디스플레이 기술 및 표준화 동향

Trends on Display Technology and Standardization

저자
안성덕, 강승열, 조성행 / 스마트I/O제어연구실
권호
30권 6호 (통권 156)
논문구분
ICT 부품소재 기술동향 특집
페이지
1-11
발행일자
2015.12.01
DOI
10.22648/ETRI.2015.J.300601
초록
최근 디스플레이 산업은 Liquid Crystal Display(LCD)산업의 성숙 및 동북아 선도업체를 중심으로 과점화 양상에 따라, 국가 간 주도권 경쟁을 위한 경쟁 치열해지고 있으며, 디스플레이 시장정체 극복 및 경쟁국 간의 기술시장의 우위를 선점하기 위하여 차세대 디스플레이 개발을 추진하고 있다. 차세대 디스플레이는 기능이 다양화된 디스플레이, Active Matrix Organic Light Emitting Diode(AMOLED), 플렉서블 디스플레이, 투명 디스플레이와 같은 새로운 디스플레이 및 자동차, 교육, 광고, 의료 분야와 융합되는 신시장 창출형 융합 디스플레이로 발전하고 있다. 본고에서는 차세대 디스플레이의 최근 기술동향 및 디스플레이 국제 표준 기술동향 및 이슈를 살펴보고자 한다.
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I. 서론

디스플레이 산업은 CRT의 출현 이후 LCD, Plasma Display Panels(PDP), Organic Light Emitting Diode (OLED)로 기술적 진보를 이루면서 아날로그/디지털 콘텐츠를 다양한 전자정보기기(TV, 모니터, 노트북, 태블릿, 스마트폰 등)에서 보여주는 ‘정보의 창’의 역할을 담당해 왔다. 이러한 디스플레이는 단순한 ‘정보의 창’ 역할을 하는 표시소자에서, 터치패널, 다양한 센서 등 다양한 입력장치와 결합된 새로운 UI/UX를 포함하는 종합정보 입출력 장치로 기술 및 산업영역을 확대해 나가고 있다.

디스플레이 산업은 2012년 연속 세계 1위의 시장점유율을 기록하고 있으며, 40조원의 생산, 8.9조의 투자, 337억불의 수출 등 국가인지도 제고 및 경쟁력 강화에 크게 기여하고 있다. 이러한 디스플레이는 다양한 부품 및 소재가 필요하고 TV, 모니터, 노트북, 휴대폰 등 다양한 디바이스에 적용되고 있으며 전후방산업의 상생협력 주도하고 있다.

한국의 디스플레이 산업은 2000년대 일본, 대만과 치열하게 경쟁하였으나, 2010년 이후 중국이 최대 경쟁자로 부상하였다. 중국은 거대한 내수시장을 바탕으로 디스플레이 산업 육성을 위한 정부의 정책적 지원을 통해 매년 생산능력을 확대해 나가면서 우리나라와 디스플레이 산업에서 치열한 격전을 벌이고 있으며, 최근에는 중국 정부의 후방산업 강화 정책에 따라 중국 현지 장비 업체의 수가 증가하면서 후방산업에서도 우리나라를 추격하고 있다.

본고에서는 이러한 디스플레이 기술개발 및 차세대 디스플레이 개발방향에 대하여 설명하고, 이에 따른 IEC TC 110의 표준화 동향에 관해서도 소개할 것이다.

II. 디스플레이 기술동향

1. 디스플레이 발전 방향

디스플레이 시장정체 극복 및 경쟁국 간의 기술 및 시장의 우위를 선점하기 위하여 (그림 1)에서 보듯이 다양한 디스플레이들을 개발하고 있다.

(그림 1)

다양한 디스플레이로 발전[1]-[4]

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첫째로, 기존의 단순한 디스플레이에서 벗어나 성능이 대폭 향상되고 기능이 다양화된 디스플레이를 개발하고 있다.

둘째로, LCD 위주의 디스플레이에서 탈피하여 Active Matrix Organic Light Emitting Diode(AMOLED), 플렉서블 디스플레이, 투명 디스플레이, 무안경 3D와 같은 새로운 디스플레이를 개발하고 있다.

셋째로, 기존의 노트북, 모니터, TV 등과 같은 전통적인 디스플레이 응용범위에 부가하여 투명 디스플레이 등을 이용하여 응용범위 확대하여 개발하고 있다.

