a-si, oxide, LTPS, LTPO TFT 차이점 세상 제일 쉽게 설명 해드림

트랜지스터는 전류를 흘려보낼지 말지 결정하는 스위치 역할을 해요. 디스플레이에서는 화면을 보여줘야하니 픽셀을 통제하기까지도 하죠.

  TFT는  Thin Film Transistor의 약자로 박막 트랜지스터라고 부릅니다. 반도체는 트랜지스터가 결국 전기를 통하게 하느냐(1) 안통하게 하느냐(0)를 결정하는 것에 불과합니다. 일종의 스위치인 것이죠. 그래서, 트랜지스터라는 말이 보이면 전류를 흘려보낼지 말지 컨트롤 할 수 있다고 생각하면 이해하기 쉬워요. 디스플레이에서 트랜지스터도 결국 화면을 On 할 건지 Off 할 건지 결정하는 것에 불과하죠. 다만, 앞에 Thin Film(얇은 박막)이라는 말이 붙었기에 얇은 박막으로 만들어진 트랜지스터라고 생각하면 됩니다.

TFT는 기판 바로 위에 올라가 있습니다. 기판은 기존 평면은 유리, 플랙서블은 폴리이미드(PolyImid)가 사용됨.

  물론, 디스플레이는 반도체와는 다르게 색이 들어가기 때문에 '픽셀(Pixel)'이라는 개념이 들어가요. 색은 빨강색(Red), 초록색(Green), 파랑색(Blue)의 3색 조합으로 모든 색을 표현할 수 있는데요. 전기적 스위치 역할을 한다는 녀석이 누구였죠? 트랜지스터였습니다. 결국, 전기적 신호는 디스플레이에서는 화면과 연결되어 있고 화면은 이러한 픽셀로 이루어져있기 때문에, 트랜지스터가 이러한 픽셀도 컨트롤 합니다. 정리하자면, 트랜지스터는 전류를 통제하는 '스위치'역할과 색의 밝기를 표현하는'픽셀'을 통제하는 것이죠. 왜, TFT가 색을 표현하는 픽셀 바로 밑에 위치하는지 이유를 알겠죠?

TFT는 만드는 소재에 따라서 a-Si, Oxide, LTPS TFT로 나뉘어요. 전자이동속도 순으로는 LTPS > Oxide > a-Si이죠. 고성능의 디스플레이가 요구되는 현 시점에서는 LTPS가 주로 쓰이고 있어요.

  TFT도 만드는 소재에 따라서 종류가 3가지로 나뉩니다. 비정형(Amorphous)실리콘으로 만들어졌다면 a-Si TFT. 인듐-갈륨-아연(In-Ga-Zn)의 재료로 공정과정에서 반도체 특성을 갖는 산화물을 넣었다면, Oxide TFT. 저온폴리실리콘으로 만들었다면, LTPS(Low-Temperature Poly-Silicon)이라 불러요. 아래 그림을 봐볼까요. 전자이동이 빠를 수록 고속 동작회로가 가능해지고 무엇보다 원하는 전류량을 단시간내에 줄 수 있어서 트랜지스터의 크기를 줄일 수 있어요.

  
  전자이동성으로만 보면, LTPS TFT가 가장 뛰어난 것을 볼 수 있습니다. 그래서, 최근 트랜지스터가 많이 들어가야하고 고성능을 내야하는 디스플레이에는 빠짐없이 LTPS가 사용되고 있습니다. 아래 그림은 a-Si와 LTPS를 비교한 것인데요. 무질서를 뜻하는 Amorphous는 실리콘과 질소가 흩뿌려져 있는 것을 확인 할 수 있어요. 그러다 보니, 전자가 쉽게 이동하기가 힘들어요. LTPS를 보면 다소 정리된 도로가 깔려있는 것을 확인할 수 있어요. 그래서, 전자의 이동속도가 훨씬 빠르죠. 물론, 저온의 폴리실리콘으로 만든 TFT는 생산비용이 높고 균일성이 낮다는 단점이 있어요.

a-Si는 전자의 이동속도가 상대적으로 느리기에 사람. LTPS는 좀 더 빠르기에 버스로 표현 / 출처 : 삼성디스플레이

균일성이 낮다는 것은 누설전류가 생길 수도 있다는 것이에요. 그래서, LTPS + Oxide를 합친 LTPO가 주목받고 있어요. 목적은 하나입니다. 전력소모를 줄이기 위함이죠.

  전자이동속도가 가장 빠른 LTPS는 누설전류가 생겨 전력소모가 크다는 단점이 있어요. 그래서, Oxide의 장점을 LTPS와 합치기로 했죠. 이것이 바로 LTPO입니다. 현재 삼성디스플레이가 경쟁사를 따돌리기 위해 집중하고 있는 LTPO TFT이죠. LTPO는 Low Temperature Poly Oxide의 약자입니다.

  위 구조를 보면, 기존 LTPS구조랑 비교해볼까요. 전자가 들어오는 Source와 나가는 Drain이 옆에 추가가 되었어요. Oxide TFT가 균일성이 높아 누설전류가 없는 것을 생각해보면, 확실히 LTPS의 단점을 보완해주는 것을 알 수 있습니다. LPTO는 LTPS 대비 전력소모를 20% 정도 아낄 수 있다고 합니다.