디스플레이의 전쟁 이야기, KAIST 최경철 교수

[디스플레이 전쟁 이야기 (2001년 ~ 2010년) 1편 (부제: 한국과 일본전자산업의 대리 전쟁 – 일본전자산업의 몰락)]

 

전쟁의 서막

 

1990년대 한국의 평판디스플레이(Flat panel display ; PDP,LCD) 산업은 막 출발선에 서 있었으며, IMF의 어려움 속에서도, 정부의 디스플레이 산업 및 인재 육성 정책이 뒷받침 된 것은 사실이다. 1990년대 일본의 평판 디스플레이 산업은 최고의 절정기를 구사하고 있었다. LCD는 1980년대 초반 Seiko-Epson을 비롯한 Sharp, Toshiba, Hitachi, NEC, Fujitsu 등 일본 전자업체들이 상용화를 한 이 후 중소형 디스플레이 소자로 사용되면서 시장 점유율 80% 이상을 차지하고 있었고, PDP는 1993년 Fujitsu 가 42인치 ACPDP 로 상용화 첫 제품을 내놓으며, Matsushita, Panasonic, NEC, Pioneer, Hitachi, Mitsubishi 등이 과감한 투자를 하고 있었다. 일본의 디스플레이 산업은 중소형 디스플레이로 LCD 와 대형 디스플레이로 PDP 기술을 앞세워 세계 최강의 절대 우위를 점하고 있었다. 일본 전자 업체들은 한편으로 새로운 디스플레이 기술로 FED 및 OLED에 대한 연구개발도 병행하고 있었다. 1990년대의 한국의 디스플레이 산업은 Fast Follower 로서 일본의 기술을 베끼고 따라잡는 것이 급선무였다. 삼성의 경우, Set 업체인 삼성전자에서 LCD을 개발하였고, 삼성SDI에서 PDP 개발을 담당하고 있었고, LG의 경우는 그 반대로 Set 업체인 LG전자에서 PDP 개발을, 필립스와의 합작회사(1999년설립)인 LG-Philip-LCD LCD 기술개발을 담당 하고 있었다. 현대전자는 LCD 와 PDP 둘 다 개발 하였지만, IMF 시절 반도체 빅딜을 하면서 LCD는 중국 BOE에게 넘겨 주어, 중국의 LCD 추격의 발판을 마련해 주었고, PDP는 분사했다가 문을 닫는 수모를 겼었다. 대우 계열의 오리온PDP는 어려움을 겪다가 중국 업체에 인수되었다 (2000년대 중반).

 

전쟁의 시작: 대형 디스플레이 LCD 대 PDP 의 대리 전쟁

 

디스플레이 전쟁의 시작은 2001년 8월에 삼성전자가 40인치 LCD을 발표하면서 시작이 되었다. 2000년 이전 까지만 해도 LCD는 절대로 40인치 이상의 대형 디스플레이로 될 수 없다는 것이 정설이었고, PDP 기술이 40인치 이상의 대형 디스플레이 시장을 계속 점유할 것이라는 예측이었다. 이에 일본의 전자업체들은 역할 분담하여 중소형 디스플레이로는 LCD 기술개발에, 대형 디스플레이로는 PDP 기술개발에 각각 모든 힘을 쏟아 붓고 있었고, LG전자 또한 대형 PDP개발에 많은 투자를 하고 있었다. 삼성전자가 40인치 LCD을 개발하면서, PDP 기술 진영과 LCD 기술 진영의 대형 디스플레이 기술 우위를 놓고 치열한 기술 전쟁이 시작 되었고, 이는 한국과 일본의 전자산업의 패권 경쟁으로 번지게 되었다. 그 당시 전자산업의 하일라이트는 대형 TV이고, 대형 TV는 전자산업의 중심에 있었고, 그 대형 TV스크린에 어느 디스플레이 기술을 적용할 것인가가 전자업체들의 운명을 건 싸움의 동기였다.

 

1차전쟁의 진행과정

 

2001년 삼성전자의 40인치 LCD는 비정질 실리콘 TFT(Thin Film Transistor) 와 대형 패널의 액정 주입방법등의 기술혁신을 통해 엔지니어들이 이루어낸 값진 성과이다. 그 당시 한국 디스플레이 기술의 원천은 모두 일본 및 외국에서 온 것으로 한국 기업이 할 수 있는 것은 기존 일본 디스플레이 기술을 받아서 개량하여 혁신하는 것으로, 가장 주력 했던 방법이 어떻게 하면 더 크게 만들 수 있을까 였다. 그 당시 반도체 기술은 더 작게 만들 방법을 찾는 것 이었다면, 디스플레이 기술은 어떻게 하면 더 크게 만들 수 있는지를 개발하는 것이었다. 일본 Fujitsu PDP 기술을 모방한 LG전자와 삼성SDI(삼성전관)는 대형 PDP 디스플레이 기술개발 경쟁에 일찌감치 합류하고 있었다. 1998년에 LG전자가 60인치 PDP를 개발하자, 그 다음해 1999년에 바로 삼성 SDI에서 63인치를 개발했다고 발표하였다. 2001년 삼성전자의 40인치 LCD 기술개발에 자극을 받아, 2003년에 상반기에 삼성 SDI가 70인치 PDP을 개발하자, 같은 해 하반기에 LG전자에서 71인치와 76인치 PDP 개발을 발표하였고, 다시 2004년에 삼성 SDI에서 80인치와 102인치 PDP 개발을 발표하는 등, LG전자와 삼성 SDI 의 PDP 크기 싸움은 회사의 운명을 걸다시피 하였고, 일본 PDP 기술에 대한 도전장으로, 또한 같은 계열사인 LG-Philips-LCD와 삼성전자의 대형 LCD 기술 개발의 기세를 꺾기 위한 치열한 경쟁이었다. 이에 일본의 Matsushita는 2006년에 삼성 SDI보다 1인치 큰 103인치 PDP와 2008년에 150인치 크기의 PDP TV 기술력을 과시하면서 대형 디스플레이의 강자임을 과시하기도 했다.

 

이에 맞서는 한국과 일본의 LCD 업체들의 기술 개발 또한 만만치 않았지만, 일본은 대부분의 전자업체들이 PDP 개발에 투자를 하였고, Sharp 외 몇 개 업체에서만 대형 LCD 기술 개발에 투자하고 있었다. 삼성전자와 LCD 기술에 경쟁하고 있었던 LG-Philips Display (LG-Philips-LCD 에서 사명 변경, 다시 LG Display 로 변경, 아래부터는 LGD로 명칭 함) 가 2003년에 52인치 LCD을 발표하자 삼성전자에서 같은 해 2인치가 큰 54인치 LCD 기술 개발을 발표하였다. 일본의 LCD 업체 중 Sharp 만이 삼성전자와 LGD의 도전에 반격하면서 2004년에 65인치 LCD 개발을 발표하였다. 삼성전자는 다시 2005년에 82인치 LCD 기술 개발을, LGD는 2006년에 100인치 LCD 기술 개발을 발표하였다. 2007년에는 Sharp 가 108인치 LCD 기술개발을 발표함으로서 크기의 경쟁은 Sharp의 108인치 LCD, Matsushita의 150인치 PDP로, 일본 전자업체들이 승리한 것 같았지만, 그 만큼 치열한 기술 개발 경쟁이 계속되었고, 시대변화에 따라가지 못하는 일본의 PDP 기술 수준과 Sharp 혼자서 고분 분투한 일본의 LCD 기술개발로서는, 삼성전자와 LGD의 대형 LCD 기술 개발 및 투자를 따라가지 못하면서, 전세는 한국의 대형 LCD 기술 쪽으로 기울고 있었다.

 

삼성SDI와 LG전자의 PDP 기술은 Fujitsu 의 3전극 surface discharge ACPDP로 동일 해서 PDP 는 연합 전선 형성이 가능할 정도 였지만, 한국의 LCD기술은 삼성전자가 PVA(Patterned Vertical Alignment) 액정 모드로 Fujitsu가 개발한 방식이고, LG Display는 IPS (In Plane Switching) 로 Hitachi 가 개발한 방식을 사용하면서, 서로 다른 LCD 기술을 사용하고 있었기 때문에, 삼성전자와 LGD 사이에도 주도권을 놓고 치열한 전쟁을 하고 있었다.