넷째로, 디스플레이 기술을 응용하여 OLED 조명과 같이 유관산업을 산업의 범위를 확대하고자 하는 방향으로 개발하고 있다.

또한, (그림 2)에서 보듯이, TV, 노트북, 스마트폰 등에서 향후 플렉서블, 웨어러블, 투명 등을 통하여 기존 애플리케이션을 벗어난 새로운 시장 창출하고자 하고 있다.

(그림 2)

디스플레이 산업의 발전경로[2]

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2. 디스플레이 시장 현황

평판디스플레이 세계시장은 2013년 1,289억달러에서 2020년에는 1,648억달러에 이를 전망하고 있다.

대형 LCD 시장정체는 지속되나, 태블릿, 스마트폰 등 중소형 시장확대 및 UHD 등 프리미엄 패널 수요증가가 소폭성장하고 있다. LCD의 경우 2018년을 정점으로 시장규모가 소폭축소되는 추세이나 2020년에서도 세계 디스플레이 시장에서 82.5%를 점유할 것으로 전망하고 있다. OLED의 경우 차세대 디스플레이로 급부상하고 있으며 시장 규모도 지속 성장하여 세계 디스플레이 시장에서 2020년 17.2% 점유할 전망이다.

디스플레이 기술에 기반하여 이종산업, 기술 간 융복합을 통해 신시장 창출 및 새로운 패러다임 전환기 예상되고 있다.

(그림 3)

디스플레이 세계시장 전망

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<출처>: Displaysearch, 13Q4

자동차용 디스플레이의 경우, 내비게이션, 센터콘솔, 계기판 등에도 다양한 곳에 디스플레이 패널이 장착되면서 자동차용 디스플레이 시장 급성장 중이다(세계 자동차용 디스플레이 출하규모: 42.6백만대(2011) → 52.2백만대(2012) → 58.5백만대(2013) → 63.5백만대, Displaysearch, 2014).

공공 디스플레이의 경우, 디지털 광고판, 공공 디스플레이, 디스플레이 내장형 가전제품 등 비규격 디스플레이 제품의 다양화 및 증가하고 있다(세계 공공용 디스플레이 출하규모: 226만대(2013) → 268만대(2014) → 391만대(2015), Displaysearch).

융복합 디스플레이의 경우, 디스플레이 기술에 기반하여 질적성장을 중심으로 다양한 신시장 창출을 예고하고 있다.

3. 디스플레이 기술개발 동향

LCD 부문은 성숙기에 들어서, 고부가가치화, 저가격화가 활발히 추진 중이며, LCD 고부가가치화 측면에서, 대면적화 및 고해상도화가 기술개발이 가속화되어 105인치 UHD 커브드 TV가 개발되었으며, 고색재현율을 위한 Quantum Dot(QD) 형광체 필름 기술이 적용되고 있다. 또한, LCD 저가격화 측면에서는 공정단계 축소 및 운영비용을 절감할 수 있는 장비개발 및 저가 비진공 장비, 생산시간을 개선할 수 있는 장비를 중심으로 개발 중이다.

OLED 부분은 모바일 중심에서, 대면적화, 저가격화 및 고해상도화에 집중하고 있으며, 최근 77인치 UHD 커브드 TV가 발표되는 등 대면적화 및 고해상도화 기술이 개발되고 있으며, 저가격화를 위한 생산성/수율 향상 기술개발이 진행되고 있으며, 또한, 플라스틱 기판의 OLED 패널이 양산에 성공함으로써 기존 기술로는 구현이 어려운 플렉서블/폴더블 패널 기술개발이 가속화되고 있다. 또한, OLED 대형화를 위한 가장 큰 난제는 낮은 수율과 그로 인한 높은 생산원가로, 생산원가를 TFT-LCD 수준으로 절감할 수 있는 장비 기술개발이 필요하다.

반사형 디스플레이 부분은 웨어러블기기 적용을 위한 플렉서블화가 빠르게 진행되고 있다. 최근 스마트워치 등 저소비 전력을 요구하는 기기에 대한 요구가 높아지고 있어 저전력 소모형 반사형 디스플레이가 대안으로 제시되고 있다. 또한, 웨어러블 디바이스를 위한 플렉서블화가 동시 진행되고 있으며, 반사형 장비는 다양한 라미네이션 장비와 용액 도포장비가 개발되고 있다. 또한, 칼라 구현 시에는 기존의 칼라필터 부착방식 이외에 직접 인쇄를 위한 잉크젯, 스크린 프린팅 장비 및 대량 양산을 위한 롤투롤 장비를 개발하고 있다.

