관명 조선대학교 부 서 산학협력단

성 명 이광민 직 급 -

전 화 062-230-7257 이메일 chaose03@Chosun.ac.kr

Ⅲ. 특허정보

특허현황 사업화 대상기술 관련특허 출원 1건 / 등록 00건, 총 1건

구 분 상 태 출원(등록)일 권리번호 특 허 명

대상기술1 출원 2015.06.11 10-2015-0082405 이온성 액체를 이용한 유기재료 단결정 성장 방법 및 장치

대상기술2 출원 2016.02.29 10-2016-0024177 이온성 액체의 탈색 방법

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1. 기술권리성

① 권리구성의 적절성 - 본 기술은 유기재료 단결정을 성장시키는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 이온

성 액체에 유기재료를 혼합한 후 단결정을 성장시키는 방법 및 장치에 관한 것임 - 본 기술의 범위는 하기에 명시된 권리의 범위를 포함하고 있으며, 이들의 권리에

대한 구성은 적절한 것으로 판단됨

[이온성 액체를 이용한 유기재료 단결정 성장 방법 및 장치 대표도]

② 권리의 범위 - 본 기술은 크게 유기재료를 이온성 액체와 혼합하는 혼합 단계, 용액화 된 유기 재

료를 포함하는 이온성 액체에 시드를 투입하고 시드 표면에 핵을 생성시키는 핵생성 단계, 단결정을 성장시키는 단결정 성장 단계로 나뉘어짐

- 또한 성장된 유기재료 단결정을 이온성 액체로부터 분리하는 분리 단계를 포함하여 이온성 액체에 혼합되기 전보다 고순도로 정제된 유기재료 단결정을 얻는 것을 특징으로 하는 이온성 액체를 이용한 유기재료 단결정 성장 방법을 제공함

③ 권리의 안정성(법적 안정성과 유사권리대비 경쟁력) - 본 기술은 기술이 가지고 있는 다양한 문제점들을 해결하고 저비용의 간단한 공

정으로 유기재료를 정제하면서 동시에 단결정을 성장시킬 수 있는 새로운 방법으로 기술경쟁력이 뛰어나며, 이에 대한 권리의 안정성 역시 확보 된 것으로 판단됨

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2. 시장규모

대상기술제품이 수익을 창출할 수 있는 시장크기(산업시장 전체에 대한 것은 아님)

- 시장조사업체인 유비산업리서치에 따르면 글로벌 발광재료 시장이 지난해 17% 성장한 5억6600만달러(약 6410억원)를 기록하였음

- 기존 선두권을 형성하던 UDC, 다우케미칼, LG화학 등이 약세를 보인 반면에 후발주자이던 이데미츠코산, 노발레드, 삼성SDI는 비약적인 성장을 이루고 있는 추세임

- 미국 UDC는 2014년에 이어 지난해도 업계 1위를 차지했지만 이 회사 발광재료 매출은 1억1300만달러로 전년보다 11% 감소하였음

- 미국 다우케미칼은 감소폭이 더 커져 9500만달러에서 지난해 5800만달러로 39%나 줄었들었고, 순위도 2위에서 5위로 하락하였음

- 2014년 3위를 차지했던 LG화학은 아예 5위권 밖으로 밀려나, OED 발광재료 시장의 변동을 가져옴

- 후발주자는 질주하며 상위 자리를 꿰찼으며, 일본 이데미츠코산은 2014년 5500만달러에서 지난해 8200만달러로 49% 매출이 늘었고, 이에 힘입어 업계 순위도 4위에서 2위로 뛰어올랐음

- 독일 노발레드는 2400만달러에서 6000만달러로 무려 150% 성장해 3위가 됐으며, 노발레드는 지난 2013년 삼성이 인수한 업체임

구분 2014년 2015년 비고

UDC 127 113 11% 감소

이데미츠코산 55 82 49% 증가

노발레드 24 69 150% 증가

다우케이칼 95 58 39% 감소

삼성SDI 36 50 39% 증가

[글로벌 OLED 발광재료 시장 업체별 실적]단위 : 백만달러

출처 : 유비산업리서치

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- 2016년부터 전세계 OLED 발광재료 시장은 연평균 46%의 성장률을 그리며 2021년 43억2300억 달러(한화 약 4조 9250억 원) 규모에 달할 것으로 예상되고 있음

