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

21년 디스플레이 소부장 성능평가 사업 품목 발굴 수요조사 실시 안내[~4.28]

“21년 디스플레이 소부장 성능평가 사업 품목 발굴 수요조사 실시 안내[~4.28]”

 

1. 귀 사의 무궁한 발전을 기원합니다.

2. 한국디스플레이연구조합에서는 국내 디스플레이 소재ㆍ부품ㆍ장비 산업의 경쟁력 강화와 선순환적 생태계 구축을 위해 성능평가 지원 사업을 수행하고 있습니다

3. 이에 따라, ‘21년도 디스플레이 성능평가 사업 지원 대상 품목 발굴을 위해 아래와 같이 사전 수요조사를 실시하오니 관심 있는 기업의 많은 참여 바랍니다.    

– 아 래 –  

가 목 적디스플레이 소재ㆍ부품ㆍ장비 성능평가 품목 발굴 및 지원

나 신청 대상국내 디스플레이 소재ㆍ부품ㆍ장비 기업

다 제안 분야국내 디스플레이 제조에 사용되는 모든 품목

라 제출 기간: 2021. 4.19(월) ~ 4.28(수)

마 접수 및 문의처별첨 수요조사서 작성하여 담당자 이메일로 접수

   * 연구개발본부 박시원 매니저(swp@kdia.org)

바 향후 일정제출한 수요조사서는‘21년 성능평가지원사업*에 기초 자료로 활용

   * 신규 사업 공고 여건에 따라 일정 변동 가능

별첨: 1. 2021년 소재부품장비 양산성능평가 지원사업 시행계획(안) – 1부 

              2.  [공문] 『2021 디스플레이 소재부품장비 성능평가 및 성능개선사업』대상품목 수요조사 실시안내1.pdf

             3.  별첨1. 21년도 디스플레이 소재부품장비 성능평가 수요조사서1.xlsx

삼성디스플레이, 델 노트북 ‘XPS 13 OLED 모델’ 패널 공급.. 外

[더구루=오소영 기자] 삼성디스플레이가 미국 델의 유기발광다이오드(OLED) 노트북 신제품에 패널을 공급한다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 여파로 노트북 수요가 늘고 OLED 채용이 확대되며 삼성디스플레이의 호실적이 예상된다. 14일 업계에 따르면 삼성디스플레이는 델의 새 XPS 13시리즈에 탑재할 OLED 패널을 납품한다. 델이 선보인 노트북은 지난해 출시한 XPS 13 9310의 OLED 버전이다. 3.5K(3456×2160) 해상도를 가졌고 4000니트의 초고휘도 밝기를 자랑한다. 색 재현율은 DCI-P3 100%로 풍부한 색감을 구현하고 돌비 비전을 지원한다. 이전 풀HD(FHD) 모델보다 가격이 300달러 비싸다. 델은 미국에서 판매를 시작하며 다른 국가의 출시 계획은 밝히지 않았다.

[데일리한국=김언한 기자] 저전력을 특성으로 하는 유기발광다이오드(OLED) 패널의 스마트폰 탑재가 올해를 기점으로 본격화될 전망이다. 삼성디스플레이는 올해 나올 아이폰에 저온다결정산화물(LTPO) 박막트랜지스터(TFT) 방식의 OLED를 공급한다. 후발주자들의 도입에도 속도가 붙을 것으로 예상된다. LTPO는 모바일 기기의 전력소모를 크게 줄일 것으로 기대되는 차세대 디스플레이 기술이다. 기존 방식인 LTPS(저온폴리실리콘)보다 전력소모를 5~20% 줄일 수 있다.

[이투데이=송영록 기자] 저전력과 고주사율 구현이 장점인 LTPO(저온폴리옥사이드) 방식 OLED(유기발광다이오드) 패널이 떠오르면서 삼성디스플레이의 향후 성적표에도 파란불이 켜졌다. 삼성디스플레이는 LTPO 방식을 상용화하며 앞서가고 있는데, 애플 ‘아이폰13’ 등 주요 제조사 프리미엄 라인업에 패널 공급을 확대하는 등 유리한 고지를 점했다는 분석이다. 15일 관련 업계에 따르면 디스플레이 시장조사업체 DSCC는 최근 보고서를 통해 2023년에는 LTPO OLED 패널이 LTPS(저온폴리실리콘) 패널을 제치고 주요 디스플레이 기술이 될 것으로 전망했다.

