[영상] LTPO 디스플레이 공정 생태계 어떻게 바뀌나①
[영상] LTPO 디스플레이 공정 생태계 어떻게 바뀌나①
  • 장현민 PD
  • 승인 2020.09.01 17:15
  • 댓글 0
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<자막원문>

한: 안녕하십니까. 디일렉 한주엽입니다. 오늘 이충훈 유비리서치 대표님 모시고 디스플레이 얘기를 한번 해보도록 하겠습니다. 안녕하십니까.

이: 반갑습니다. 두 달만에 찾아뵙습니다.

한: 세미나는 잘 됐습니까?

이: 덕분에 굉장히 호응이 좋게 잘 끝났습니다.

한: ‘QNED’와 관련해서는 되게 관심이 많았던 것 같아요. 저희 쪽에서 말씀해주신 영상도 조회수가 굉장히 많이 나왔고 리포트 관련해서도 문의가 많았던 걸로 보이는데. 다음번 버전도 준비중이시라면서요?

이: 그렇죠. 그동안에 우리가 지난 상반기에 찾았던 특허수는 40개 정도였었는데. 최근에 저희가 확인해보니까 공개된 특허수가 120건까지 늘었던 것으로 저희가 파악을 하고 있습니다. 그래서 연말쯤에 10일쯤에 한번 그동안 나와있는 특허, 조금더 많아지겠죠? 아무래도. 다시 한번 더 분석을 해서 조금 더 실제적으로 삼성이 하고 있는 쪽에 대한 기술의 방향성을 볼 수 있는 리포트를 준비하려고 하고 있습니다.

한: 준비가 돼서 나중에 추가로 나오는 게 있으면 저희 쪽에 나오셔서 맛보기라도 해주셨으면 좋겠습니다.

이: 그렇게 하도록 하겠습니다.

한: 오늘은 소형 OLED 기술변화에 대해서 저희가 그전에도 몇 번 다룬적이 있는데. ‘LTPO’라는 기술. 애플이 애플워치에 적용했던 패널 기술인데. 얼마 전에 갤럭시노트 신제품이 나오면서 삼성디스플레이도 LTPO 백플레인 기술을 적용한 OLED 패널을 공급한 것 같아요. 그래서 자료도 내고 한 것 같은데. 일단 저희가 궁금한 것은 LTPO라는 것은 기존에 LTPS와 다른 점이 무엇인지 설명을 해주세요.

이: 기본적으로 LTPS를 사용하고 있는 스마트폰에서는 TFT가 7~9개 정도를 사용하고 있습니다. 그중에서 우리가 넘버를 임의적으로 메기는데 OLED와 직접 연결이 되는 걸 우리가 ‘드라이빙TFT’ 라고해서 1번이라고 그러고 두 번째 드라이빙TFT부터는 ‘스위칭TFT’라고 합니다. 그리고 그다음에 나머지TFT는 보상을 하기 위해서 사용하는 것들인데. 이전에 LTPS라는 것은 모든 걸 다 LTPS존에서만은 폴리실리콘만을 사용했었고 우리가 LTPO라고 하는 것은 여기 있는 TFT 중에서 한 개만 2번 스위칭소자를 옥사이드TFT를 사용하는 겁니다. ‘LTPS+옥사이드TFT’라고 이름을 해서 ‘LTPO’라고 하지만 최근에 ‘하이브리드’라는 이름도 사용을 하고 있죠.

한: ‘드라이빙TFT’라는 것은 저희가 OLED 같은 경우는 전류를 흘리면 그게 빛이 나는 거잖아요? 전류를 흘리는 걸 드라이빙TFT라고 얘기하는 겁니까?

이: 기능적으로보면 어떻게 보시냐면 아까 드라이빙TFT라는 것은 화소하고 연결이 되기 때문에 직접 전류를 공급을 하는 거죠. 직렬로 연결이 되어 있기 때문에. 여기는 전류량만큼 OLED 화소가 켜지는 건데. 일종에 ‘물탱크’라고 보시면 되요.

한: 물탱크.

이: 물탱크에 들어있는만큼 물이 빠져나가는거죠. 바로바로. 물을 공급을 하는 TFT가 필요한거에요. 얘를 스위칭TFT라고 그래요.

