삼성이 독점하던 OLED시장에 경쟁이 시작되다.

삼성 독주 언제까지… OLED시장 진입하는 경쟁사들

유기발광다이오드(OLED) 디스플레이를 만들어 의미있는 매출과 이익을 내고 있는 업체는 현 시점에선 삼성디스플레이가 유일하다. 삼성디스플레이는 모회사인 삼성전자(스마트폰 사업부)의 적극적 구매에 힘입어 세계 OLED 디스플레이 시장에서 99% 안팎의 점유율을 차지하고 있다.

삼성은 그룹 차원에서 일찌감치 OLED 디스플레이를 미래 먹거리로 정하고 상용화에 박차를 가했다. 액정표시장치(LCD)는 경쟁 심화로 점차 이익을 남기기가 어려울 것이라는 판단이 있었던 듯 하다. LG디스플레이를 포함한 세계 디스플레이 패널 업체들은 시황 회복에도 낮은 한 자릿수의 영업이익률을 기록하거나 적자에 허덕이고 있는 반면, 삼성디스플레이는 OLED 패널 판매 확대(더 정확하게 말하면 갤럭시 시리즈의 놀라운 성장)에 힘입어 10%에 가까운 영업이익률(2013년 1분기 기준)을 내고 있다.

시장조사업체 디스플레이서치는 올해 세계 OLED 패널 시장 규모를 전년 대비 64% 성장한 113억달러 규모로 예상했다. 주요 업체들의 OLED 패널 기술 진척도나 생산 계획을 추정해보면 연내 의미 있는 매출을 올릴 수 있는 곳은 삼성디스플레이가 유일하다는 분석이다. 올해 113억달러 시장 대부분을 삼성디스플레이가 먹을 것으로 관측되는 이유다. 현 시점에서 OLED 시장의 강자는 누가 뭐래도 단연 삼성이다.

삼성의 숙적으로 평가받는 LG는 소형 OLED 패널을 생산, 노키아 등에 소량을 공급하기도 했지만 시장에 적극적으로 뛰어들진 않았다. OLED의 해상도, 수명, 전력소모량이 LCD 대비 떨어진다는 판단에서였다. 당분간 고해상도 LCD로 사업을 이끈 뒤 적절한 시점에 시장에 뛰어들겠다는 내부 계획이 있었던 듯 하다. 지금은 대부분 해소가 됐지만, 삼성디스플레이는 OLED 상용화 초기 경쟁사로부터 해상도(펜타일 방식)와 전력소모량 이슈로 많은 공격을 받기도 했다.

올해를 기점으로 삼성의 경쟁사들은 OLED 시장에 속속 뛰어들 것으로 예상된다. 그간 기술 경쟁력을 상당 부분 확보했고, 궁극적 진화 목표인 ‘플렉시블 디스플레이’를 양산하려면 백라이트가 필요 없는 OLED로의 전환은 필수적이기 때문이다. 무엇보다 중국 업체들의 저가 공세로 인해 LCD를 팔아 과거처럼 많은 이익을 내기가 힘들어졌다.

삼성이 거센 도전을 받고 있는 분야는 바로 대형 부문이다. LG디스플레이는 이미 삼성디스플레이보다 한 발 앞서 55인치 풀HD OLED TV 패널을 상용화하며 ‘OLED 기술력이 삼성보다 앞선다’는 메시지를 시장에 던지는 데 성공했다. 일본의 소니와 파나소닉은 56인치 울트라HD(4K 2K) 해상도의 OLED 패널 시제품을 공개했다. AUO는 시제품은 공개하지 않았지만 65인치 풀HD 해상도의 OLED TV를 연구개발(R&D)하고 있다고 밝히고 있다. 삼성은, 55인치 풀HD OLED TV 패널 시제품을 선보였지만 아직 상용화 전이다.

스마트폰에 탑재되는 소형 OLED 역시 상용화 계획이나 시제품이 속속 공개되고 있다. LG디스플레이는 올 연말 플렉시블 OLED의 첫 단계인 언브레이커블(Unbreakable) 디스플레이를 상용화한다고 공언했다. 이 제품은 유리 대신 플라스틱 기판을 사용한 5인치 OLED 패널로 LG는 이미 시제품도 공개한 상태다.

소니, 도시바, 히타치의 중소형 디스플레이 패널 합작사인 재팬디스플레이(JDI)는 풀HD 해상도를 구현한 5.2인치 OLED 패널 개발에 성공한 것으로 전해진다. 다만 JDI는 수율 향상을 위한 R&D를 지속해 2015년에야 소형 OLED를 상용화한다는 계획을 세운 것으로 알려졌다. 대만 AUO도 최근 중국에서 개최된 전시회에서 5인치 풀HD OLED 시제품을 전시해 관심을 끌었다.