 

대형 LCD 기술에는 근본적인 문제가 있었는데, 첫째가 대형화문제로 이것은 삼성전자가 처음으로 앞서 설명한 기술혁신을 통해 이루었으며, 시야각 문제는 각자의 액정 모드 개선 방식으로 문제를 해결하였고, 액정의 늦은 응답 속도에 따른 화질 문제도 이미지 처리 및 알고리즘 등으로 해결하면서, 대형 디스플레이에서도 PDP기술을 앞서가기 시작하였다. 특히 삼성전자가 2009년에 LCD의 Back Light Unit으로 CCFL(Cold Cathode Fluorescence Lamp: 쉽게 이야기하면 형광등) 대신에 LED을 채택함으로서 표시 칼라 면에서도 PDP을 앞서가기 시작했다. PDP 는 기체 방전을 사용하는 디스플레이 소자로 TFT 없이 잘 구동되고, 구조도 간단하며, 무엇 보다 값싼 제작 공정으로 인해 디스플레이 가격이 싸다는 장점이 있지만, 전력 소모 문제 및 고해상도 디스플레이 구현 등의 근본적인 문제를 해결하지 못하였고 10년간의 기술 경쟁에서 밀리게 되었다.

 

디스플레이 전쟁에서 2인자에게 자비는 없었다. 점점 고해상도의 대형 디스플레이 기술을 요하는 변화의 시대에 PDP 기술은 설 자리를 잃고 한 시대의 역사로 남게 되었다. 대형 PDP 디스플레이 사업에 모든 것을 쏟아 부었던 일본의 Panasonic을 비롯한 대부분의 일본 전자업체들은 2008년부터 PDP 사업을 철수 하거나 미련 때문에 합작 회사 (Fujitsu –Hitachi PDP)을 만들어 버텨 보지만, 삼성전자와 LGD의 대형 LCD 기술에 밀려 문을 닫고 사업을 철수하게 된다. 그나마 버티던 일본의 LCD 업체들은 합작 회사로 살아남으려고 하면서, LCD 기술 개발은 버리고 OLED을 개발했지만, 나중에 중국기업에 인수되는 수모를 겪게 된다. LG전자와 삼성SDI도 PDP 사업을 축소하다가 2014년에 최종 PDP사업을 접게 된다. PDP의 패배를 맛본 LG전자는 스마트폰 사업에 판단 실수와 맞물려 한 때 회사가 어렵다는 소문이 날 정도로 큰 타격을 받게 되었고, 삼성SDI는 모든 디스플레이 사업 내용을 삼성전자에 넘기고 디스플레이 사업에서 손을 떼게 되었다.

 

1차 디스플레이 전쟁, PDP와 LCD와의 전쟁이 한창인 2006년에 일본 전자업체인 Cannon과 Toshiba가 FED의 한 종류의 55인치 SED 디스플레이을 선보이며, LCD와 PDP에 도전장을 내밀지만, LCD 와 PDP의 생사를 건 싸움에 Cannon-Toshiba 기술에 아무도 호응을 하지 않았고, 아주 멋진 대형 FED 기술을 들고 나왔지만, 기술의 미성숙과 시대의 흐름에 뒤쳐지면서 그 기술은 그 대로 사장되고 말았다.

 

1차 디스플레이 전쟁의 결말

 

2001년에서 2010년까지의 치열한 LCD - PDP 대형 디스플레이 전쟁은 일본과 한국 전자업체간의 대리 전쟁 양상을 띠었고, 이 전쟁에서 패배한 한국과 일본의 여러 업체들이 다시는 디스플레이 사업을 하지않거나, 사업 구조를 대폭 정리하게 되었고, 대형 LCD 기술개발에 치열한 전쟁을 펼쳤던 삼성전자 와 LGD만이 살아 남아서 2차 디스플레이 전쟁을 시작하게 되었다. 이 전쟁에서 패한 일본의 전자 업체는 폭망수준으로 일본 전자업체의 몰락을 가져왔다. 물론 일본전자업체의 몰락이 PDP-LCD 전쟁으로만 이야기할 수는 없고, 일본 산업의 구조적인 문제, 경영자의 판단착오, 변화 및 혁신에 늦은 대응, 반도체사업의 부진 등이 있을 수 있지만, PDP-LCD 전쟁에서 일본 사회와 산업의 모든 단점을 보여 주면서 몰락하게 되었다.

 

 

다음 글 예정 – 디스플레이 전쟁 이야기 (2011년 ~ 2020년) 2편: OLED 와 LCD의 전쟁, 중국의 도전

 

추신: 사실과 다른 내용이 있으면 알려 주세요 ^^

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[디스플레이 전쟁 이야기(2011년 ~ 2020년) 2편: OLED 와 LCD의 전쟁, 중국의 도전]

 

2차 전쟁의 배경

LCD와 PDP의 대형 디스플레이 주도권을 두고 벌어진 1차 전쟁(2001년~ 2010년)에서 삼성전자와 LG Display (2008년 사명 변경)의 LCD 진영이 승리할 무렵, 한국과 일본의 전자 산업 업계는 재편 되었고, 스마트폰의 등장(2007년)으로 중소형 디스플레이의 주도권 싸움도 시작되고 있었다. LG 전자는 PDP 사업은 철수 하면서, 개발 중이던 OLED도 LG Display로 그 사업을 이관하였다. 이로서 LG전자는 디스플레이 부품 사업에서 완전히 손을 떼고, TV와 스마트폰 등의 Set 사업을 주도하게 된다. 삼성 그룹도, 삼성 SDI의 PDP 사업을 철수 하고, OLED 개발 등 모든 디스플레이 부품 사업을 삼성 Display (2012년 설립, 2008년 설립한 Samsung Mobile Display 후신)로 이관하면서, LCD/OLED 등 모든 디스플레이 부품은 삼성디스플레이에서 담당하는 등 Set 와 부품 사업을 분리 시켰다. 한편 일본의 전자업체들은 PDP와 LCD 대형 디스플레이 전쟁에서 패하면서, 대형 PDP/LCD 사업을 포기 하거나, 일부 회사들은 정부의 주관 하에 합작회사를 만들었고, OELD 기술 선점에도 지대한 관심과 투자를 보여주고 있었다. 한일간 그리고 PDP-LCD간의 치열한 전쟁을 지켜보던 중국 및 대만의 전자 업체는 LCD 기술 개발을 발판으로 90년대의 한국의 기업들처럼 Fast Follower의 길을 걷고 있었다. 특히 대만 업체들은 한일간의 PDP-LCD 전쟁의 와중에 LCD 의 시장 점유율을 높여 가고 있었고, 2007년 중국정부의 11차 국가계획에서 디스플레이 산업이 최우선 과제로 제시되면서 중국 업체들은 한국의 디스플레이 산업을 따라잡겠다는 무서운 기술 개발 의지를 보여주고 있었다.

 

2011년에서 2020년까지의 디스플레이 기술 패권 싸움의 양상은 Mobile 기술의 진보로 변화를 맞이했다. 스마트폰의 등장으로 거기에 맞는 중소형 디스플레이의 중요성 및 시장성이 커지면서, 디스플레이 부품 업체들은 이 에 맞는 대응을 해야했다. 2001년~2010년과는 조금 다른 양상으로, 2011년~2020년 시기에는 set 업체들의 요구에 따라 디스플레이 부품 업체들의 희비가 엇갈리기 시작했다. 삼성 Display와 LG Display가 삼성전자와 LG전자의 TV 와 스마트폰 Set 사업에 방향을 맞추어야 했고, 또한 애플이 스마트폰을 개발하고 사업을 시작하면서 거기에 사용되는 고품위의 중소형 디스플레이 요구에도 맞추어야 했다. 소프트웨어 회사인 구글과 마이크로소프트도 set 완성체 사업에 관심을 가지면서, 대형 및 중소형 디스플레이 개발에 관심을 보이기 시작했다. 또 한가지 중요한 변화는 Set와 부품 사업이 분리된 것 이외에도, 디스플레이 부품을 만드는 디스플레이 장비와 재료 회사의 분업이 확실해지기 시작했다. 특히 일본의 기업들은 디스플레이 장비 및 재료 사업에 주력하고, 한국의 LG Display 와 삼성 디스플레이는 부품에 주력하면서, 한국과 일본 기업 간의 Win-Win하는 전략을 취하기도 했다. 한 때 LCD-PDP에서 번 돈이 모두 일본의 장비 및 재료 회사로 다 흘러 들어간 다는 소리도 있었다.