플렉서블 디스플레이 부분은 커브드로 시작하여 밴더블 등으로 확장하고 있으며, 글라스 슬리밍을 통한 커브드 디스플레이 기술이 본격적으로 등장하여 제품으로 출시되었으며, 동시에 플라스틱 기판을 적용한 밴더블 모바일 기기가 등장하기 시작하였으며, 웨어러블 응용제품의 상용화를 앞두고 디자인 자유도를 갖는 모듈 및 응용 제품을 위한 기술개발이 진행 중이다. 또한, 플렉서블 디스플레이용 장비는 아직까지는 개발 초기단계로 기존 유리기반 AMOLED 공정에 일부 플렉서블 장비가 추가 적용되어 개발 중이다.

공간형 디스플레이의 부분은 무안경식 3D 디스플레이에 대한 기술개발이 활발히 진행되고 있으며, 마이크로 디스플레이를 적용한 공간형 디스플레이는 증강현실뿐 아니라 가상현실까지 대응하기 위해 사용자의 움직임에 대응할 수 있는 고속응답속도 기술이 적용되고 있으며, 고해상도에 대한 기술개발도 활발하게 진행 중이다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이는 기존 단색 이미지에서 컬러 이미지를 거쳐 궁극적으로 동영상 이미지 구현을 위한 기술개발이 시작되고 있다.

투명 디스플레이 부분은 시각화된 정보의 전달과 더불어 배경사물을 동시에 볼 수 있는 장점 때문에 특수 목적형으로 개발이 진행되고 있다. 기존 LCD를 이용한 기술로부터 시작되어 OLED를 적용한 기술 및 플렉서블 기술까지 적용한 다양한 형태의 제품개발이 진행 중이다.

디스플레이 융복합 기술은 디스플레이 응용분야의 다양화와 기능의 복합화로 진행 중이며, 기존의 단순 정보표시 위주에서 편안함과 편리함을 위주로 기능을 다양화, 복합화하고 있다. 이를 위하여 각종 센서, 회로가 내장되는 형태로 진화하고 있으며, 사용자와의 상호작용하는 형태로 발전하고 있으며, 디스플레이 기술이 융복합 기술로 진화함에 따라 기존의 가정용 컨슈머 산업에서 교육용, 자동차용, 의료용, 산업용, 상업용 등 다양한 산업분야로 시장의 범위가 확대될 것으로 예측된다.

III. 디스플레이 표준화 동향

1. IEC TC 110 기술위원회 개요

IEC/TC 110(electronic display devices) 기술위원회는 IEC/TC 47C(flat panel display devices)에서 출발한 분과위원회로 1993년에 IEC/TC 110 기술위원회로 독립하여, 2012년에 electronic display device로 명칭을 변경하였다[5].

IEC/TC 110 기술위원회의 간사국은 일본이고, 현재 의장은 중국의 Baoping Wang, 간사는 일본의 Yoshi Shibahara이며, 일본의 Kei Hyodo와 Shin-ichi Uehara가 보조 간사를 역임하고 있다.

<표 1>을 보면 IEC/TC 110 기술위원회의 회원국은 모두 27개국이며, P-member은 9개국이고, O-member은 18개국이다. <표 2>를 보면 IEC/TC 110 기술위원회는 현재 7개의 작업반(working group), 2개의 project team, 1개의 advisory group이 있다.

<표 1>

IEC/TC 110 기술위원회 회원국

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<표 2>

IEC/TC 110 기술위원회 현황

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IEC/TC 110 기술위원회에서 7개의 작업반에서 한국의 4개의 의장을, 일본이 3개의 의장을, 중국이 1개의 의장을 맡고 있으며, IEC/TC 110은 일본이 주도하던 기술위원회였으나, 한국이 수년째 세계 1위를 점유하고 있는 TFT-LCD 산업의 결과로 현재는 한국의 표준을 주도하고 있다. IEC/TC 110에 제정된 표준은 123개(브라운관 분야 포함)이고, 현재 진행 중인 표준은 33개이다. (그림 4)에서 보면 IEC/TC 110 기술위원회의 각국의 전문가 수는 모두 153명이고, 각 작업반과 project group에서 활동하는 각국의 전문가 수를 중복하여 살펴보면 290명이다.