삼성 경쟁사들의 OLED 시장 진입은 시간문제인 셈이다.

삼성도, 신규 OLED 업체도 …그들만의 고민은?

유기발광다이오드(OLED) 시장에 진입하는 후발 주자들의 기세가 대단해 보이기는 하나 당장 삼성의 아성을 꺾기에는 역부족이라는 평가도 있다. 여러 업체들의 시장 참여는 긍정적이나 재무적 상황, 기술 개발 진척도를 고려하면 당분간 삼성의 독주는 계속될 것이라는 설명이다.

데이비드 셰 디스플레이서치 부사장은 “여러 패널 업체의 대규모 투자와 시장 참여가 없으면 OLED가 LCD를 대체할 주류 디스플레이 기술이 될 것이라고 단정짓긴 어렵다”라며 “그러나 OLED 시장에 참여하려면 투자를 위한 재무적 장벽, 기술적 장벽을 뛰어넘어야 하는데, 이 장벽은 높다”라고 말했다.

OLED 시장에 진입하려는 신규 업체들의 큰 고민은 ‘누가 OLED 패널을 사 줄 것인가’라는 것이다. 소형 OLED 패널은 주로 스마트폰에 탑재된다. 세계 스마트폰 시장 1위는 삼성전자(약 33%, 1분기 스트래티지애널리틱스 조사 기준), 2위는 애플(약 18%)로 두 업체가 전체 시장의 과반 이상을 점유하고 있다. 삼성전자는 삼성디스플레이의 패널을 구매하고, 그룹 차원에서 OLED를 육성하고 있어 LG와 재팬디스플레이(JDI)의 잠재 고객군이 되긴 쉽지 않아 보인다. 단일 모델을 선호하는 애플 역시 일정한 생산 물량과 품질이 확보되지 않으면 디스플레이를 액정표시장치(LCD)에서 OLED로 바꾸지 않을 것이라는 분석이 지배적이다.

결국, 신규 진입 업체들은 시장점유율이 3~4%대인 3위권 스마트폰 업체를 주요 고객으로 끌어들어야 한다는 얘기다. LG전자, 소니모바일커뮤니케이션스, 화웨이, ZTE 등이 3위권 업체들이다. LG전자-LG디스플레이, 소니모바일커뮤니케이션즈-JDI로 엮이면 나머지 중국 업체들을 잡기 위한 신규 진입 업체들의 경쟁이 치열할 것이라는 예측이다. 후발 업체들이 단기간 내 삼성디스플레이의 OELD 점유율을 넘어서기란 힘들 것이라는 관측이 나오는 이유다.

삼성디스플레이의 OLED 사업부도 나름의 고민이 있다. 고객사가 삼성전자 무선사업부로 한정되는가 하면 매출보단 이익을 우선시하는 회사 문화가 정착되고 있기 때문이다. 무선사업부로 공급되는 물량은 단일 모델 기준으로 최소 천만대 이상은 맞출 수 있어야 한다. 삼성은 기술 개발에 성공하더라도 일정한 기준의 생산성 지수를 달성하지 못하면 양산화에 돌입할 수 없는 사업 구조를 갖고 있다. 플라스틱 기판 기반의 언브레이커블 OLED를 개발해놓고도 양산 시기가 늦춰지는 이유도 이런 데 있다.

따라서 LG디스플레이가 플라스틱 기판 기반의 언브레이커블(Unbreakable, 깨지지 않는) OLED 패널을 시장에 먼저 내놓을 가능성도 농후하다. 

이럴 경우 상징적 기술 리더십을 뺐겼다는 인상을 시장에 심어줄 수도 있다.

TFT를 둘러싼 물밑 경쟁… LTPS(삼성) vs. 옥사이드(others)

 이미 삼성과 신규 진입 업체간 기술 경쟁은 물밑에서 진행되고 있다.

유기발광다이오드(OLED)를 사용한 평판 디스플레이 패널의 핵심은 바로 박막트랜지스터(TFT)를 구성하는 재료의 종류다. TFT는 OLED 디스플레이를 구동시키는 필름 형태의 반도체로 일정한 전류를 흘려 유기물이 빛을 낼 수 있도록 돕는 역할을 한다.