[2016년 글로벌 OLED 발광재료 시장 규모]

3. 기술 유용성

① 혁신성(기술이 새로운 제품시장을 창출 또는 확대시킬 수 있는 정도) - 본 기술은 OLED 시장에 성공적으로 진입할 수 있으며, 세계 OLED 패널 시장은

스마트폰과 TV를 비롯해 PC, 스마트 워치, VR기기 등 새로운 분야까지 급속히 보급될 것으로 예측되고 있음

[OLED 응용 분야의 예시]

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② 기술수명(기술의 활용으로 수익을 창출할 수 있는 기간) - OLED 시장은 현재도 성장이 밝은 것으로 예측되며, 특히 최근에 플렉시블 OLED

시장이 열리기 시작하면서, 플렉시블 패널을 활용한 스마트폰과 스마트워치의 출시가 늘 것으로 예상되고 있음

[전 세계 플렉시블 OLED 시장 규모 추이]단위 : 억달러

출처 : ID테크엑스(시장조사업체)

- 기술별 스마트폰 디스플레이 출하전망을 살펴보면, LCD 기술은 2020년 65.5%로 그 비중이 줄고, OLED 기술이 34.5%를 차지해 성장이 더해질 전망임

[기술별 스마트폰 디스플레이 출하전망]단위 : %

출처 : IHS

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- 스마트폰에선 삼성전자, 애플이 플렉시블 패널의 주요 고객이 될 전망이며, 시장조사업체 스트래티지애널리틱스(SA)는 올해 스마트워치 시장은 전년 대비 510% 성장한 2810만대로 예상하였음

- 이중 애플 워치 비중은 54.8%에 달할 전망으로, 플렉시블 OLED 시장이 성장함에 따라 본 기술의 기술수명 역시 5년 이상으로 예측됨

③ 파급성(대상기술로 적용할 수 있는 제품 수) - 해당 기술을 이용하여 OLED 관련 제품으로 적용할 경우, 스마트폰과 TV를 비롯

해 PC, 스마트 워치등 다양한 분야에 적용 할 수 있으며, 그 파급성이 큰 것으로 판단됨

[OLED 관련 제품으로의 적용]

④ 고객에게 미치는 영향 - 본 기술을 이용한 제품 사용으로 고객들은 기존의 제품보다 고품질의 OLED 소자

를 사용할 수 있게 되고 기존 기술보다 제조 시간을 단축시키며, 유기재료의 단결정 성장 비용 증가를 가져왔던 공정 제어가 어려웠던 문제를 극복함으로써, 비용면에서도 저렴한 제품을 이용 할 수 있음

⑤ 연구개발지원(정부차원의 전략적인 신기술개발에 대한 지원의 정도) - 2015년부터 정부는 '국가 산업경쟁력 강화를 위한 세계 최고수준의 기술개발 지원

방안'을 마련하여 국가산업경쟁력 유지·강화를 위해 OLED·플렉서블 디스플레이·고용량 이차전지·초고집적 메모리 반도체·초광대역 유무선 네트워크·5G 통신·중소형 원자로·시스템 반도체·고부가치 선박 등 9대 기술 개발을 집중 지원하고자 함

- 정부는 민간 역량이 성숙된 분야임을 감안, 민간이 투자하기 어려운 기초분야, 미래를 대비할 원천기술 분야에 선제적인 투자를 통해 민간 R&D를 선도하고 산업체에서 요구하는 인력양성, 테스트베드 등과 같은 인프라 구축 등에 중점을 두고 미래부, 산업부 등 범정부 차원에서 지원할 예정임

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- 기술별 시장동향과 세계시장에서의 경쟁력을 고려한 맞춤형 지원을 위해 산업기술 고도화 분야와 성장원천 분야로 구분하여 지원함