(그림 4)

IEC/TC 110 기술위원회 각국 전문가 현황

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2. 작업반별 표준 제정현황

IEC/TC 110/WG 2(Liquid crystal display devices) 작업반의 의장은 일본의 Hidefumi Yoshida이며, <표 3><표 4>에서 보듯이 제정된 표준은 22건, 현재 진행 중인 표준은 3건이다.

<표 3>

IEC TC 110/WG 2 작업반 표준 제정현황

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<표 4>

IEC TC 110/WG 2 작업반 표준 진행현황

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* Approved Draft International Standard(ADIS)

* Approved New Work(ANW)

* Received Draft International Standard(RDIS)

IEC/TC 110/WG 4(Plasma display panels) 작업반의 의장은 일본의 Masataka Uchidoi 이며, <표 5>에서 보듯이 제정된 표준은 11건이다. IEC/TC 110/WG 4 작업반은 2014년에 종료되었다.

<표 5>

IEC TC 110/WG 4 작업반 표준 제정현황

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IEC/TC 110/WG 5(Organic light emitting diode (OLED) displays) 작업반의 의장은 한국의 이정노 박사이며, <표 6><표 7>에서 보듯이 제정된 표준은 8건, 현재 진행 중인 표준은 4건이다. IEC/TC 110/WG 5의 경우 진행 중인 표준 중에 3건에 대하여 한국이 PL을 맡고 있어 한국이 표준을 주도하고 있다.

<표 6>

IEC TC 110/WG 5 작업반 표준 제정현황

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<표 7>

IEC TC 110/WG 5 작업반 표준 진행현황

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* Approved 2nd Committee Draft(A2CD)

IEC/TC 110/WG 6(3D display devices) 작업반의 의장은 한국의 김남 교수이며, <표 8><표 9>에서 보듯이 제정된 표준은 3건, 현재 진행 중인 표준은 4건이다.

<표 8>

IEC TC 110/WG 6 작업반 표준 제정현황

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<표 9>

IEC TC 110/WG 6 작업반 표준 진행현황

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* Preliminary Work Item(PWI)

IEC/TC 110/WG 7(Electronic paper displays) 작업반의 의장은 일본의 Tatsumi Takahashi이며, <표 10><표 11>에서 보듯이 제정된 표준은 3건, 현재 진행 중인 표준과 보고서는 각각 2건, 1건이다.

<표 10>

IEC TC 110/WG 7 작업반 표준 제정현황

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<표 11>

IEC TC 110/WG 7 작업반 표준 진행현황

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* 2nd Committee Draft(2CD)

* Approved Committee Draft with Vote(ACDV)

IEC/TC 110/WG 8(Flexible display devices) 작업반의 의장은 한국의 홍용택 교수이며, <표 12><표 13>에서 보듯이 제정된 표준은 2건, 현재 진행 중인 표준은 5건이다. IEC/TC 110/WG 8의 경우 진행 중인 표준 중에 3건에 대하여 한국이 PL을 맡고 있어 한국이 표준을 주도하고 있다.

<표 12>

IEC TC 110/WG 8 작업반 표준 제정현황

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<표 13>

IEC TC 110/WG 8 작업반 표준 진행현황

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* 1st Committee Draft(1CD)

* Circulated Draft Technical Specification(CDTS)

IEC/TC 110/WG 9(Touch and interactive displays) 작업반의 의장은 한국의 이태윤 교수이며, <표 14>에서 보듯이 현재 진행 중인 표준은 5건이다. IEC/TC 110/WG 9의 경우 진행 중인 표준 중에 3건에 대하여 한국이 PL을 맡고 있어 한국이 표준을 주도하고 있다.

<표 14>

IEC TC 110/WG 9 작업반 표준 진행현황

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IEC/TC 110/WG 10(Laser display devices) 작업반의 의장은 중국의 Weidong Liu이며, <표 15><표 16>에서 보듯이 제정된 표준은 1건, 현재 진행 중인 표준은 4건이다. IEC/TC 110/WG 10의 경우 진행 중인 표준 중에 2건에 대하여 중국이, 2건에 대해서는 일본이 PL을 맡고 있어 중국과 일본이 표준을 주도하고 있다.