 

OLED 디스플레이는 1982년 Eastman Kodak 의 Ching Tang박사의 특허에서 출발하여, 1990년대 후반부터 2000년 전반까지 한국 및 일본 모든 전자 업체들이 그 기술 개발에 뛰어 들었고, 중견 및 스타트업체도 많이 생겨났다. 한국에는 대표적으로 LG전자, LG Philips, 삼성전자, 삼성전관(삼성SDI의 전신), 대우고등기술원에서 분사된 NESS Display, 네오뷰코오롱, 오리온OLED, 엘리어텍, Hydis (중국 BOE가 인수) 등이 있었고, 일본에는 Sony, Tohoku Pioneer, SK Display, Sanyo, TDK, Nippon Seki, Seiko Epson, Hitachi, Toshiba, Mitsubishi 등 이외에도 많은 업체들이 OLED 기술 개발에 뛰어들었다. 그러나, 그 당시 상용화된 OLED는 모두 소형 디스플레이로서, Passive matrix (PM) 구동으로 TFT가 없이 단순한 그림 글자를 표시하는 디스플레이 였으며, 주로 피처폰 또는 자동차 오디오 디스플레이로 사용되었고, TFT 가 있는 Active Matrix(AM) 디스플레이는 디지털 카메라의 뷰파인더로 정도에만 적용될 것으로 예상하고 있었다. 한국과 일본의 디스플레이 업체들은 LCD-PDP 전쟁을 지켜보면서, OLED의 기술을 개발을 하고 있었지만, 대형화 OLED 기술의 어려움 때문에 난항을 겪고 있었다. 소형 OLED 디스플레이도 LCD 보다 가격 면에서 비싸기도 했고, 양산 기술의 어려움 또한 한몫 하여, 시장에서 크게 성장하지 못하고 있었다. 이에 OLED 디스플레이의 본격적인 시장 형성이 늦어지면서, 기술개발 여력이 있는 삼성과 LG 만 빼고, 한국의 여타 OLED 업체는 2000년대 중반에 OLED 사업을 접게 된다. 일본의 OLED 개발 전자업체들도 OLED 시장 형성이 늦어지고, PDP-LCD 전쟁 패배의 후유증으로 하나 둘씩 사업을 접기 시작했고, 2010년대에 들어오면서 Sony 와 소니/도시바/히다치 합작 회사인 Japan Display Inc (JDI, 2011설립준비, 처음에는 LG 와 삼성의 LCD 대항으로 설립)와 다른 합작 회사 JOLED (2014년설립 일본정부/JDI/소니/파나소닉 합작) 그리고 SEL과 같은 R&D 회사 등 몇몇만 남아서 OLED 기술 개발을 계속하고 있었다.

 

전쟁의 시작:

필자가 10년 단위로 전쟁사를 구분하고 있지만, 딱 10년 단위에 기술 개발 또는 업체들의 사업 재편, 기술 개발의 흐름에 이루어지는 것은 아니고 편히 상 나누고자 함이다. 그러나, 공교롭게도 1차전쟁은 2001년 삼성전자의 40인치 TFTLCD 개발 발표와 더불어 시작되었고, 2차 전쟁의 시작은 2011년 11월 LG 전자와 삼성 전자의 55인치 OLED 개발 발표를 그 출발점으로 하고자 한다. 또한 삼성의 스마트폰인 갤럭시S에 OLED을 처음 장착하여 출시한 것이 2010년, 그리고 2011년에 갤럭시S2에 OLED 디스플레이를 장착하여 아이폰과의 본격적인 시장 쟁탈전을 시작되었고, LG LCD (아이폰 디스플레이) 와 삼성 OLED (갤럭시폰 디스플레이) 사이에 중소형 디스플레이 전쟁의 불을 당긴 것이 이 때이기도 하다.

 

2차전쟁의 진행과정(1) - TV 디스플레이의 전쟁 : LG OLED 와 삼성 LCD 그리고 중국의 LCD 공세

 

2011년 말에 LG와 삼성이 같은 시기에 55인치 OLED 개발을 발표한 것은 2012년1월 CES에서 세계 최초의 대형 OLED TV 양산을 서로 먼저 선언하기 위함이었다. LCD-PDP 전쟁에서 이긴 삼성 Display 와 LG Display는 각각 set 업체인 삼성전자와 LG전자를 통해 LCD 뒤를 이을 대형 TV 디스플레이로 OLED 양산 소식을 전한 것이었다. 2012년1월 CES 에서 드디어 양사는 55인치 OLED TV를 선 보였고, 양산을 선언하였다. 여기에 가장 당황한 것은 일본의 Sony 일 것으로 추측된다. Sony는 TV set 가 주력으로, 트리니트론으로 대변되는 소니 CRT 기술에 안주하다가 PDP-LCD 기술 개발을 놓치고, 일본 업체들이 대형 TV 디스플레이 전쟁에서 패하는 것을 보면서 TV의 왕좌 자리도 한국 기업에게 내주게 되었다. Sony 는 대형 디스플레이 기술로 1990년에는 PALC (Plasma Addressing Liquid Crystal) Display 와 FED 등에 관심을 보였고, 2000년대 이후에는 OLED 에 많은 관심과 개발 및 투자 (합작 회사 JDI 와 JOLED 설립 주도) 하면서 일본의 디스플레이 사업을 일으키고자 가장 고분 분투한 기업으로 보인다. 그러나 Sony는 CRT만 믿다가 LCD와 PDP 경쟁에 참여도 못했고, PALC, FED, OLED 등에 관심을 보여, 한 때 Sony 가 투자하는 디스플레이는 다 망하는 것 아니냐 하는 이야기가 있을 정도 였다. 특히 2000년대 초반에 Sony의 회장이 “삼성이 OLED을 양산하는 것은 물구나무 선채로 후지산을 오르는 것과 같다” 라고 비유하면서 (소니 회장이 이렇게 말 했다고 하지만 필자가 확인 못함), OLED 양산 기술의 어려움을 표현하면서 결코 삼성이 대형 OLED TV 양산을 못할 것이라고 예측하였다. 이는 LCD와 PDP의 양산을 처음 시작한 것이 모두 일본 기업이고, OLED 양산도 일본 기업이 해야 된다는 일본 업체들의 바램 이었을 것이다. 2011년11월의 LG와 삼성의 55인치 OLED TV양산 소식은 일본 디스플레이 사업에 쐐기를 박는 소식 이었을 것이라 생각된다. 소니 회장의 물구나무 후지산 오르기 이야기는 반은 맞고 반은 틀린 이야기가 되어 버렸다. 결국 삼성은 대형 OLED TV 양산에 실패 했고, LG는 성공 했기 때문이다. Sony는 2012년에 OLED TV에 대한 강한 애착으로 56인치 4 K OLED TV을 개발하여, CES2013에서 시연 했지만, TV 전원이 나가는 실수를 하면서, 일본 OLED 양산 기술의 앞날을 보여 주었다.

 

삼성과 LG의 OLED 구조와 방식은 서로 다른 기술을 사용하고 있었다. 삼성의 OLED 은 RGB pixel 구조에 저온 다결정 실리콘 트랜지스터 (Low Temperature Poly-Silicon Thin Film Transistor LTPS TFT) 기술을, LG는 White pixel 과 Color filter (CF)를 사용하는 구조에 산하화물반도체 트랜지스터 (Oxide semiconductor Thin Film Transistor: Oxide TFT) 기술을 사용하고 있었다. 삼성의 RGB셀 형성 과정과 LTPS TFT 형성 과정의 불균일도 때문에 대형 디스플레이 소자 양산 공정에 적합하지 않아서 결국 삼성Display는 수율을 개선하지 못하고 대형 OLED TV 양산에 실패하고 말았다. 반면 LG Display의 White OELD 와 CF 구조는 양산에 적합 하였고, Oxide TFT는 이동도가 LTPS TFT보다 떨어지지만, 대면적 균일도가 좋아서 대면적 OLED 디스플레이 양산 수율이 개선되었고, 결국 LG Display가 대형 OLED을 양산에 성공하면서 세계 최초 대형 OLED TV 시장을 열게 되었다. 이 것은 뒤에 설명할 삼성의 중소형 OLED 양산 및 처음 스마트폰 디스플레이에 적용 한 것과 더불어 한국의 기술력이 디스플레이 분야에서 처음으로 first mover가 된 역사적인 사건이 되었다. 대형 OLED 디스플레이 기술에서의 LG Display와 삼성 그리고 일본 업체와의 전쟁은 2013년을 기점으로 싱겁게 LG Display 의 단독 승리로 끝나게 된다. 2011년 LG와 삼성의 55인치 양산 선언과 2012년1월 CES에서 선보인 OLED 55인치 TV에 자극 받아 2013년에 Panasonic과 Sony가 각각 4K 해상도의 56인치 OLED를 선보이지만, 일본 업체의 OLED 기술은 RGB pixel 방식에 Oxide TFT을 적용하였음에도 불구하고 양산에 실패하여 기술 개발을 접게 된다. 2013년 같은 해에 LG 와 삼성에서 휘어지는 Curved 55인치 OLED TV을 선보이면서 LCD TV에 대항하는 OLED 기술의 우월함을 선보였다. 삼성은 이 Curved OLED 기술을 끝으로 대형 OLED 기술 개발을 공개하지 않게 된다. 이 것은 삼성 대형 OLED 디스플레이의 양산 실패에 따른 것으로 추측되었다.