- LED·플렉서블 디스플레이·고용량 이차전지·초고집적 메모리 반도체 등 산업기술 고도화 분야는 기존 강점을 보완·강화와 더불어 차세대 경쟁력 확보까지 고려한 지원을 추진함

4. 기술 경쟁성

① 차별성(기존 또는 유사기술 대비 경쟁적 우위성, 친환경성, 편의성 등) - 유기 전계 발광(EL; Electroluminescence) 소자, 유기 반도체 소자, 유기 광전 변

환 소자, 유기 센서 소자 등 전자 소자에 유기재료를 사용하는 예가 점점 증가하면서, 단결정 유기재료에 대한 관심이 커지고 있음

- 그러나, 효율적인 유기재료 단결정 성장 기술의 부재로 인해 유기전자 소자에는 대부분 비정질 상태의 유기 재료가 사용되고 있는 실정임

- 기존의 유기재료 단결정 성장 방법으로는 용매에 유기재료를 용해시킨 후 일정 온도에서 서서히 용매를 휘발시킴으로써 단결정이 성장되도록 하는 방법이 있음

- 그러나 이러한 방법은 단결정 성장 시간이 너무 오래 걸릴 뿐만 아니라, 고품질의 단결정을 성장시키기 위해 필요한 공정 제어도 어려운 문제가 있음

- 이러한 문제들은 결국 단결정 성장 비용의 증가로 이어지므로, 유기재료 단결정이 산업적으로 이용되는데 걸림돌이 되고 있음

- 또한, 기존의 유기재료 단결정 성장 방법은 불순물 제거가 용이하지 않다는 문제가 있으며, 고순도 단결정을 얻기 위해서는 유기재료를 우선 고순도로 정제한 후에 단결정 성장을 해야 번거로움이 있었음

- 본 기술은 1회의 공정만으로도 최대 99.9% 이상의 고순도 유기재료 단결정을 성장시킬 수 있는 단결정 성장 방법 및 장치를 제공할 수 있음

- 또한 본 발명은 저비용으로 고순도 유기재료 단결정을 효율적으로 성장시킬 수 있는 단결정 성장 방법 및 장치를 제공하고, 공정 설계 및 제어가 용이한 다양한 유기재료에 대응할 수 있는 단결정 성장 방법 및 장치를 제공하는 등 기술적으로 차별성을 가지고 경쟁력이 있다고 판단됨

② 모방용이성(리버스 엔지니어링을 통한 모방 가능성 및 기술의 복잡성) - 본 기술은 1회의 공정만으로도 최대 99.9% 이상의 고순도 유기재료 단결정을 성

장시킬 수 있는 단결정 성장 방법 및 장치를 제공하는 기술로, 저비용으로 고순도 유기재료 단결정을 효율적으로 성장시킬 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 유기재료에 사용할 수 있는 고도의 기술 사용으로 인하여 기술의 모방이 용이하지 않음

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③ 회피비용(대상기술과 유사한 기술을 개발하는데 소요되는 비용) - 본 기술은 고난이도의 기술을 사용한 것으로 본 기술과 유사한 기술을 구현하는

것에는 한계가 있는 것으로 판단되며, 유사한 기능을 발휘할 수 있는 새로운 기술의 개발 및 이를 통한 권리 확보는 상당한 시일과 비용이 소요될 것으로 판단됨

④ 대체기술 존재 여부 - 이온성 액체를 이용한 유기 재료의 단결정 성장에 관한 대체 기술은 없는 것으로

판단되며, 고품질의 유기 재료를 성장시킬 수 있는 기술로 보임

⑤ 경쟁자에게 미치는 영향(경쟁자의 시장점유율에 미지는 영향) - 본 기술을 활용하여 OLED의 다양한 시장에 진입 할 수 있으며, 소재 관련 업체의