<표 15>

IEC TC 110/WG 10 작업반 표준 제정현황

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<표 16>

IEC TC 110/WG 10 작업반 표준 진행현황

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* Circulated Committee Draft with Vote(CCDV)

* Proposed New Work(PNW)

IEC/TC 110/MT 64595(Display light unit)의 의장은 일본의 Junichi Kinoshita이며, <표 17><표 18>에서 보듯이 제정된 표준은 3건, 현재 진행 중인 표준은 5건이다.

<표 17>

IEC TC 110/MT 64595 표준 제정현황

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<표 18>

IEC TC 110/ MT 64595 작업반 표준 진행현황

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IEC/TC 110/ MT 64595의 경우 진행 중인 표준 중에 4건에 대하여 일본과 중국이 각각 2명이 PL을 맡고 있어 일본과 중국이 표준을 주도하고 있다.

IEC/TC 110/HHG2의 의장은 네덜란드의 A.V. Henzen이며, <표 19>에서 보듯이 디스플레이의 색차이에 대한 표준을 하나의 표준으로 통합하고 있다.

<표 19>

IEC TC 110/ HHG2 작업반 표준 진행현황

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IEC/TC 110/PT 62977의 의장은 일본의 S. Hasega-wa이며, <표 20>에서 보듯이 디스플레이의 mura에 대한 표준을 하나의 표준으로 통합하고 있다.

<표 20>

IEC TC 110/PT 62977 작업반 표준 진행현황

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IEC/TC 110 표준은 가간 합의 도달로 표준화가 진행되며, 표준의 제정 과정에서 각 국가의 national committee 멤버가 주로 기술개발 및 생산에 관여되는 제조사의 전문가나 관련 기술 분야를 연구하는 교수들로 구성되어 있으며, 표준 각 항목의 한계치를 규정하지 않고 평가방법만을 규정한다[6]. 개발된 표준은 주로 패널 제조사와 완제품 제조사 사이의 기술적 커뮤니케이션에 활용되고 있으며, 표준 개발의 목적 자체가 디스플레이 소자가 인간의 눈에 어떻게 보일 것인가에 대한 규정보다는 디바이스 자체가 어떠한 물리량을 가질 것인가를 평가하는 표준이다.

IV. 결론

세계 1위의 디스플레이 패널 양산기술을 통하여 지속적인 세계 1위의 기술력을 유지하기 위한 소재, 부품 관련 원천기술 확보하는 것이 중요하며, 이에 따라 차세대 디스플레이는 초슬림, 저전력, 고화질 경향에 맞는 소재·공정 기술 및 인간 공학적 기술개선을 통한 선점이 중요하다. 표준에서도 국내 디스플레이 업계는 세계 최고의 양산기술을 바탕으로 국제표준에서도 우위를 선점하기 위해 신기술 관련 국제표준 제정에 신속히 대응하고, 3D, 플렉서블 디스플레이, 투명 디스플레이, 터치 및 인터랙티브 디스플레이에 대한 각국의 기술개발이 치열해짐에 따라 핵심기술의 표준우위를 통한 신기술시장 선점하는 것이 매우 중요하다. 그러므로 이미 구축된 디스플레이를 기반으로 이에 대한 신기술을 개발하고 관련 표준을 활용 개선하여 차세대 디스플레이에 접목하여 표준 선점에 유리한 고지를 선점하고, 이미 구축된 산학연 표준전문가 그룹의 국제표준화 활동 수행 및 차세대 디스플레이 국제표준 선점을 위한 지속적인 국책과제 지원시스템이 필요하다.