삼성디스플레이는 OLED 디스플레이의 TFT 재료로 다결정실리콘(Poly Si)을 사용하고 있다. 이를 위해 삼성은 비정질실리콘을 400도씨 이하의 비교적 저온인 환경에서 결정화하고 트랜지스터를 집적하는 저온다결정실리콘(LTPS) TFT 공정을 도입했다. 그러나 삼성디스플레이를 제외한 대부분의 업체들은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 화합한 산화물(IGZO), 즉 옥사이드를 TFT의 재료로 사용하겠다는 계획을 밝히고 있다.

샤프 IGZO 패널

액정표시장치(LCD)의 TFT로 많이 활용됐던 비정질실리콘(a-Si)의 경우 전자의 이동도가 1cm2/Vs 이하로 낮다. 반면 다결정실리콘은 100cm2/Vs, 옥사이드의 경우 30~40cm2/Vs로 높다. 비정질실리콘 대비 옥사이드는 30~40배, 다결정실리콘은 100배 이상 전자 이동도가 빠르다는 얘기다. 전자 이동도가 높다는 건, 전류 구동력 역시 높다는 의미다. OLED는 전류량에 비례해 밝기가 결정되므로 전자의 이동도가 낮은 비정질실리콘은 재료로는 적합하지 않다.

전자 이동도가 높은 재료는 고해상도 구현에 적합하다. 화소수를 늘리면 그 만큼 트랜지스터 집적도도 높아져야 한다. 전자 이동도가 낮으면 늘어난 트랜지스터에 대응하지 못해 화면 구현이 제대로 되지 않는다.

업계 및 학계에선 다결정실리콘의 이동도가 매우 높긴 하나 옥사이드의 사양 정도로도 충분히 OLED 디스플레이 패널을 만들 수 있다는 공통된 견해를 내놓고 있다. 실제 LG디스플레이가 최근 상용화한 55인치 풀HD OLED TV는 옥사이드 TFT 기반이다.

옥사이드 TFT는 기존 비정질실리콘 장비를 대부분 활용할 수 있어 초기 투자 비용이 저렴하다. 다결정실리콘 TFT 공정은 8개의 마스크 공정을 거쳐야 하지만 옥사이드는 6~7개로 단위 시간당 생산량에서도 차이를 나타낸다(비정질실리콘은 4번). 이는 곧 원가 상승을 야기한다.

최근 캐나다 벤쿠버에서 열린 국제정보디스플레이학회(SID) 2013에 접수된 OLED 관련 연구 논문은 모두 다결정실리콘이 아닌 옥사이드 기반이었다. 삼성은 원가경쟁력에서 이들 업체에 밀릴 수 밖에 없다. 또한 후방 생태계(장비, 재료 등)의 고립화로 연구개발(R&D)의 운용 폭이 좁아질 수 있다는 우려도 나온다. 반면, 옥사이드는 많은 업체들의 참여로 의도했건 의도하지 않았건 자연스러운 기술 컨소시엄이 형성될 수 있다. 이는 기술적 난제가 의외로 쉽게 풀릴 수 있는 계기로 작용할 가능성이 높다.

박상희 한국전자통신연구원(ETRI) 박사는 “여러 장점이 많은 옥사이드가 차세대 디스플레이의 킬러 TFT가 될 것”이라고 말했다. SID2013에서 기조 강연한 존 F 웨이저 오레곤주립 대학 교수도 “누설 전류가 적고 뛰어난 성능을 가진 옥사이드가 차세대 TFT 기술의 가장 유력한 후보”라고 말했다.

삼성 측은 이러한 업계 및 학계의 견해에 홀로 대응하고 있다. 김기남 삼성디스플레이 사장은 SID2013 기조연설에서 “높은 안정성 및 빠른 이동도를 갖춘 다결정실리콘 기반 TFT는 차세대 OLED 생산을 위한 유일한 해결책”이라고 강조했다. 그는 다결정실리콘이 옥사이드 대비 전기적 안정성이 뛰어나 양산화에 유리하다고 전제한 뒤, 4K 2K의 다음 세대인 8K 4K 시대에는 다결정실리콘 외에는(높은 전자 이동도를 필요로 하므로) 대안이 없을 것이라고 말했다. 아울러 폴리실리콘은 구조 변경을 통해 곡률 반경을 2mm 이하로 낮출 수 있어 플렉시블 디스플레이 양산에도 유리하다고 설명했다.

강민수 디스플레이뱅크 연구원은 “다결정실리콘은 제조원가가 다소 높지만 양산화를 검증받은 재료이며 옥사이드는 상대적으로 투입 비용이 덜 들어가는 한편 균등한 전류를 일정하게 흘리기 힘들어 양산화에 애를 먹고 있다”라고 설명했다.