[영상] 삼성디스플레이 LTPO 기술 상용화 애플 워치에 적용된 바로 그 기술
[영상] 삼성디스플레이 LTPO 기술 상용화 애플 워치에 적용된 바로 그 기술
  • 장현민 PD
  • 승인 2019.10.28 18:12
  • 댓글 0
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삼성전자 '갤럭시 워치 액티브2'에 탑재

<자막 원문>

한: 안녕하십니까. 디일렉의 한주엽입니다. 오늘 이종준 기자 모시고 디스플레이 기술 얘기를 하려고 합니다. 안녕하세요.

이: 안녕하세요. 이종준 기자입니다.

한: LTPO(Low Temperature Poly-crystalline Oxide) 기술에 대해서 얘기를 해보려고 해요. 디스플레이의 이해가 있는 분들. 그리고 애플 스마트워치를 사용하고 또 혹시 그 제품을 사려고 애플 홈페이지에 들어가서 보면 LTPO 라는 굉장히 어려운 무슨 말인지도 모를 것 같은 용어도 나와있어서 궁금해 있는 사람들도 있을 것 같고. 일단 삼성디스플레이가 LTPO를 상용화를 했다는 얘기를 하기 전에 좀 어려워서 기초부터 얘기를 해볼게요. 우리가 예전에 뉴스 기사를 보면은 TFT LCD. 요즘 OLED는 그냥 OLED라고 하지만 사실은 옛날처럼 TFT LCD라고 동일 기준으로 쓰자면 ‘TFT OLED’ 이렇게 써도 되는 거잖아요? 그런데 TFT가 뭡니까?

이: TFT는 박막 트랜지스터입니다.

한: Thin Film Transistor.

이: 모든 게 이름이 붙을 때는 당시에는 굉장히 획기적인 기술이었기 때문에 박막으로 트랜지스터를 구성하는 게 획기적이다. 이런 걸 했기 때문에 대면적이 가능했고. 그러면서 대면적이 가능하니까 디스플레이가 나온 거고. 그러나 최근에 디스플레이는 TFT를 쓰기 때문에 사실 따로 얘기는 하지 않았습니다.

한: 반도체가 밑에 있다는 거잖아요? 전기를 흘렸다 안 흘렸다 그렇죠? 그렇게 해서 스위칭을 하는 게 트랜지스터인데. TFT 재료에 구성. 여러 가지가 있다고 하는데 어떤 것이 있습니까?

이: 개발 순으로 말씀을 드리면 비정질 실리콘.

한: 아몰퍼스 실리콘.

이: 그렇습니다. 그다음이 다결정 실리콘.

한: 폴리 실리콘.

이: 그렇습니다. 개발 단계가 완전히 그렇게 가는 건 아니었지만 어쨌든 옥사이드라는 물질로 만든.

한: 옥사이드. 산화물이라고 얘기하죠? 산화물이 무슨 뜻입니까? 한문으로 한다면

이: 한문으로 치면 ‘산화’. 산소에 닿았다. 산소에 들어갔다는 뜻입니다.

한: 비정질 실리콘, 다결정 실리콘. 일단 밑에 반도체니까 실리콘 재료를 쓰는 건데. 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 차이는 전자의 이동도죠? 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 전자의 이동도 차이가 얼마나 납니까?

이: 비정질 실리콘이 1이라고 한다면 다결정 실리콘은 100 정도.

한: 100배나 차이가 전자 이동도가 그렇게 빠르다는 거죠? 전자이동도가 빨라야 하는 이유가 있습니까?

이: 무조건 빠르면 좋습니다. 전자 이동도가 클수록 저전력 그리고 신호가 더 빨리 가기 때문에 고해상도가 가능합니다.

한: 그러니까 우리가 LTPS(Low-Temperature Polycrystaline Silicon). LTPS는 공정의 이름이죠. 저온에서 다결정 실리콘을 생성한다 이런 의미인데 그런데 아무튼 다결정 실리콘을 써야 고해상도가 되고 OLED를 할 때도 다결정 실리콘을 TFT로 써야 할 수 있다.

