박기찬 건국대 교수는 지난 21일 서울 강남구에서 열린 한국디스플레이산업협회 주최 '디스플레이 테크살롱'에서 "아이폰 디스플레이에 LTPO TFT를 쓰는 건, 생산단가 대비 효과 측면에서 애매하다"고 말했다. 그는 "스마트워치는 LTPO 적용으로 디스플레이에서의 소비 전력을 40% 가량 줄일 수 있는데 반해, 스마트폰에서의 전력 감소 효과는 10%대"라고 했다.
디스플레이 소비전력은 구동전력과 발광전력 2가지로 구분된다. 기존 LTPS(다결정 실리콘)에서 새로운 기술인 LTPO(다결정 실리콘+옥사이드)로 TFT(박막트랜지스터)를 바꾸면 구동전력을 1/3 가량으로 줄일 수 있다. 발광전력 증감에 큰 영향은 없다.
작년 9월 출시된 '애플워치 시리즈4' OLED 디스플레이에 처음 LTPO TFT가 양산·적용됐다. 박 교수는 "화면 백그라운드(배경)를 블랙으로 쓰는 스마트워치는 구동전력과 발광전력 비율이 6대4 정도"라며 "LTPO를 적용해 구동전력을 1/3로 떨어뜨리면 전체 전력 소모량은 40% 줄어드는 효과가 나타난다"고 했다.
스마트워치가 블랙 배경에 정보를 표시하는 반면, 스마트폰은 대부분 화면 모두를 사용한다. 박 교수는 "스마트폰 디스플레이 전력에서 발광전력이 차지하는 비중은 80%가량"이라며 "나머지 20%를 차지하는 구동전력을 1/3로 줄여도 전체 전력 감소효과는 13% 수준"이라고 했다.
LTPO는 LTPS TFT에서 서브 픽셀 트랜지스터 6개 가운데 스위치 트랜지스터 1개를 옥사이드로 바꾼 기술이다. 다결정 실리콘(LTPS) 트랜지스터를 먼저 만들고 윗층에 다시 메탈 옥사이드(IGZO)를 스퍼터 공정으로 증착한다. 박 교수는 "공정스탭이 늘어나면서 공정비용이 커지고 불량이 많아진다"며 "스마트폰 디스플레이에서 LTPO를 마케팅 포인트로 사용할 수도 있겠지만 비용 대비 감소되는 전력 효율은 긴가민가하다"고 말했다.
다결정 실리콘은 대부분 물성에서 옥사이드보다 낫다. 캐리어 이동속도가 빠르고 트랜지스터 크기도 더 작게 만들수 있다. 그러나 한가지, 옥사이드는 누설전류가 거의 없다. 커패시터와 연결된 스위치 트랜지스터를 옥사이드로 바꾸면, 커패시터 전압(전하)을 일정하게 유지할 수 있다.
박 교수는 "LTPS에서는 데이터 드라이버 IC에서 매번 데이터를 넣어 줬어야 했는데, LTPO에서는 데이터를 매번 넣지 않아도 밝기 저하가 발생하지 않는다"며 "데이터를 넣는 횟수가 확 줄어드는 만큼 데이터 드라이버 IC의 소비전력이 감소한다"고 했다.
이날 이정노 전자부품연구원 박사는 "재료나 구조 등에서의 개선과 함께 LTPO 전환이 이뤄지면 더 큰 전력감소 효과가 나타날 것"이라고 말했다. 강민수 IHS마킷 수석은 "애플은 2021년 아이폰에 LTPO를 적용하려는 플랜이 있는 것으로 안다"며 "상대적으로 홀 디스플레이에 대한 관심은 떨어진 것 같다"고 말했다.