 

이렇게 대형 OLED TV의 싸움이 LG Display의 승리로 싱겁게 끝나자, LG 와 삼성은 각각 고민에 잠기게 되었다. LG는 PDP-LCD 전쟁에서 승리한 IPS (In-plane Switch)방식의 LCD을 계속 대형 TV의 디스플레이로 주력으로 할지, 아니면 OLED 디스플레이를 대형 TV의 주력으로 교체할 지의 고민이었고, 삼성은 대형 OLED TV의 양산에 실패하고, 차기 기술 주자가 없는 상황에서 PVA (Patterned Vertical Alignment) LCD TV로 계속 가야하는지 였다. 또한 삼성 Display와 LG Display 자체 내부에서도 LCD 기술개발부서와 OLED 기술개발 부서간의 서로 견제와 경쟁은 존재하고 있어, 그 양상은 복잡 미묘하게 흘러가고 있었다. 결국 삼성 Display는 대형 디스플레이로는 LCD 기술 개선에 계속 주력하면서, 차세대 대형 디스플레이에 대한 해결책을 못 찾고 고민을 하게 되었다. 반면 LG Display는 대형 TV 디스플레이에 OLED와 LCD 두 가지 모두 option을 갖고 있어서, 대형 LCD display는 삼성 과 중국의 QLED LCD TV 전략에 맞불을 붙이고, 대형 OLED 디스플레이를 TV디스플레이로 채택하는 일본과 중국의 set 업체를 늘려가는 전략으로 나아가게 되었다.

 

2014년부터 대형 OLED는 LG의 독무대가 된다. 2014년에 77인치 Curved OLED 와 4K 해상도 의 OLED, 그리고 2015년에 65인치 UHD 와 77인치 SUHD OLED TV를, 2016년 77인치 4 K OLED, 2017년도에 77인치 Wall TV와 56인치 투명 OLED TV기술을, 2018년에는 CES을 온통 OLED 패널로 도배하다시피 했고, 2019년에는 8 K OLED 와 Rollable OLED TV, 2020년에는 Rollable OLED TV을 시장에 상품으로 출시하면서 대형 OLED 디스플레이 시장 점유율 100%을 유지한다. 그러나, 독점적인 시장에도 불구하고 LG Display OLED TV 사업은 삼성과 중국/대만의 LCD TV에 밀려 시장을 확대하지 못하는 어렵을 겪었다. 처음에 LG 전자 set 업체 만이 OLED TV를 채택하다가, 중국의 화웨이, 샤오미, 일본의 Sony 와 Sharp, 미국의 비지오를 포함하여 2020년 기준 19개 사로 확대되어 가면서 대형 OLED 시장을 확대하면서 성장세를 이어나가고 있다. 아이러니컬하게도 일본의 OLED 기술에 그렇게 애착을 가졌던 소니가 LG Display 의 OLED 디스플레이을 가져다 OLED TV을 생산하고 있고, OLED TV 시장 점유율이 LG 전자를 누르고 1위를 했다는 것이다.

 

대형 OLED TV의 양산 성공 및 성장세에 따라 대형 LCD TV 기술 진영도 만만치 않은 반격을 하여 왔다. 삼성은 OLED TV양산 실패에 따라, 대형 TV로 자사의 PVA 모드의 LCD TV를 발전 시키면서, Oxide TFT을 적용한 대형 고해상도 LCD TV로 OLED TV을 견제하기 시작한다. 삼성은 2013년에 110인치 UHD LCD TV를, 2014년에는 Curved OLED TV을 의식해서 105인치 Curved LCD TV 기술, 2015년에는 Quantum Dot (QD) film을 LED backlight와 결합하여 색재현성을 더욱 높인 88인치 Curved LCD TV 기술력을, 2016년에는 98인치 QD/LED backlight unit을 Curved LCD에 결합한 8 K TV를 보여주면서 할 수 있는 모든 기술력을 LCD TV 기술 향상에 쏟아 부었다. 그리고 2017년부터는 LED TV 대신에 QLED TV라는 이름을 LCD TV에 사용하면서 LG의 OLED TV와의 대결 구도(QLED 대 OLED)를 확실히 하였고, OLED TV의 모든 약점을 끈질기게 들추어 내면서 PDP-LCD 전쟁을 능가하는 혈전을 벌였다. 각종 국제디스플레이 학회의 Keynote 연설의 단골 메뉴는 QLED (QD와 LED을 Backlight로 갖춘 LCD 기술) TV와 OLED TV기술의 우의 경쟁이었고, 특히 LG와 삼성의 CEO, CTO 들이 번갈아 출연하여 각자의 기술의 우월성을 강조하는 것이었다. 이에 LG의 LCD TV는 진퇴양난 이었다. 돈 잘 버는 사업을 전적으로 OLED TV로 교체할 수도 없고, OLED TV를 대놓고 드러내 공격할 수 도 없고, 삼성의 LCD의 공격도 견제해야하는 그런 상황 이었다. LG도 2014년에 98인치 8K LCD TV를, 2015년에는 QD을 채용한 65인치 UHD LCD TV를, 2017년에는 나노셀 LCD을, QLED의 대항 마로 내놓았다. 2018년부터 LG는색재현성을 향상시킨 Super Nano Cell LCD TV로, 그리고 2020년에는 Mini-LED을 backlight로 채용한 QNED LCD TV로 삼성의 QLED에 맞서 LCD TV시장 쟁탈전을 계속하고 있다.

 

2011년에서 2020년 까지 10년동안 중국과 대만의 디스플레이 산업과 기술력은 빠르게 성장하였고, 특히 중국의 디스플레이 업체는 한국과 일본의 디스플레이 사업을 인수하면서, 한국의 LCD 사업을 능가할 정도의 성장세를 이루었다. 중국 디스플레이 업체는 각각 지방정부의 엄청난 투자와 후원으로 성장하고 있다. 가장 대표적 주자가 베이징에 근거를 둔 BOE로서, 현대전자의 LCD사업부를 흡수하여 디스플레이 사업의 발판을 마련하여 LCD와 OLED 기술에서 LG Display 와 삼성 디스플레이를 위험하는 존재가 되었다. TCL CSOT는 광동성 (심천, 광저우), Tianma 는 샤먼에, Visionox는 쿤산에, EverDisplay 는 상하이에 근거를 두고 중국지방정부 후원아래 성장을 계속하고 있다. 대만의 디스플레이 업체로는 AUO 와 Innolux 등이 있다. 중국과 대만의 디스플레이 업체들은 한일간의 PDP-LCD 전쟁 중에 조용히 힘을 키우면서 전세계 LCD 시장 점유율 서서히 높여가고 있었다. 괄목할 만한 기술력은 2014년에 TV set을 만드는 중국 업체 (TCL, Skyworth, HiSense, Changhong 등이 있음) 중에 HiSense 와 TCL에서는 각각 BOE 와 TCL CSOT에서 개발한 QD 적용 대형 LCD 디스플레이를 받아 QD LCD TV을 삼성과 LG보다 먼저 선 보였다는 것이다. 2015년에 QD 적용 LCD을 하이센스(대만의 Innolux 포함) 에서는 ULED TV 라는 이름으로, TCL에서는 Quantum Dot LCD라는 이름으로 사용하기 시작한다. 반면 대만의 AUO는 65인치에서 85인치까지 QD적용 LCD line으로 전환하면서, Bezel-less LCD TV에 주력한다. QD와 Bezel-less 등의 기술은 LCD 기술의 진보를 위한 것뿐만이 아니라, 모두 LG Display의 OLED TV을 대항하기 위한 것으로, LCD의 한중전에서 승기를 잡기 시작한 중국 및 대만의 LCD 진영의 총공세이기도 하다. 2016년 TCL 은 QD 적용 LCD을 QUHD 라고 이름을 바꾸었고, 2017년도 드디어 삼성도 QD적용 LCD TV를 QLED라는 명칭을 사용하며, QD 적용 LCD TV 진영에 합류하여 QLED와 OLED의 대결 구도를 완성하였다. TCL은 QD을 먼저 LCD TV에 적용하였음에도 불구하고, 그 TV의 명칭을 2018년에 QULED에서 삼성의 QLED 이름을 따라하게 된다. 또한 2018년의 대만과 중국 LCD 기술은 mini –LED을 LCD에 적용하기 시작했다. 2018년에는 Innolux와 Tianman 이 중소형 LCD에, 2019년에는 AUO 가 대형 LCD TV에, 2020년에는 Innolux가 상업용 PID(Public Information Display)에 Mini-LED을 적용하기 시작했다. 2020년에는 중국의 TCL이 Mini-LED 적용 LCD TV을 시장에 먼저 내놓으면서, 대형 LCD 디스플레이의 중국과 대만의 거센 도전은 계속되고 있고, LG와 삼성의 QLED LCD TV와 LG Display의 OLED TV는 또 한번의 시련을 맡고 되었다.