이: 그렇습니다.

한: 그러면 지금 옥사이드 같은 경우는 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 이런 것을 ‘이그조(IGZO)’라고 하는데. 이 재료들은 아몰퍼스 실리콘보다는 괜찮은 재료인가요?

이: 네. 그렇습니다. 아몰퍼스 실리콘보다는 전자 이동도. 일렉트론 모빌리티라고 보통 표현을 하는데 그게 아몰퍼스 실리콘에 한 10배 정도 더 좋고 대신 다결정 실리콘보다는 10배 더 느린.

한: 10분의 1 느린.

이: 네. 그렇죠. 비정질 실리콘이 1이라면 옥사이드가 10. 다결정 실리콘이 100 정도입니다.

한: 100 정도? 어쨌든 비정질 실리콘보다는 빠르고. 근데 얘가 어쨌든 다결정 실리콘보다 안정적입니까? 어떻습니까?

이: 이게 다결정 실리콘이 무조건 좋습니다. 근데 다 좋은데 그러니까 전자 이동도도 당연히 빠르고 트랜지스터의 크기도 더 작게 만들 수 있습니다. 근데 이제 옥사이드는 다만 특성 중에 엄청난 특성이 누설전류가 거의 없습니다. 다결정 실리콘보다 좋은 점이.

한: 전류 누설이 적다.

이: 네. 그렇습니다.

한: 근데 이것도 적용하기도 그렇게 쉬운 물질이 아니라면서요.

이: 그렇습니다. 어쨌든 우리가 비정질 실리콘에서 더 공정을 고도화하기 갈고닦으면서 나오는 방향이기 때문에 고급 기술입니다.

한: 고급 기술입니까? 그러면 다시 본격적으로 내용을 들어가면 LTPO는 뭡니까?

이: LTPO는 굳이 풀네임으로 말하면 LT는 저온이라는 뜻인데 이것도 예전에는 저온과 고온의 구분이 있었는데 요즘에는 저온 공정 300도에서 400도 공정을 쓰기 때문에

한: 저온은 아닌데요. 사실.

이: 그렇습니다.

한: 10~20도 해야 저온이죠. 100도 아래로 와야 저온인데. 다른 공정보다는 저온이라는 거죠? 상대적으로.

이: 이쪽 공정에서는 1000도 이상을 고온이라고 하니까. LT는 빼버리고 PO에서 P는 폴리 실리콘을 얘기하고 우리가 얘기하는 다결정 실리콘 그리고 옥사이드. 이렇게 산화물. 두 가지를 합친. 그 두 가지가 하나의 소자에 들어가 있는

한: 복합. 하이브리드.

이: 네. 그 기술입니다.

한: 그럼 트랜지스터를 만들 때 폴리 실리콘도 쓰고 옥사이드도 썼다는 거죠?

이: 그렇게 말할 수 있습니다.

한: 뭐가 좋아집니까? 그러면은 옥사이드가 적용되는 구성요소가 뭐예요?

이: 옥사이드는.

한: LTPO에서 삼성디스플레이가 양산 성공한 LTPO에서 O는 뭐에 사용을 합니까?

이: 트랜지스터에 쓰는데.

한: 트랜지스터를 옥사이드로 했어요?

이: 네. 그렇습니다. 옥사이드에 채널에 물질을 따와서 이렇게 부르는 겁니다.

한: 그러면 뭐가 좋아지는데요?

이: 이게 그러니까 구동전력이 떨어집니다.

한: 구동전력.

이: 하이브리드라고 이렇게들 얘기를 하는데. 이거를 섞어서 사용하고 그런 게 아니라 원래 LTPS TFT에서 서브 픽셀에 보통 여섯 개 혹은 일곱 개의 트랜지스터가 들어가는데 이 중에서 트랜지스터 딱 하나만 옥사이드로 바꾼 겁니다. 그러면 뭐가 좋아지느냐. 바로 구동전력이 떨어집니다.