경쟁자는 시장점유율을 잃을 수 있을 것으로 판단됨

5. 산업특성

① 산업특성(대상기술제품이 속한 산업계의 특성) - 지난 5년간 OLED 산업은 스마트폰 중심으로 성장해 왔으며, 향후에는 플렉시블

및 대면적화가 화두를 떠오를 것으로 보임 - 6~8세대급 OLED 라인이 경쟁적으로 증설될 전망이며, 앞으로 양산 경험이 축적

될수록 수율도 개시되어 궁극적으로는 LCD 패널 대비 동등 이상의 원가경쟁력을 확보 할 수 있을 것으로 보임

- 액정표시장치(LCD)의 대체재로 떠오른 유기발광다이오드(OLED) 패널 시장이 TV, 스마트폰 외에도 PC, 가상현실(VR).웨어러블 기기, 자동차 등으로 확산되면서 올해 패널업계의 투자 경쟁이 본격화되고 있음

- 특히, 중국 패널업체들은 OLED 시장을 장악한 한국을 추격하기 위해 LCD 투자계획 변경에 앞다퉈 나서는 것으로 파악되고 있음

- OLED 관련 시장은 2022년 기준 3000억달러 시장으로 커질 것으로 판단되며, 시장 수요는 2019년 12백만 m2에 이를 것으로 보임

- 그 중 TV에 관련된 수요가 높은 편이며, 이 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 판단됨

- 최근에는 플렉시블 OLED 산업에 대한 관심이 높아 지고 있으며, 이를 중심으로 시장이 재편 될 수 있을 것으로 예상되고 있음

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[OLED 시장전망(좌) 및 OLED 수요전망(우)]출처 : IHS, KDB 대우증권 리서치센터

- IHS는 올해 전체 OLED 패널 시장 규모(매출 기준)가 전년보다 25% 성장해 150억 달러에 이를 것으로 예측하였으며, 출하량도 3억9500만대로 작년보다 40%나 성장할 것으로 예상하였음

- 이는 OLED 디스플레이가 그동안 숙제였던 낮은 수율, 높은 투자비, 짧은 수명 등의 난제들을 상당부분 해소했기 때문으로 분석되고 있음

- 삼성전자가 갤럭시 시리즈에 채택해 OLED 패널 시장을 독점한 스마트폰 분야에서는 작년 하반기부터 구글, 마이크로소프트, 블랙베리를 비롯해 중국 제조사들인 메이주, HTC, ZTE, 쿨패드 등이 앞다퉈 OLED 패널을 채용하였음

- 이러면서 올해 전체 스마트폰 시장에서 OLED폰 비중은 작년(17%)보다 4% 증가한 21%까지 상승할 것으로 전망되고 있음

[2016년 분야별 OLED 패널 시장 성장 전망]출처 : IHS

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② 산업성장성(대상기술제품이 속한 업종의 시장성장률) - OLED 관련 시장은 2022년 기준 3000억달러 시장으로 커질 것으로 판단되며, 시

장 수요는 2019년 12백만 m2에 이를 것으로 보임 - 또한 플렉시블 OLED 시장은 2020년 기준 160억달러에 이를 것으로 예상되, 앞으

로 많은 발전이 이루어 질 수 있을 것으로 판단됨

③ 경기변동의 특성(호경기와 불경기에 따라 발생하는 변동특성) - 디스플레이 산업은 수요와 공급에 따라 경기를 타는 산업이지만, 최근 시장 확대와

함께 계절적 요인이 작용하기는 하나 경기 변동성이 점차 약화되면서 지속적인 성장세를 보이고 있음

- 조립과 부품 간 수직적인 구조가 뚜렷하게 나타나는 자본집약 산업으로 우수한 부품 및 소재 생산기업의 확보가 중요하고, 중소기업은 안정적으로 부품을 공급할 수 있는 패널 업체를 확보하는 것이 필요함

6. 시장특성

① 시장구조(기업의 수, 진입의 허용 여부, 상품의 차별성 등) - 애플이 차기 아이폰에 OLED 디스플레이 패널을 적용할 것이 기정 사실로 받아들