용어해설

플렉서블 디스플레이 플라스틱 필름상에 정보를 표시할 수 있는 소자를 형성하여 휘거나, 말거나, 접을 수 있는 유연성 또는 유연한 성질을 가지는 정보 표시 장치

투명 디스플레이정보를 표시하는 스크린 뒷면이 투과하여 보이는 형태의 정보 표시 장치

인터랙티브 디스플레이 사용자들에게 다양한 인터랙션을제공할 수 있는 정보 표시 장치

웨어러블 디스플레이신체에 부착하여 사용자들에게 다양한 정보를 제공할 수 있는 정보표시 장치

약어 정리

1CD

1st Committee Draft

2CD

2nd Committee Draft

3DDD

3D Display Devices

A2CD

Approved 2nd Committee Draft

ACDV

Approved Committee Draft with Vote

ADIS

Approved Draft International Standard

AGS

Advisory Group on Strategy

AMOLED

Active Matrix Organic Light Emitting Diode

ANW

Approved New Work

CCDV

Circulated Committee Draft with Vote

CDTS

Circulated Draft Technical Specification

DLU

Display lighting unit

EPD

Electronic Paper displays

FDD

Flexible display devices

IEC

International Electrotechnical Commission

LCD

Liquid Crystal Display

LDD

Laser display devices

OLED

Organic Light Emitting Diode

PDP

Plasma Display Panels

PL

Project Leader

PNW

Proposed New Work

PWI

Preliminary Work Item

QD

Quantum Dot

RDIS

Received Draft International Standard

TC

Technical Committees

TID

Touch and interactive displays

WG

Working Group

[1] 

문대규, “차세대 디스플레이 산업 동향 및 전망,” Insideoptics, 2013.

[2] 

MAE, “Market Leading Products 디스플레이 장비 UFA(8K UHD Flexible AMOLED) 패널 제조장비 통합 시스템,” 기술동향보고서, 2014.

[3] 

MAE, “Market Leading Products 플렉시블 디스플레이 고내구성 두루말이형 유연 롤러블 디스플레이, ” 기술동향보고서, 2014.

[4] 

MAE, “Market Leading Products 모바일기기 소형웨어러블 기기,” 기술동향보고서, 2014.

[5] 

http://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:7:0::::FSP_ORG _ID:1313

[6] 

이돈규, 임무종, “디스플레이 화질 표준화 동향,”Display Focus,vol. 24, Mar.-Apr. 2013, pp. 12-13.

(그림 1)

다양한 디스플레이로 발전[1]-[4]

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(그림 2)

디스플레이 산업의 발전경로[2]

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(그림 3)

디스플레이 세계시장 전망

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<출처>: Displaysearch, 13Q4

(그림 4)

IEC/TC 110 기술위원회 각국 전문가 현황

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<표 1>

IEC/TC 110 기술위원회 회원국

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<표 2>

IEC/TC 110 기술위원회 현황

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<표 3>

IEC TC 110/WG 2 작업반 표준 제정현황

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<표 4>

IEC TC 110/WG 2 작업반 표준 진행현황

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* Approved Draft International Standard(ADIS)

* Approved New Work(ANW)

* Received Draft International Standard(RDIS)

<표 5>

IEC TC 110/WG 4 작업반 표준 제정현황

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<표 6>

IEC TC 110/WG 5 작업반 표준 제정현황

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<표 7>

IEC TC 110/WG 5 작업반 표준 진행현황

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* Approved 2nd Committee Draft(A2CD)

<표 8>

IEC TC 110/WG 6 작업반 표준 제정현황

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<표 9>

IEC TC 110/WG 6 작업반 표준 진행현황

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* Preliminary Work Item(PWI)

<표 10>

IEC TC 110/WG 7 작업반 표준 제정현황

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<표 11>

IEC TC 110/WG 7 작업반 표준 진행현황

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* 2nd Committee Draft(2CD)

* Approved Committee Draft with Vote(ACDV)

<표 12>

IEC TC 110/WG 8 작업반 표준 제정현황

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<표 13>

IEC TC 110/WG 8 작업반 표준 진행현황

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* 1st Committee Draft(1CD)

* Circulated Draft Technical Specification(CDTS)

<표 14>

IEC TC 110/WG 9 작업반 표준 진행현황

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<표 15>

IEC TC 110/WG 10 작업반 표준 제정현황

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<표 16>

IEC TC 110/WG 10 작업반 표준 진행현황

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* Circulated Committee Draft with Vote(CCDV)

* Proposed New Work(PNW)

<표 17>

IEC TC 110/MT 64595 표준 제정현황

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<표 18>

IEC TC 110/ MT 64595 작업반 표준 진행현황

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<표 19>

IEC TC 110/ HHG2 작업반 표준 진행현황

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<표 20>

IEC TC 110/PT 62977 작업반 표준 진행현황

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