한: 구동전력이.

이: 구동전력이 왜 떨어지느냐. 다결정 실리콘 같은 경우는 누설전류가 있는 편이라서 한번 이렇게 하라고 했을 때 그대로 두면 캐패시터의 변화가 일어나기 때문에 휘도라든지가 떨어져서 깜빡이는 느낌을 주기 때문에 여기는 계속 신호를 보내줘야 됩니다. 폴리 실리콘 같은 경우에는 그런데 옥사이드 같은 경우에는 정지 픽셀의 경우. 아무 변화가 없는 경우에는 1초에 한 번만 신호를 줘도 됩니다.

한: 보통 1초에 60번씩 신호를 준다면서요.

이: 맞습니다. 그러니까 LTPS는 정지 픽셀이든 아니든 1초에 60번. 60헤르츠(Hz)

한: 계속 쏴줘야 되는데 걔는 한 번만 쏘면 된다는 게 지금 그 LTPO의 차이죠.

이: 그렇습니다.

한: 예를 들어서 애플워치 같은 경우는 가만히 있어도 시계는 표시는 되잖아요. 검은색 배경에. 그러면 만약에 기존에 폴리 실리콘이다 하면은 계속 60번씩 줘야 되는 거는 LTPO를 적용하면은 1초에 한 번만 줘도 되기 때문에 전력량이 엄청 줄어든다고 이해하면 되는 겁니까?

이: 그렇습니다. 구동전력이 대략적으로 애플워치 시리즈 4 같은 경우에는 구동전력만 따졌을 때 3분의 1 정도 줄어든다. LTPS 대비해서.

한: 일반 폴리 실리콘에 대비해서. 많이 줄어드네요? 어쨌든 정지 화면일 때 그 정도 줄어든다는 건 우리가 계속 동영상을 틀어놓지 않는 이상. 특히 아까 얘기한 시계만 나오게 하는 화면에서는 전력 소모량을 엄청 줄일 수 있겠네요.

이: 그렇습니다.

한: 근데 그것을 LG디스플레이가 주로 LTPO 공정이죠? 애플에 공급해서 애플워치에는 단독 공급인 거죠? 공급을 하고 있는데 삼성디스플레이가 소리 소문 없이 그걸 양산을 했다는 거죠? 그게 어디에 적용이 됐습니까?

이: 그게 역시 똑같이 갤럭시 워치 액티브 2라는.

한: 언제 나왔는데요?

이: 지난달. 지금 촬영 시점에서 보면 9월에 출시된.

한: 상반기부터 혹은 중반기부터 돌렸다는 얘기네요? 공장을.

이: 그렇습니다.

한: 그래서 공급을 했다는 걸로 알 수 있는데. 이런 얘기들은 안 나왔다는 거잖아요?

이: 그렇습니다.

한: 액티브? 갤럭시 워치 액티브 모델입니까?

이: 갤럭시 워치 액티브 2 모델입니다.

한: 갤럭시 워치 액티브 2 모델의 적용이 되었다. 저는 궁금한 것이 LTPO라는 기술이 애플이 특허를 가지고 있는데 그런 거에 대한 문제는 없는 걸까요?

이: 저도 복수의 여러분께, 잘 아시는 분들께 여쭤봤더니 삼성도 자체적으로 하고 있고 애초에 디스플레이 기업이다 보니까 그런 역량이 충분히 있고 연구를 해왔었기 때문에 애플 특허를 잘 피해서 만들었지 않았을까 하는 의견이 대다수였습니다.

한: 그러면 삼성도 어쨌든 스마트워치 쪽에 LTPO 기술을 상용화를 한 거잖아요?

이: 그렇습니다.

한: 애플워치에도 넣을 수 있는 가능성도 있습니까?

이: 애플워치에 넣을 수 있는 가능성도 뭐 배재하기는 어렵겠지만 그것까지는.

한: 가봐야 알겠죠.