한: 수도꼭지 같은 역할.

이: 스위칭TFT는 물탱크의 일정한 양이 되도록 틀었다 잠궜다라고 하는데. 여기 해당되는 것만 옥사이드를 쓰고. 얘가 2번 TFT인데 스위칭TFT라고 얘기를 합니다.

한: 스위칭TFT를 옥사이드를 쓰는 이유는 뭡니까?

이: 우리가 조금전에 수도꼭지를 말씀드렸는데. LTPS인 경우에는 잠궈도 조금씩 리키지(누설전류)가 있어요. 온오프로 예시로 하는게 있어요. 근데 재료라는 것이 우리가 완전히 차단을 시켰음에도 불구하고 LTPS는 전기 전도도가 굉장히 빠른 TFT이다보니까 아주 미세하게 전류가 흘러요.

한: 폴리실리콘 같은 경우에는.

이: 폴리실리콘은 전류가 흐릅니다. 오프상태일때도. 이전에 우리가 OLED를 만드는 제조에 불량이 생기면 꺼졌는데도 컬러가 나온다라던가 파란색을 켰는데 초록색이 묻어나온다던가 그럴 경우에 초록색이 있는 TFT에서 전류가 흐르는 거거든요. 불량이라는거죠. 이건 2번 스위칭TFT가 문제가 있어요. 사실 TFT가 7~9개라고 그랬는데 그중에서 스위칭TFT가 가장 작아요. 가장 작은 TFT인데 이 TFT에서 누설전류가 있게되면 전류가 흘러서 우리가 사용을 하지 않는데도 불구하고 전류가 소모가 되요.

한: 배터리 사용량이 그만큼 줄어든다는 얘기로군요.

이: 그렇죠. 근데 이걸 옥사이드TFT를 쓰면 옥사이드TFT는 기본적으로 밴드갭이 큰 TFT재료에요. 그러다보니까 수도꼭지를 잠그면 완전히 잠겨진다는 거에요.

한: 완전히 잠겨진다.

이: 그래서 누설전류가 없으니까 배터리가 사용을 하지 않을 때도 방전이 되고 전류가 흐르는 것을 막아주니까 배터리 사용량이 조금더 오래갈 수 있다는 거죠.

한: 그렇군요. LTPO 백플레인 기술을 적용한 패널은 특정 환경에서 기존 LTPS 백플레인 OLED 패널보다는 전력소모량이 더 작겠네요.

이: 이렇게 보시면 되요. 우리가 휴대폰을 사용하고 있잖아요. 화면이 다 켜져있어요. 이때는 사실 LTPO가 있어도 옥사이드TFT가 큰 역할을 할 수는 없어요. 근데 우리가 애플워치를 보게되면 우리가 항상 시계가 보이도록 되어 있죠?

한: Always On Display.

이: ‘Always On Display’라고 하잖아요. LCD인 경우에는 백라이트를 쓰니까 전체 화면이 다 켜져있기 때문에 이걸 사용할 수는 없지만. OLED는 내가 원하는대만 켜놓을 수가 있잖아요. 나머지는 다 꺼져있어야죠. 그런데 꺼져있는대도 꺼져있는 곳까지도 전력이 흐르는 문제가 발생을 하죠.

한: 기존에 LTPS일 경우에.

이: 원치않는 전력이 소모가 되는데 비하면 그래서 우리가 Always On Display 기능을 쓸 때 거기에 많은 전력이 소모가 되고 나머지는 완전히 차단이 되니까. 항상 24시간 켜져있다는 개념을 본다고 하면 LTPO를 사용하게되면 전력소모량을 그만큼 줄일 수 있는거죠.

한: 어떤 환경에서 많이 줄일 수 있다는 거죠?

이: 그렇죠.

한: 전체 패널에서 소모량이 10~20%라고 얘기를 하는데. 전체 패널에서는 아니고 TFT 안에서만.

이: 우리가 구동을 할 때, 드라이빙을 할 때만 줄여주는건데. 우리가 알려져 있기로는 20~30% 정도.

한: 구동 전력을.