[헤럴드경제=박지영 기자] “접거나 마는 걸로는 부족해! 접고 돌돌 마는 ‘폴드 앤 롤(Fold and Roll)’!” 중국의 스마트폰 제조사 TCL이 ‘폴더블’과 ‘롤러블’을 결합한 스마트폰 컨셉 영상을 공개했다. TCL이 지향하는 미래 스마트폰을 소개하는 수준에 불과하지만, 플렉시블 디스플레이를 활용한 차세대 폼팩터를 보여줬다는 평가를 받고 있다. 14일(현지 시각) TCL은 신제품 스마트폰 ‘TCL 20 Pro’ 공개 행사에서 ‘폴드 앤 롤’이라는 이름을 가진 스마트폰 컨셉을 공개했다. 바깥으로 접힌 아웃폴딩 구조의 스마트폰을 펼치면, 측면에 말린 디스플레이가 확장되는 구조다. 평소에는 6.87인치로 접어서 사용하다가 8.85인치 크기로 펼칠 수 있다. 여기에 롤러블 디스플레이를 꺼내면 10인치 태블릿 크기로 커진다. TCL은 “TCL의 드래곤 힌지(경첩) 기술과 확장 디스플레이를 한 개의 기기에 구현했다”고 설명했다.

[서울경제=전희윤 기자] LG디스플레이가 지난해 온실가스 배출량을 2014년 대비 300만톤 줄였다고 15일 밝혔다. LG디스플레이는 환경 전담 조직을 구성해 △저탄소 생산 기술 개발 △친환경 제품 개발 △에너지 효율 극대화 △대기 및 수질 오염물질 배출량 모니터링 강화 △온실가스 배출권 거래제도 참여 등 탄소중립 실현을 위한 다양한 정책들을 집중 추진하고 있다. 특히 약 370억원의 투자를 통해 디스플레이 생산 과정에서 사용되는 공정가스를 지구온난화지수가 낮은 가스로 대체했으며, 대기로 배출되는 온실가스량을 90% 이상 획기적으로 줄일 수 있는 감축설비를 사업장에 설치했다. 그 결과 LG디스플레이는 지난해 온실가스 배출량을 온실가스 배출권 거래제도 시행 이전인 2014년 배출량 대비 39%에 해당하는 300만톤을 줄이는 괄목할만한 성과를 이끌어 냈다. LG디스플레이는 올해도 60억원 이상의 온실가스 감축설비 투자를 이어간다. 또 친환경 제품과 생산기술 연구·개발 강화, 전사차원의 에너지 절약 프로젝트 수행, 에너지 공급 체계 개편을 위한 신재생 에너지 도입 등 탄소중립 실현을 위한 정책들을 적극 추진해 나갈 계획이다.

TFT 누설 전류? 문제 없습니다!

IGZO AMeTFT-TFT 누설 전류 솔루션

LTPS 및 IGZO TFT를 소위 “LTPO”픽셀 회로에 통합하는 것은 OLED 또는 마이크로 LED 픽셀이 특정 밝기를 유지할 수 있는 시간을 늘리는 데 목적이 있다. 픽셀 밝기 유지의 핵심은 IGZO 스위칭 TFT의 누설 전류이다.

디스플레이 소비전력은 스마트 폰 배터리 수명을 지배한다. 배터리 에너지의 60%는 OLED 디스플레이에 의해 소멸된다.. OLED 디스플레이 소비전력 주요 원인은 각 픽셀 라인을 초당 60 회 (60Hz 재생률) 업데이트하는 것이다. 많은 픽셀 행이 스마트 폰 이미지의 색상이나 밝기를 자주 변경하지 않으며, 필요할 때까지 이러한 라인을 새로 고치지 않으면 디스플레이 소비전력이 크게 줄어든다.