 

2차전쟁의 진행과정(2) - 스마트폰 중소형디스플레이의 전쟁, LCD 대 OLED

 

2010년 삼성 디스플레이가 중소형 OLED 디스플레이 양산에 성공하기 전까지, 중소형 디스플레이는 LCD 천하였다. 2007년 애플의 스마트폰 출시와 더불어 중소형 디스플레이 시장은 계속 성장하고 있었다. 2011년 드디어 삼성의 갤러시 S2에 OLED 디스플레이가 적용과 갤럭시 S2의 커다란 성공이 중소형 OLED 의 시장을 급격하게 팽창시키게 되었다. 스마트폰 디스플레이의 LCD 천하를 깨트리고, 중소형 LCD와 OLED의 전쟁이 시작된 것이다. 2011년 전까지 애플의 스마트폰 디스플레이는 LG Display의 독점이기도 했다. 그 이유는 LG Display 의 LCD 모드는 IPS 방식이고, 이는 액정이 누워서 움직이기 때문에 스마트폰의 터치 스크린에 적합한 기술이었다. 반면 삼성 Display 의 LCD 모드는 PVA로 액정이 서서 움직이는 방식으로 터치에 매우 불리하였다. 애플은 이에 LG Display 의 IPS LCD을 스마트폰의 스크린으로 채택하면서 Retina 디스플레이라고 명명 하기도 했다. 이 사건이 결국 LG Display와 삼성 Display의 중소형 OLED 양산 기술의 격차를 가져오는 계기가 되었다. LG Display는 IPS 방식을 스마트폰 용 스크린으로 발전 시킨 AH-IPS (Advanced High performance In-Plane Switch) 방식으로 스마트폰 디스플레이를 독점하고 있어서, 중소형 OLED의 양산 기술 개발에 소극적이었다. 당시 LG Display 의 관계자는 “기업 중심적 판단이 아닌 소비자의 편익과 만족이라는 고객가치 측면에서 봤을 때 모바일 분야에서 OLED에 대한 투자는 쓸모 없는 것” 이라 하면서 중소형 OLED 양산 기술 개발에 소홀히 하게 되었다. 반면 삼성 디스플레이는 자사의 PVA LCD 모드가 스마트폰 스크린에 맞지 않는 다고 판단하여, IPS 와 유사하고 Hydis의 FFS (Fringe Field Switching)와 거의 같은 PLS(Plane to Line Switch) 방식을 개발하여 갤럭시 저가품의 디스플레이 스크린으로 사용하기도 했다. 삼성 전자의 스마트폰 사업의 중소형 디스플레이의 요청도 거세지고 있었고, 삼성 디스플레이는 결국 중소형 스마트폰 디스플레이로는 OLED 기술을 개발하지 않을 수 밖에 없었다.

 

삼성이 양산에 성공한 중소형 OLED 기술은 RGB pixel 형태이고, TFT로는 LTPS 기술을 사용하고있다. 앞서 설명하였듯이 같은 기술로 대면적 디스플레이의 OLED에 적용하는 경우 양산 수율 때문에 대형 OLED 디스플레이 양산에 실패 했지만, 중소형 OLED 디스플레이 양산에는 성공한 것이다. RGB pixel 형성은 얇은 금속 마스크를 사용 증착하는 방식으로 대형 패널에는 적합하지 않지만, 중소형 패널의 균일도가 확보되어 양산 수율을 어느정도 확보되었고, LTPS 의 레이져 어닐링 방식을 SLS (Sequential Lateral Solidification) 적용 TFT의 이동도 및 균일도를 향상시켜 중소형 패널 생산의 수율을 올려 양산에 성공하였다. 결국 삼성 Display의 소형 OLED 양산 성공에 힘입어 소형 스마트폰 디스플레이로 OLED을 채택한 갤럭시 스마트폰은 대박을 터트리면서, 삼성 디스플레이는 중소형 OLED 디스플레이의 절대강자가 되었고, 삼성전자는 애플을 능가하는 스마트폰 제조 업체가 되었다. 2019년는 갤럭시폴더블폰을 출시하면서 중소형 OLED 기술의 최강자임을 다시 한 번 증명하고 있다.

 

이에 스마트폰 디스플레이에 IPS LCD을 고집하던 LG Display 도 2015년에 뒤 늦게 pOLED (스마트폰 용 중소형 디스플레이로 polyimide 기판위에 OLED 형성 – OLED 형태는 삼성 Display 와 동일) 양산에 성공하면서, LG 전자의 스마트폰에 디스플레이로 사용하기 시작했지만, LG 전자의 스마트폰 사업의 원초적 실수와 부진이 겹치면서 중소형 OLED 시장 점유율을 확대에 어려움을 겪고 있다. 다행히, 애플이 아이폰의 디스플레이를 본격적으로 OLED로 바꾸기 시작한 2019년부터 LG Display의 중소형 OLED 시장 점유율은 올라가고 있다.

 

2차 디스플레이 전쟁의 결말

 

1차(2001년 ~ 2010년) 전쟁 후 2010년 LCD의 세계시장 점유율은 삼성 디스플레이 25.8%로 1위, 근소한 차이로 LG Display 25.5% 로 2위을 해서, 한국이 전체 LCD시장의 50%이상을 점유하고 있었고, 대만의 AUO 와 Innolux (CMI 후신) 15.8% 와 14.7%로 30.5%을, 그리고 일본의 Sharp가 명맥을 유지하면 9.8%을 유지하였고, 4.7 %가 중국의 디스플레이 업체들이 점유하고 있었다. 2차전쟁 (2011년~2020년)을 겪으며 전세는 역전되어, 2020년 LCD TV 시장의 점유율은 중국의 BOE가 19.7%로 1위하면서 중국 전체가 59%, 대만의 Innolux가 15% 로 2위를 기록하며 대만 전체가 24.8%의 점유율을, 한국의 LG Display가 9%로 삼성 디스플레이와 합친 한국의 LCD TV 점유율은 16.4%, 일본은 Sharp가 2.4%을 기록하였다.

 

대형 OLED 디스플레이의 경우, LG Display가 100% 시장 점유율을 2020년까지 기록하고 있으나, 전체 TV 시장에서 OLED가 차지하는 비중이 7%가 안되는 것으로 예측되고 있다. OLED TV의 확대가 주어진 숙제로 남게 되었다. 반면 중소형 OLED의 시장 점유율은 2020년 삼성 Display와 LG Display가 합친 한국의 중소형 OLED 비중은 84.9%가 이고, BOE를 포함한 중국 디스플레이 업체들의 비중은 14.1% 인 것으로 조사되어 중국의 맹렬한 추격이 예상되고 있다.

 

모든 디스플레이를 총합한 디스플레이 국가별 점유율을 보면 아직까지는 한국이 37.3%이고, 36.3%로 예상되는 중국에는 근소한 차이로 앞서고 있고, 대만이 21.4% 그리고 일본은 4.3%을 유지하고 있다.

 

2차전쟁에서 한국의 디스플레이 기업은 1차전쟁에서 일본 디스플레이 기업들이 패망한 것처럼 중국에게 당하지는 않았지만, 대형 LCD TV 디스플레이 경우 곧 10%의 시장 점유율이 무너질 것으로 예상되면서, 일본의 전철을 밟을 것으로 예상된다. 다행히 OLED 기술에서 First mover의 면모를 보여주며 선방하면서, 디스플레이 강국의 자리를 지켰지만, 이 마저 중국과 대만의 협공에 언제 무너질 지 모르는 일이다. LG 전자의 스마트폰 사업의 철수 소식이 들리면서, 1차 디스플레이의 전쟁 때 겪은 일본의 실수를 그대로 답습하고 있구나 하는 생각도 든다. 기술 변화의 추이를 못 읽은 LG 전자의 최고 경영자가 스마튼 폰 사업의 방향을 잘 못 잡고, 당장 돈이 되는 디스플레이 기술에 안주하여 중소형OLED 양산 기술의 개발이 늦어지는 우를 범하는 이런 일이 반복되지 않기를 바란다.