이: 그게 왜 약간 꺼려지는가하면 LTPO 기술 자체가 애플의 기술로 등호가 되어있는데 실제로 SID2019. 세계 최대 디스플레이 행사에서 애플이 이 기술로 올해의 디스플레이상을 받았습니다. 완성품업체가 디스플레이기술로 올해의 디스플레이상을 받은거고 막상 이거를 공정기술과 협력을 잘해서. 단가도 있을거고 수율도 있을거고 만든 LG디스플레이가 아니라 애플이 받은거고 이거는 결국 디스플레이업체와 주문하는 사람과의 관계에서 좀 더 애플이 주도권을 가지면서 우리는 TFT까지도 이렇게 우리가 만들었으니 당신들의 공정기술과 장비를 사용해서 만들어달라. 애플의 요구가 좀 더 많아질 수 밖에 없습니다. 그런와중에.

한: 기술까지 개발해서 이대로 만들어주세요라고 던져준거 아니에요. 상도 자기네들이 받고 그렇죠? 근데 삼성디스플레이는 그런거 없이 개발을 했다.

이: 그런 가능성이 더 큽니다. 그리고 삼성을 잘아시는분들은 삼성은 애플에 대해서 LG나 JDI처럼 애플의 말을 잘 듣지않는다. 애플의 말을.

한: 자존심이 있겠죠.

이: 그렇기 때문에 LTPO를 넣을 것이냐. 그거에 대해서는. 그리고 왜냐하면 비즈니스상 봤을 때도 이게 사실 애플워치.

한: 뭐 그렇게 돈이 되는 산업은 아니다.

이: 그렇습니다. 예전에 시리즈 2에는 삼성디스플레이가 공급을 하기는 했습니다.

한: 어쨌든 넣을지 안 넣을지는 모르겠지만 자체적으로 개발을 한걸로 파악이 되고 있고 또 달라고 하면 줄 수도 있죠. 개발해 놓은 건데. 달라고 할지 안 할지는 모르겠지만. 이 LTPO 기술이 지금 스마트워치 말고 그거보다 면적이 큰 스마트폰이나 이런 애플리케이션으로 올라올 수도 있습니까?

이: 그렇게 많이들 전망을 하십니다. 애플은 LTPO를 자기네들이 되게 자부심을 갖는 기술이기 때문에 자신들의 스마트폰에도 아이폰이죠. 적용을 하고 싶어 할 것 같습니다. 그러나 이걸 만들어주는 사람의 입장. 이게 지금 2인치 크기도 안되는. 스마트워치는 2인치 크기도 안되는데 6인치 사이즈로 커졌을 때 그럼 공정 수율이라는 것을 잡기가 어마어마하기 때문에.

한: 지금도 비싼데 그렇죠?

이: 네. 그렇습니다. 그래서 애플 같은 경우에는 LTPO를 적용하고 싶어 하는 여러 가지 움직임 중에 하나가 iOS 소프트웨어죠.

한: 다크 모드?

이: 네. 그렇습니다. 다크 모드를 쓰게 되면 OLED 같은 경우에는 밝기가 줄어들면 전력이 줄어들게 됩니다. 다크 모드를 써서 발광전력을 줄이면 구동전력과의 비율에 있어서 구동전력이 높아지면 구동전력을. LTPO는 구동전력을 확 깎는 기술인데 구동전력을 확 깎게 되면 우리가 보통 가성비가 더 올라가게 됩니다. 그렇게 됐을 때. 그런 식에 애플도 나름대로의 준비를 하고 있는 것이 아닌가 싶습니다.

한: 네. 알겠습니다. 오늘 이종준 기자 모시고 디스플레이 LTPO 기술에 대해 얘기를 해봤습니다. 핵심은 삼성디스플레이가 소리 소문 없이 상용화를 하였다. 그리고 갤럭시 워치 액티브2에 적용이 이미 이루어지고 있다라는게 오늘 얘기하고 싶은 핵심이었습니다. 다음에 또 뵙겠습니다. 감사합니다.



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