오랜 시간 동안 픽셀 밝기를 유지하는 기능은 픽셀 회로에서 스위칭 TFT의 누설 전류에 의해 영향을 받는다. IGZO TFT는 실리콘 TFT에 비해 누설 전류 성능에서 상당한 개선을 보여 주지만, 전압을 1 초 이상 유지하는 데 어려움이 있다.

답은 게이트 절연체 재료에 있다. 2018년 서울 대학교 연구원 들은 IGZO TFT 누설 전류 조사에 대한 논문을 Nature 지에 게재했다. 트랩이 많은 이산화 규소 절연체는 “절연 파괴없이 전극 사이의 두꺼운 절연막을 통해 높은 누설 전류가 흐를 수 있다”. 이산화 규소 게이트의 트랩 원인에 대한 10 년의 연구 결과 절연체 는 “두 개의 개별 양극 반응에서 양극에서 두 종류의 수소 (H + 및 H0) 방출”을 식별한다. 이산화 규소 박막 생산에 사용되는 수소가 트랩 생성의 원인이 된다.

Amorphyx의 특허는 고유 전율 유전체 게이트 절연체 인 산화 알루미늄을 사용한다. 알루미늄 타겟에서 나온 산화 알루미늄의 반응성 스퍼터는 수소를 사용하지 않는다. 따라서 Al2O3 게이트 절연체는 누설 전류 성능면에서 SiO2 또는 SiON 게이트 절연체보다 우수하다.

AMeTFT 기술은 좋은 성능과 제조 가능성에 대한 이점은 다음과 같다.

1) FAST

– 비정질 금속으로 전자 이동성 극적으로 증가시키기 위해서는 얇은 산화물 절연체가 필요하다.

– 무어의 법칙(Moore’s Low) : 높은 이동성 = 더 작고 빠른 TFT = 스마트 폰에서 TV 로의 240Hz 이미지 재생률

– 이동도가 향상된 AMeTFT는 고해상도 디스플레이용 실리콘 TFT보다 훨씬 비용의 적다

2) FLEXIBLE

– Flexible 애플리케이션에 사용 가능한 200ºC 이하의 처리에 유연한 재료 시스템

3) SIMPLE

– 기존 백플레인 박막 증착 장비와 호환가능

– AMeTFT는 스퍼터링으로 재료를 증착함. 현재 디스플레이 생산 라인에서 사용되는 동일한 습식 또는 건식 에칭을 사용

 

(출처: https://www.amorphyx.com)

 

Apple, Apple Watch Series 4에 배터리 지속 시간 늘리는 LTPO TFT 적용

Apple이 현지시간으로 9월 12일 미국 캘리포니아주에 위치한 애플 파크 스티브 잡스 극장에서 이전보다 더 큰 화면에 헬스케어 기능을 강화한 Apple Watch Series 4를 발표했다.

<Apple Watch Series 4, Source: apple.com>

Apple은 이번 발표에서 Apple watch Series 4에 LTPO라는 새로운 기술을 도입해 전력 효율을 향상시켰다고 밝히며 이목을 끌었다.

LTPO는 low temperature polycrystalline oxide의 약자로써, 전하 이동도가 우수한 poly-Si과 저전력 구동이 용이한 IGZO의 장점만을 활용한 TFT의 일종이다. LTPO TFT는 누설전류가 적고 on/off 특성이 좋기 때문에 소비 전력이 낮고 배터리의 지속 시간은 늘어난다.

<Apple의 LTPO TFT 특허>

또한, Apple은 Apple Watch 4의 본체 규격을 40mm와 44mm로 키우고 bezel을 좁혀 이전 모델들에 비해 display area를 35%와 32%로 늘렸으며, 화면 해상도도 44mm 모델은 368×448 픽셀, 40mm 모델은 324×394 픽셀로 증가시켰다고 설명했다. Apple Watch4의 디스플레이는 LG디스플레이에서 제작한 plastic OLED이며 최대 밝기는 1,000 nit이다.

Apple Watch Series 4의 출시 가격은 GPS 모델이 399달러부터이며 셀룰러 모델이 499달러부터다. 예약 주문은 9월 14일부터 진행되고 제품 출시는 21일부터다.