 

 

다음 번 글 – 디스플레이 전쟁 이야기 (2021년 ~ 2030년) 3편: 디스플레이 전쟁의 예측

 

추신: 사실과 다른 내용이 있으면 알려 주세요 ^^

 

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[디스플레이 전쟁 이야기(2021년 ~ 2030년) 3편: 디스플레이 전쟁의 예측]

 

3차 전쟁의 배경

 

공룡으로 비유되는 CRT을 밀어 내고 날씬한 Flat panel 디스플레이로 대체되면서, 1차 디스플레이 전쟁(2001년~2010) 동안 한일간 그리고 PDP-LCD 사이의 전쟁으로 한국의 LCD 진영이 승리를 거머쥐었으며, 2차 디스플레이 전쟁(2011~2020년) 동안 중국의 LCD 기술 공세에 한국의 LCD 산업의 패색이 짙어 졌으나, 한국의 OLED 양산 제조 기술은 first mover로서 중소형 OLED 시장 점유율 약 85%, 그리고 대형 OLED 시장 점유율 100%의 절대 우위를 지키고 있다. 또한 ICT 기술의 진보와 Set 회사들이 디스플레이 기술 개발의 헤게모니를 쥐면서 그 양상은 복잡하게 전개되고 있다. 2차 전쟁에서는 스마트폰의 확장으로, 디스플레이 기술의 많은 변화가 있었고, 향후 10년 내에 5G, 자율 주행과 결합된 mobility, AI, 메타버스 그리고 Bio/헬스케어 등의 기술이 디스플레이 기술에 어떠한 영향을 줄지 주목 되기도 한다.

 

전쟁의 시작:

 

2021년 초반부터 디스플레이 관련 big news들이 들려 오면서, 또 한번의 치열한 회사의 운명을 건 디스플레이 전쟁을 예고 하고 있다. 첫 번째 소식은 LG 와 Samsung 의 Mini-LED 와 QD을 채용한 LG QNED LCD 와 Samsung의 Neo QLED LCD 출시 소식이다. 두 번째는 LG 전자가 CES 2021에서 Rollable 스마트폰을 발표하고 스마트 폰 사업을 철수한다는 소식이었다. 세번째는 Samsung Display 신임 CEO 가 QD 디스플레이 (Blue OLED-QD 로 필자는 이해 했음)을 2025년 내로 상용화 하겠다는 발표가 있었고, 네번째는 삼성 전자가 LG Display의 OLED를 삼성 TV에 적용하겠다는 것과 저가의 삼성 스마트폰에 중국의 OLED를 사용하겠다는 발표를 했다. 지금까지 중국은 소형 OLED 기술은 물론, 특히 foldable OLED 기술에 있어서도 삼성 foldable OLED 기술을 거의 따라왔으며, LG의 Rollable 스마트폰에 사용될 예정이었던 OLED도 BOE 제품이기도 하다. 2010년대 후반부터 Micro LED 기술 개발을 경쟁을 벌이고 있는 중국 기업과 삼성 전자의 전략으로 향후 10년 동안 디스플레이이 시장에 많은 변화가 예고 된다.

 

3차전쟁의 진행과정 예측(1) – QLED LCD v.s. OLED vs. Micro LED 아니면 새로운 디스플레이?

 

앞으로 10년동안 계속해서 디스플레이 기술 간의 경쟁은 불가피하지만, 새롭게 등장한 디스플레이 기술과 용액 공정을 포함한 디스플레이 기술는 향후 10년 내에 경쟁 대열에 합류하기는 힘들 것으로 예상된다. 결론부터 이야기 하면, QD-Mini LED-LCD (QLED) 와 OLED 또는 Blue OLED-QD 그리고 micro-LED 등 기술들 사이의 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 예상되고, QDLED(Liquid Crystal(액정) 기술 없이 QD의 Electroluminescence mode을 활용한 자발광 디스플레이), Perovskite LED, Polymer LED 등 용액 공정이 한 번이라도 동반된 디스플레이 모드들은 계속 연구 단계에 머물어 상용화되는 것은 요원할 것으로 예측된다.

 

먼저 연구 개발 중인 QDLED 와 Perovskite LED는 각각 Quantum Dot 입자와 Perovskite 나노 입자를 용액 화하여 발광 층을 형성하여 OLED와 비슷한 원리로 동작하는 디스플레이들이다. 아무리 휘도가 높고, 색재현성이 좋고, 효율이 좋아도 용액 공정을 한 번이라도 사용해야하기 때문에 근본적으로 신뢰성 문제를 해결하기 어려워 고품위 고해상도 디스플레이에는 적합하지 않아 스마트폰 디스플레이, TV형 대형 디스플레이 및 고해상도 VR/AR용 디스플레이로 상용화되지 않을 것이다. 물론 QDLED 와 Perovskite LED은 연구실 단계에서 연구하기 아주 좋은 주제로서 impact factor가 높은 journal에 논문으로 그 결과가 계속 보고될 것이다. 2017년 중국의 BOE가 AM QDLED을 개발을 발표한 바 있고(사진 참조), 필자도 직접 보았지만, 화질 등이 아직은 멀었구나 하는 생각도 들었고, 수명 등 신뢰성은 영원히 극복하기 어렵겠다는 판단이 들었다. Perovskite LED는 더욱 더 많은 연구 개발이 필요하고, 계속 좋은 journal 에 연구 결과가 발표될 것이지만, 상용화는 더욱 더 힘들 것으로 예상된다. 용액 공정이 포함된 디스플레이들이 상용화가 안되는 것은 아니다. 다만, 디스플레이의 main stream에 들어 가지 못 할 것이고, niche market을 형성할 수는 있을 것이다. 용액 공정이 일부 포함되어 그래도 그나마 성공한 했던 디스플레이가 PDP 이기도 했고, 그 용액 공정 (스크린 프린팅 공정)으로 가격이 낮다는 장점을 내세웠지만, 고해상도 등에 대응 못하면서 사라져 버린 비운의 디스플레이가 되었다. OLED을 용액 공정으로 디스플레이를 만드는 연구 개발도 활발히 이루어 지고 있었다. OLED 는 발광 물질의 종류에 따라 Small Molecule 과 Polymer 로 나뉘는데, Polymer 발광 물질을 사용하는 OLED 을 PLED라고 부르기도 한다. PLED 에 대한 연구는 2000년대 초반 일본의 Toshiba, Matsushita, Seiko-Epson 등을 중심으로 Ink-jet 프린트 공정으로 개발되었다가 실패했고, 지금은 몇 몇의 중국 기업에서 시도는 하고 있다. 그러나, 성공 여부는 미지수 이다. LG Display에서는 small molecule을 용액 공정으로 대형 RGB OLED을 개발하려고 시도 했었고, 역시 더 이상 진전이 없는 것으로 알고 있다. 이와 같이 용액 공정이 포함된 디스플레이는 신뢰성 및 고해상도 등의 기술적 한계가 있기 때문에 향후 10년 동안의 디스플레이 전쟁에서는 명함도 못 내밀 것으로 예상된다.

 

대형 LCD 디스플레이는 2021년에 QD 와 Mini LED 기술을 도입하여, TV 스크린 시장 점유율 싸움을 계속 할 것으로 예상된다. 2차 전쟁에서 중국/대만 LCD에 밀린 한국의 디스플레이 기업은 LCD 시장에서 20% 미만으로 점유율이 떨어지면서 LCD 사업 철수를 염두에 두기 시작하였고, 2020년 초반에 2년 내에 사업 철수라는 이야기도 나오기 시작했다. 2020년의 COVID 19 상황때문에 디스플레이 수요가 증가하면서, LG Display와 삼성 Display는 LCD 사업의 철수 결정을 늦추는 것으로 짐작되고 있다. 그러나, 중국의 LCD 공세는 계속되고, 특히 기술적으로 QD-Mini LED 적용은 중국/대만 기업들이 먼저 적용 하였듯이, LCD 기술 장벽이 낮고, LCD에 적용할 신기술이 한계에 부딪쳐서, 중국 기업의 저가 공세에 LG Display 와 Samsung Display가 버텨낼 시간이 많지 않을 것으로 예상된다. 한국의 LCD 산업이 계속 살아 남기 위해 새로운 기술을 접목 해야하고, QD, 그리고 Blue LED 을 작게 만든 Mini-LED까지 왔지만, 그 다음 방향 설정이 없는 상황이다. Blue LED을 더 작게 만들어 Micro/Nano LED을 LCD의 Backlight 로 사용할 수도 있을 것이다. Micro/Nano-LED는 Liquid Crystal 없이 독자적인 Emissive 디스플레이가 구현이 가능하기 때문에, Micro/Nano-LED가 상용화 된다면, LCD backlight로 사용되지 않고, OLED 와 LCD을 위협하는 디스플레이가 될 수이다. 필자는 LG Display 와 삼성 Display 의 LCD 사업 철수는 2025년 내에 이루어 질 것으로 예측한다. 다만, 전제조건으로 삼성 display 경우, TV 스크린을 대체할 새로운 대형 디스플레이 양산 기술 (후보군 QD-Blue OLED 디스플레이 또는 Micro –LED 디스플레이)을 확보해야만 LCD 사업 철수가 될 것이고, 아니라면, Micro/Nano-LED을 backlight에 활용하여 LCD 사업을 계속 끌어 나가면서 중국의 LCD 공세에 대응 해야만 한다.