이: 패널 전력은 사실은 OLED가 켜지면 전류를 소모하기 때문에 여기는 사용환경에 따라 다르고. 하지만 TFT는 관계없이 움직이는 거니까 드라이빙을 할 때는 이론적으로 맥시멈 30% 정도. 그리고 이번에 새로 나온 갤럭시노트20는 22%라고 알려져 있죠.

한: 22%라고 삼성디스플레이가 공식 발표를 했죠. 근데 거기서 얘기한 건 또 다른 어떤 기술중에 하나는 '어댑티브 프리퀀시(Adaptive Frequency)' 우리가 초당 화면주사율이 게임을 할 때는 120hz 정도면 1초에 120번 정도 화면이 바뀌면 화면이 부드럽게 움직이고 영화는 60hz 그리고 일반적인 텍스트를 확인할 때는 30hz 그리고 정지화면은 10hz라고 해서 약간 가변적으로 주사율을 바꿀 수 있는 것도 이런 LTPO하고 연관이 있는 것이죠?

이: 그렇죠. LTPO를 사용함으로서 그런 쪽까지 응용범위를 넓혀서 쓸 수 있다는 겁니다.

한: 그래서 정확하게 얘기해야 될 것은 아무튼 패널의 전력이 아니고 패널의 구동전력을 최대 22% 낮출 수 있다라고 얘기한 것이 정확한 표현이죠.

이: 그렇죠. 이번에 갤럭시노트20은 구동전력이 22%로 알려져 있습니다.

한: 전체 전력이 20% 줄어드는게 아니고 구동 전력만.

이: 그렇지만 실질적으로 사용환경을 보게 되면 소비자가 느끼는 것은 굉장히 다를 수 있습니다. 우리가 평소에 화면이 꺼져있잖아요? 그래서 시계를 보려고 하면 버튼을 눌러야 되는 문제가 있죠. 그렇지만 얘는 버튼을 누르지 않아도.

한: 시계가 항상 켜져있죠.

이: 그러니까 그런 차원에서 본다고한다면 내가 항상 원하는 특정 정보. 전체 화면이 다 켜져있는 정보 같은 경우에는 옥사이드TFT를 쓴 LTPO가 큰 도움이 안될 수 있겠지만 특정한 시간이라든가 아주 일부분의 화면만 사용하는 그런 기능에서는 LTPO를 쓰게 되면 24시간 항상 내가 볼 수가 있으니까. 사용자 측면에서는 굉장히 도움이 되죠.

한: 이게 지금 스마트폰에 LTPO 패널이 적용된 건 갤럭시노트가 최초로 된 것으로 제가 알고 있고. 다른 웨어러블 기기에는 애플워치에.

이: 애플워치에 사용되고 있죠.

한: 내년에 나올 애플 아이폰에도 이 기술이 들어갈 것으로 예상이 되는 걸로.

이: 일단 내년에 들어가는 것으로 저희가 알고 있습니다.

한: 올해 모델이 아니고 내년 모델에.

이: 그렇죠. 내년 모델이죠. 그래서 삼성디스플레이가 기존 A3 라인에 있던 애플 전용라인 15K(월 1만5000장) 7대가 애플 전용라인으로 처음에 설치가 됐었는데.

한: 15K라는게 라인을 얘기하는 겁니까?

이: 근래 투입기준으로 월 1만5000장(15K)이 들어갈 수 있는 그런 라인이 7개가 있는데 이 라인들을 LTPO 라인으로 개조가 지금 되고 있죠.

한: 그럼 그게 원래 몇 개였어요?

이: 개조가 되게 되면 2라인이 줄어요.

한: 그럼 5개 라인이 되는 거예요?

이: 그렇죠. 5개 라인이 됩니다. 그중에서 4개 라인은 애플용으로 사용이 되고 1개 라인은 삼성전자 갤럭시노트를 만드는 이쪽 라인으로 사용이 되는 것으로 알고 있습니다.

한: 2개 라인이 줄어든다는 것은 왜 그런 겁니까? 아까 옥사이드 공정이 추가가 되기 때문에 뭐가 더 들어와야 되서 그런겁니까?

이: 기본적으로 우리가 LTPS라고 하더라도 회사마다 만드는 과정이 다를 수 있죠. 기본적으로 최소 아홉 마스크 공정이 필요하다고.

