애플은 왜 LTPO를 선택했을까?

높은 주사율 살리고, 최대 소비전력 20%줄여

30%정도의 공정 복잡,

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LTPO(Low Temperature Poly-crystalline Oxide)는 TFT 기술인 LTPS(Low Temperature Poly-Silicon) 와 Oxide(산화물반도체, 주로 IGZO)를 결합하여 만든 애플의 기술이다. 빠른 전자이동도를 갖추는 LTPS와 누설전류가 적은 Oxide를 활용하여 전력 효율을 한층 개선한 것이 특징이다.

구동역할로는 빠른 전자 이동도를 갖는 LTPS TFT를, 스위치 역할로는 낮은 누설 전류를 갖는 옥사이드 TFT를 적용한다.

LTPO는 스마트폰에 앞서 스마트워치에 먼저 적용됐다. 가장 먼저 적용된 기기는 2018년에 출시된 애플워치 시리즈4이며, 엘지디스플레이에서 단독 공급하였다. 삼성전자에서도 2019년 갤럭시워치 액티브2에 LTPO를 적용했다.

 

LTPO가 적용된 애플워치                                     갤럭시워치 액티브2

저전력이 특성인 LTPO 기술은 기존 LTE보다 전력 소모가 많은 5G 스마트폰에 적합하며 주요 스마트폰 제조사로부터 수요가 높은 상황이다. 삼성디스플레이는 스마트폰 최초로 LTPO 기술을 갤럭시노트20 Ultra에 적용하여 출시하였다.

LTPO가 적용된 갤럭시 노트 20 Ultra

삼성디스플레이가 스마트폰용 LTPO OLED 패널의 기술로는 가장 앞서 시장을 독주할 것으로 예상되며 후발주자로 엘지디스플레이는 내년 출시예정인 아이폰에 적용할 제품을 개발하는 것으로 알려졌다.

LTPO기술은 저전력 이라는 장점만 가지고 있는게 아니라. 공정 중 마스크가 추가가 되기 때문에 공정이 복잡하여 단가가 높아진다는 단점이 있다. 기존 LTPS와 옥사이드TFT와는 제조 공법이 완전히 다르며, 공정도 30% 이상 복잡하다. 복잡해진 제조 공정은 단가 상승으로 이어진다.

제조업체 입장에서는 올라간 공정 단가만큼 LTPO 적용 효과가 커야지만 이를 선택하게 된다. 이를 고려했을 때, LTPO 적용 필요성과 효과가 스마트폰보다 스마트워치가 크다는(always-on display 기능때문에) 분석이 나온다. 전력 소모를 낮추는 효과도 스마트폰보다는 스마트워치가 더 컸다. LTPO를 적용하면 주사율을 낮출 수 있어 소비전력이 낮아지는데, 스마트폰의 경우에는 높은 주사율을 필요로 하기 때문이다. 주사율은 1초에 얼마나 많은 장면을 보여주는지를 나타내는 수치로, 주사율이 높을수록 화면 전환이 부드럽다는 장점이 있다.
스마트폰의 경우에는 게임을 하거나 영상을 볼 때, 높은 주사율이 지원되면 빠른 화면 전환이 가능해 부드럽고 매끄러운 게이밍 등의 경험을 할 수 있다. 최근에 나온 플래그십 스마트폰들은 120Hz 주사율을 지원하는 추세다. 이런 추세를 고려해봤을 때, 화면 전환을 낮출 수 있는 LTPO 기술은 스마트폰 활용도에 그리 적합하지는 않다.

그러나, 정지화면에서는 LTPS는 높은 누설전류로 인해 화면의 밝기를 유지하기 위해 60Hz의 구동이 필수지만, 옥사이드TFT는 누설전류가 낮기 때문에 1Hz 구동이 가능하여 밝기 저하가 없다.

결과적으로 LTPO TFT는 모바일 기기에서 전체 전력을 LTPS TFT 대비 10%~15% 절감하는 효과가 있다.

LTPO의 기술의 장점을 살리기 위해서는 소비자들이 원하는 새로운 어플리케이션과 서비스의 기능이 필요하다. 항상 켜져 있어서 정보를 흘려주는 기능이나 일정부분만 켜서 정보를 볼 수 있는 서비스 기능이 생긴다면 OLED와 LTPO의 기술이 접목이 되어 장점으로 사용할 수 있게 될 것이다.

 

<LTPO에 관련 영상 링크>

LTPO 디스플레이 공정 생태계 어떻게 바뀌나  ①  https://youtu.be/xm4-Ps1TwXg

LTPO 디스플레이 공정 생태계 어떻게 바뀌나  ②  https://youtu.be/SLHUSri7CUA