 

스마트폰 및 태블릿 PC의 디스플레이는 모두 OLED로 교체될 것으로 예상되며, 중소형 OLED 패널 가격이 낮아 진다면, monitor 도 OLED 로 교체될 것으로 예상된다. 이런 경우, 정말로 LCD의 사업은 niche market 밖에 남지 않거나 신사업응용을 찾아야 할 것이다. 이에 중소형 OLED의 세계시장 점유율 약 85%의 차지하는 Samsung Display와 LG display 는 중소형 OLED 점유율을 늘리기 위한 전쟁이 불가피하고 여기에 중국의 BOE 등 중국 및 대만의 디스플레이 업체들이 가세하면서 그 경쟁은 치열할 것으로 예상된다. 삼성전자의 갤럭시폰 및 애플의 아이폰에 OLED을 공급하는 Samsung Display가 절대 유리한 입장이고, LG 전자의 스마트폰 사업 철수로 LG Display가 불리하게 되었지만, LG 전자의 스마트폰 시장 점유율이 낮았고, 또한 LG전자는 BOE OLED 디스플레이도 사용했기 때문에, LG display에 미치는 영향은 적을 것으로 판단된다. 향후에도 갤럭시폰과 아이폰의 스마트폰 시장 점유율 대결은 더욱 치열해지고, BOE OLED가 삼성 갤럭시폰에 사용될 예정이기도 하니, 이에따라 삼성 Display 와 LG Display 그리고 중국/대만의 디스플레이 기업들은 스마트폰 용 OLED 공급을 두고 전쟁은 더욱 뜨거워질 전망이다. 아마도 2030년쯤에 중소형 OLED 시장 점유율도 한국과 중국(대만 포함)이 50:50으로 나누어 갖을 것으로 예상된다. 아니 어쩌면 중국이 역전 할 수도 있을 것이다.

 

대형 TV용 디스플레이 시장에서 OLED에 차치하는 비중을 어떻게 늘려 갈 수 있는지가 관건이다. 2차 전쟁의 결론에서 언급했듯이, LG Display 대형 OLED 시장 점유율 100%을 차지하고 있지만, TV 시장에서 OLED의 점유율을 올리려면, LG Display 혼자서는 버거워 보인다. 다행히 삼성 Display의 신임 CEO 가 2025년 내에 Blue OLED-QD을 양산하겠다고 하고, 삼성전자가 LG Display 의 OLED을 자사의 TV 스크린으로 채용할 의사를 비치면서, 대형 OLED의 시장 점유율이 높아질 것으로 예상된다. 대형 Blue OLED-QD TV 디스플레이를 2020년 1월 CES의 삼성 private room에서 전시된 것을 필자가 확인 했을 때는 화질 등이 훌륭하였다. 다만, Blue OLED의 신뢰성 극복 및 삼성 Display 양산수율이 5년내에 개선될지 의문이지만, 지금으로서 삼성 Display 의 대형 디스플레이에 대한 대안이 없기 때문에 회사의 사활을 걸고 개발할 것으로 예상된다. 2025년에 삼성이 Blue OLED-QD 디스플레이를 양산하게 된다면, TV 스크린 시장에서 QLED-LCD 기술은 밀려 날 것이다. 이에 중국 및 대만 기업들은 두 가지 전략을 사용할 것이다. 첫번째는 QLED-LCD을 더 낮은 가격에 보급하는 전략으로 LCD TV가 차지하는 시장 점유율을 유지하면서 시간을 벌고, 두번째는 대형 OLED 디스플레이 양산 기술 개발에 나설 것이다. 지금은 TV 시장의 OLED가 차치하는 비중이 7%가 안되지만, 2030년에는 50:50을 넘어서 OLED TV가 차지하는 비중이 더 높아질 것으로 예상된다. 다만, micro-LED 디스플레이의 등장이 변수로 작용할 것이다.

 

Micro-LED 기술은 삼성전자가 2018년 CES에 146 인치 The WALL (Passive 구동의 대형 Micro LED 디스플레이)을 들고 나오면서, 대형 LCD 와 OLED 기술에 도전장을 내밀었다. 중국(홍콩)의 KONKA가 2019년 236인치의 대형 Micro-LED 스크린을 보여주면서 본격적인 Micro-LED 개발 경쟁이 시작되었다. 삼성 전자는 2019년과 2020년에 각각 75인치와 88인치 Active Matrix Micro-LED 스크린을 보여 주면서, TV 스크린으로 Micro-LED 기술이 상용화될 수 있다는 것을 보여주었다. 이에 대형 OLED기술의 독보적인 존재인 LG Display가 긴장하기 시작 했으며, 삼성 Display도 당황스럽기는 마찬가지 일 것으로 추축 되었다. 왜냐하면, 삼성 Display와 LG Display에서는 Micro-LED 소자 기술에 대해서 자체적으로 연구 개발을 할 수 없고, micro-LED chip를 받아서 패널 조립 양산 기술 개발만 할 수 있기 때문이다. 삼성의 LED 사업은 삼성전자가 사업 적자를 무릅쓰고 이어 나가고 있고, LG의 경우 LG 이노텍의 LED 사업을 철수한 것으로 알고 있다. 따라서 Micro-LED 디스플레이 개발은 TV set 업체가 Micro-LED chip을 받아서 자체적으로 패널을 만들어 TV을 조립제조하면 되기 때문에, TV set 업체들이 직접 개발에 나 설 수 있다. Micro-LED display 의 등장은 LG Display 와 Samsung Display의 위기가 아닐 수 없다. 물론 외부 LED업체에게 자체적으로 설계한 Micro-LED chip을 받아, TFT backplane 과 결합하고 양산 제조기술의 수율을 개선한 기술개발을 하면 되겠지만, 이는 Set 업체의 입김과 역할이 더 커지게 되어, Micro-LED 디스플레이 양산 기술 개발 성공 시, QD-LCD 사업은 물론 대형 OLED 사업에 커다란 치명타를 가하게 되어, 디스플레이 기업의 입지는 더욱 좁아지게 될 것 이다.

 

Micro-LED 기술 개발도 2가지 방향이 있다. RGB 개별 micro-LED을 sub-pixel 로 형성하는 방법과 Blue micro-LED 에 Green과 Red QD을 결합하여 RGB sub-pixel을 형성 방법이다. 전자의 방법으로 display 을 형성할 경우, 한 땀 한 땀 R, G, B micro-LED을 실리콘 기판에서 떼어 내어 디스플레이이 기판으로 옮기는 인쇄 이식법 (Pick and Place) 방식의 제조 장비 기술과 양산 기술이 개발 되어야한다. 후자의 경우, Blue Micro-LED 만 제조하여 실리콘 기판을 가장자리만 잘라서 통째로 옮기는 직접 이식법 (Monolithic Integration)을 사용하고 G-QD와 QD을 적용하는 방식이다. 후자의 경우 양산 수율이 조금 개선 될 수 있지만, 기판과 기판 사이의 Seamless 기술과 QD의 적용 문제 및 QD 열화 문제를 해결해야한다. 또한 두 방식 모두 근본적으로 micro LED의 Droop (전류가 많이 흐르면 효율이 떨어지는) 현상과 크기가 작아지면서 발생하는 side wall 효과 등을 어떻게 해결할 것인가도 관점 포인트이다. 이와 같이 Micro-LED display가 되기 위해서는 여러 난관이 있고, 이를 해결하기 위해 micro-LED chip을 제조하면서 디스플레이 제조 양산 수율을 개선해야 되는데, Samsung Display 와 LG display은 Micro-LED chip 제조 기술이 없이 외부 업체의 Micro-LED chip 기술 개발에 의존하면서 양산 수율 개선을 위한 기술 개발을 해야하는 어려움이 있다. 반면에, 어느 TV set 업체들도 micro LED TV을 만드는 것이 더욱 유리한 입장이다. 특히 삼성전자의 경우, 내부에 LED 사업부가 아직 살아 있고, 삼성 Display의 backplane TFT 기술을 활용하여 Micro LED TV 양산 기술을 개발하면 되기 때문이다. 여하튼 Micro-LED 디스플레이 기술은 삼성전자가 그 주도권을 쥐고 있으며, LG Display는 OLED 의 upgrade 및 micro LED가 못 따라오는 새로운 응용 제품 개발을, Samsung Display는 QLED LCD을 잇는 Blue OLED- QD display 양산 기술 개발을 하지 않을 수가 없는 처지이다.