한: 아홉 마스크라는 건 작업을 아홉 번을 해야된다는 건가요?

이: 노광공정. 우리가 PR(포토레지스트)를 코팅을 하고 노광을 하고 디벨롭하고 그 안에 다양한 박막이 올라가겠죠. 스퍼터링해서 올리는 막도 있고 CVD를 해서 올리는 막도 있고 여러 가지 막이 있는데. 이런걸 만들었다가 벗겨내고 모양을 만들어내는 부분이 총 아홉 번을 들어가는데. 우리가 일반적으로 노광기를 사용하는 횟수를 가지고 이야기를 해요. 그래서 마스크가 9장이라 그러면 노광기를 사용하는 공정이 아홉 번이 있다는 거예요. 근데 LTPO를 하게 되면 여기서 추가로 1개에 옥사이드TFT를 만들기 위해서 네 번의 마스크가 더 추가가 되야 되요 기본적으로.

한: 9개 중에 4개면 거의 50%에 준하는.

이: 9개 + 4개가 되니까 13개의 공정이 되는 거죠.

한: 증가량이 엄청난 거네요.

이: 그렇죠. 그러니까 LTPO를 하려면 추가적으로 그 라인이 필요한데 삼성디스플레이가 이미 라인이 다 있으니까 그중에 2개 라인을 해체하고 거기서 사용하던 다양한 마스크 공정에 사용되는 장비를 5개 라인에 옮겨서 사용하는 거죠.

한: 2개를 없애버리고. 그러면 이제 LTPS보다는 LTPO가 공정 시간도 더 길고 그렇겠네요.

이: 그렇죠.

한: 공간도 더 차지하고.

이: 아무래도 그렇겠죠. TFT쪽에서는 많이 차지하죠.

한: 가격도 오를 수 밖에 없겠네요?

이: 상황에 따라 다른데 우리가 신규 라인 같은 경우는 그만큼 추가를 해야 되니까 공장도 커져야되고 투자비가 많아지는 문제가 있죠. 하지만 삼성디스플레이에서는 기존 라인을 해체를 하니까. 이미 투자된 장비이기 때문에 투자비는 안 올라갈 수도 있죠. 우리가 제조비용. TFT를 만드는 재료비를 본다고 하면 전체 디스플레이를 만드는, TFT를 만드는 재료비는 아주 적어요. 그래서 옥사이드 공정이 추가된다고 그러면 저희가 봤을 때 2% 정도.

한: 재료비만 봤을 때.

이: 올라가기 때문에 전체 2%면 0.5달러 이하가 될 거에요.

한: 근데 그러면 재료비뿐만 아니라 예를 들어서 공정이 길어짐으로서 생기는 시간의 문제, 생산성의 문제. 문제라고 해야됩니까? 아니면 생산성이 좀 떨어지는 것과 수율에 대한 것과 다 포함하는 가격을.

이: 기본적으로 15K 라인이라고 그러면 어차피 월 1만5000장이 들어가기 때문에. 여기에 시간이 걸리는 거에 대해 생산성이 떨어지는 건 아니예요. 라인은 다 만들어져 있으니까. 단 하나 TFT라인이 길어지면 길어질수록 그만큼 수율은 영향을 당연히 받을 수밖에 없겠죠. 그래서 가격상승 요인이 있다고 한다면 아까 재료비 차원에서는 한 개당 0.5달러 정도. 아주 미비한 금액이죠. 수율이 오히려 크게 차지할 수가 있겠죠. 수율 관리가 아무래도 바뀌게 되면 많이 좌우하죠. 한 10불씩 떨어지게 되면 가격이 굉장히 큰 영향을 주니까 오히려 수율관리가 더 중요하다고 볼 수가 있습니다.

한: 삼성이 지금 갤럭시노트에 이 패널을 적용했던 이유가 있겠죠. 사전에 모르겠습니다. 삼성전자 무선사업부 쪽에서 요구를 했으니까 줬을 수도 있고 아니면 미리 워밍업을 하는 의미인건지. 그렇게 얘기하면 누군가는 기분 나빠할 수도 있는데. 삼성은 어쨌든 성공적으로 양산을 해서 제품이 나왔단 말이죠.

 

[2편에서 계속 됩니다]

 



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