여지면서 관련 업계의 경쟁이 가속화 되고 있음 - OLED는 화면 크기에 따라 중소형, 대형으로 나눌 수 있으며, 먼저 대형은 LG 디

스플레이가 WOLED(White OLED)를 통해 시장을 주도하고 있으나, 전체 평판 TV에서 차지하는 비중이 LCD에 비해 상대적으로 작음

- 연간 LDC TV 출하량은 2억 3천만대 규모를 이루고 있으나, 이 가운데 OLED TV는 2015년 기준으로 50만대도 되지 않고 있음

- TV 세트를 판매하는 LG전자의 경우 올해 1분기 OLED TV 판매량은 전년 동기 대비 4배 이상에 매출 비중이 10% 가량을 차지하고 있음

- OLED 발광 재료 시장에 진입하기 위해서는 시장 진입 장벽이 상대적으로 높기 때문에 핵심 소재에 대한 기술력 확보가 관건이 될 수 있을 것으로 보임

② 시장수요(제품의 특성 및 가격변화에 대한 고객의 수요정도) - OLED TV와 스마트폰 등 OLED 제품에 대한 시장의 수요가 증가할 것으로 예측

되고 있으며, 초기 55인치 OLED TV 소비자 가격은 3천 달러 정도로 선진국 시장의 상위 계층에서 구매를 시작하여, 2016년 4분기 예상되는 OLED TV 소비자 가격은 2천 달러로 낮아질 것으로 예상 되, 선진국 시장에서 대중화가 본격화 될 것으로 보임

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[OLED TV 수요 추이 및 전망]

③ 규제 및 지원(제도적 제약요인(승인, 허가 등) 또는 장려요인(정부의 지원책 등)) - 2015년부터 정부는 '국가 산업경쟁력 강화를 위한 세계 최고수준의 기술개발 지원

방안'을 마련하여 국가산업경쟁력 유지·강화를 위해 OLED·플렉서블 디스플레이·고용량 이차전지·초고집적 메모리 반도체·초광대역 유무선 네트워크·5G 통신·중소형 원자로·시스템 반도체·고부가가치 선박 등 9대 기술 개발을 집중 지원하고자 함

7. 경쟁특성

① 기업간 경쟁강도(동일시장 내 기업 간 경쟁의 정도) - 현재 국내외 OLED 유기물질 제조업체는 하기 표와 같이 정리 할 수 있으며, 이

중 HTL은 덕산하이메탈이 압도적인 시장점유율을 확보하고 있는 등 다양한 기술력을 가진 유기물질 제조업체들이 있는 상황임

[OLED 유기물질 제조업체 정리]출처 : 키움증권

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② 제품의 경쟁성(대체제품과의 경쟁적 우위성) - 해당 기술은 OLED 발광 재료 시장 및 OLED 시장에 진입 할 수 있는 기술로써,

유기재료를 이용해 단결정 성장을 제조 할 수 있으며, 고순도의 유기재료 단결정을 효율적으로 성장 시켜, 타 제품보다 경쟁적으로 우위성을 확보 할 수 있음

8. 사업화 가능성

① 사업화 기간 및 비용 적절성 - 본 기술은 타 기술 및 제품에 비해 고효율을 갖는 기술로써, 현재는 기술 개발을

진행 하는 단계로 추후에 시제품 제작 및 시제품의 검증 및 최적화, 신뢰성 개선 등을 통하여 향후 2년 내에 사업화가 가능한 기술임

② 기술이전(또는 출자) 가능성 - 본 기술은 기술 경쟁력이 상당히 높은 수준인 것으로 판단되며, OLED 발광 재료

시장에 진입하고자 하는 기업들과의 협력을 통해 사업화에 성공 할 수 있을 것으로 판단됨

③ 사업화 실현 가능성(시장진입 및 매출발생 가능성) - 현재 OLED 발광재료 시장이 폭발적으로 늘어가고 있는 추세로, 본 기술을 적용하

여 시장에 진입하여 매출을 기대 할 수 있을 것으로 판단되며, 경쟁력 있는 기술 개발을 통해 사업화를 실현 할 수 있는 가능성이 높은 것으로 판단됨