 

 

3차전쟁의 진행과정 예상(2) – 기술의 변화에 대응하는 디스플레이 기술

 

2007년 스마트폰의 등장은 디스플레이 기술 및 산업에 많은 변화를 안겨 주었다. 이와 같은 변화는 계속 될 것으로 예상되면, 향 후 10년 내에 주목할 만한 것은 자동차 기술의 변화 일 것으로 예상된다. 전기차와 자율 주행 그리고 5 G가 결합된 mobility 기술이 스마트폰 개인 mobility와 더불어 전기차/자율주행 mobility 시대를 열어갈 것이다. 향후 전기차 또는 자율주행차 내부에 정보를 주고 받는 모든 IT 기술이 집적화 될 것이고, 거기에는 디스플레이 기술이 더욱 많이 활용될 것이다. 언제부터인가 CES을 가보면, 가전 show가 아닌 Motor show가 되어 있는 것을 알 수 있다. 전기차, concept car 및 자율주행 차 내부에 온통 디스플레이로 도배되어 있는 것을 확인 할 수 있다. 물론 자동차에 사용되는 디스플레이는 스마트폰이나, TV, 모니터처럼 대량 한 품종이 아니라 소량 다품종을 생산해야한다. 그래서 디스플레이 업체들에게 꼭 이윤이 남는 사업은 아닐 것으로 예측되지만, 이미 투자한 디스플레이 설비를 활용하여, 기술 변화에 대응하는 자동차 응용 제품에 활용한다면, 충분한 수익을 얻을 수 있을 것으로 예측된다. 자동차에 사용되는 디스플레이는 당분간은 터치에 강한 IPS (또는 PLS) LCD 제품들이 사용되겠지만, OLED 디스플레이로 점차 변화되어 가지 않을 까 예측해 본다.

 

또 하나의 기술 변화는 메타버스로 대변되는 AR/VR 용 디스플레이 기술이다. AR/VR용 디스플레이에 사용되는 micro Display 로는 LCD, LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DMD(Digital Mirror Device), Micro OLED, Micro-LED 등 5가지 기술이 사용되거나 사용될 가능성이 있다. 현재 VR용 이면 500 ~1500 ppi 해상도를, AR/MR 용이면 2000 ppi 정도의 해상도를 생각하고 있다. 실감형 가상 현실을 느끼기 위해 2000 ppi 이상의 micro display을 구현 하고자 기술 개발들이 한창이다. 물론 micro OLED 는 4000 ppi, micro LED는 10,000 ppi 기술 개발을 했다는 보고들이 있지만, 상용화 관점에서 더욱 기술 개발이 필요하다. 과연 그러면 AR/VR 단말기들이 스마트폰이 보급 되듯이 개인용을 대량 보급되어, 디스플레이 시장의 주류를 이룰 것인가 하는 것이다. 필자는 아니라고 판단된다. 우선 개인적으로 필자는 VR 디스플레이을 사용하는데 어려움을 느낀다. 어지러움 증 때문이다. 필자와 같이 VR/AR 단말기를 착용했을 때 어지러움증을 느끼는 비율이 얼마인지 모르겠지만, 메타버스의 유행이 과거 3D 디스플레이 또는 AR게임인 포켓몬처럼 한 때의 유행이 안되려면, VR/AR/MR 디스플레이와 인간과의 상호작용에 대한 연구가 우선 되어야한다. 즉 디스플레이 영상과 나오는 빛이 인간의 뇌에 어떻게 작용할 지, 인체에 어떻게 작용 할지에 대한 연구가 선행되어야 한다. 한때 3D 디스플레이 기술 때문에 디스플레이와 인체의 상호 작용에 대한 관련 연구가 이루어지는 듯 했지만, 그 유행이 지나가면서, 관련 연구는 흐지부지 되었다. 영상 과 빛은 인체에 많은 영향을 준다. 일례로 영상을 뇌가 인식하면서 느끼는 상호작용, 빛이 눈 망막과 인체에 주는 부작용 그리고 뇌에 작용하는 연구들이 부족한 상황이다. 따라서 메타버스의 핵심 부품인 AR/VR/MR 디스플레이 기술이 활성화 되기를 바라면서, 필자의 예측이 틀리기를 바란다.

 

제언 및 3차 디스플레이 전쟁의 결말 예상

 

향후 2021년에서 2030년까지의 디스플레이 전쟁은 어떤 측면에서 충분히 예측 가능 하다. 한국의 TV용 대형 LCD 사업을 어느 시기에 접을 지, 중국 및 대만은 OLED 및 Micro LED 공세에 LCD 사업을 언제까지 끌고 갈지 주목해 볼 만 하다. Samsung Display가 과연 Blue OLED-QD 양상에 성공하여 OLED의 시장 점유율을 LG Display 와 같이 끌어 올릴지 아니면 중국/대만 QD-LCD 저가 공세에 막혀 나아갈 방향을 잃고 헤맬 지도 궁금하기도 하다. 또한 삼성 전자 또는 중국 기업이 micro-LED 양산 공정 개발에 성공하여, QD-LCD 와 OLED와 어떻게 경쟁할 지도 관전 포인트이기도 하다. 스마트폰 디스플레이는 OELD가 주류가 되면서, 과연 중국/대만 디스플레이 기업들이 중소형 OLED 시장의 점유율을 얼마나 높일 지도 관심 갖고 볼만하다. 또한 micro-LED 가 중소형 디스플레이에도 도전장을 내밀 수 있을지도 궁금하다. 새로운 기술 변화에 대해서도 전기차/자율주행차의 mobility 기술로 디스플레이의 시장이 확장될 것으로 예측하면서, 한편으로 메타버스 기술로 VR/AR/MR 디스플레이 시장이 커 나가기를 희망한다. 또한 새로운 응용인 투명 디스플레이, 플렉시블 디스플레이, 스트레쳐블 디스플레이, 섬유 디스플레이 등의 killer application들이 등장하기를 기대해 본다. 4차산업혁명으로 불리우는 AI/Big Data, 5G/6G, 자율 주행의 기술들이 발달이 반도체 수요를 폭발적으로 증가시키 듯이 디스플레이에 대한 수요는 갈수록 증가할 것으로 예상된다.

 

3차 전쟁에서는 제언하 건데, 이제는 디스플레이 모드, 즉 QLED, OLED, micro-LED 등의 내세운 마케팅과 경쟁은 그만 했으면 한다. 결국은 이런 마케팅은 상대방을 죽이기도 하지만 제살을 까먹는 어리석은 짓이라고 판단된다. 일반인은 아이폰 디스플레이가 OLED 인지 IPS LCD인지 상관하지 않고 “아이폰”이라는 브랜드를 구매하고 있고, Sony는 자사의 TV의 스크린이 QLED LCD 인지 OLED 인지 명확하게 내세우지 않는다. 디스플레이 모드를 내 세운 전쟁에서 한국의 디스플레이 기업들은 일본의 디스플레이 기업들을 전멸시켰지만, 중국의 디스플레이 기업의 공세에 직면해 있으면서 QLED 가 좋은지 OLED 가 좋은 지를 갖고 서로 치열한 제살 까먹기 전쟁을 하고 있다. 곧 micro-LED 또는 Blue OLED-QD 등장으로 이런 어리석은 마케팅이 계속 될 것으로 예상된다. 어떤 디스플레이가 되었든 그 디스플레이가 사용된 TV, 스마트폰, 모니터, 자동차, VR/AR의 용도에 맞는 성능으로 선택되도록 기술 발전이 되어야하겠고, 여러 디스플레이 모드가 공존하면서 각자 용도에 맞게 발전하며 진화할 수 있는 새로운 응용 기술을 개발하는 방향으로 갔으면 한다.

 

 

추신: 다른 의견이 있으면 댓글 부탁합니다. ^^

1,2,3차 디스플레이의 전쟁 이야기들은 이 번 학기 디스플레이 공학을 듣는 학생들에게 디스플레이의 이해를 돕기 위해 작성된 글들입니다. 페북에도 공개하여 디스플레이 기술에 좀 더 관심을 가져 주었으면 하는 마음에서 글을 올렸습니다. 두서 없는 3편의 긴 글을 읽어 주셔서 감사합니다.