디스플레이 TFT 종류 및 비교

TFT(Thin Film Transistor, 박막 필름 트랜지스터)란?

디스플레이에서 빛의 밝기를 조절하는 전기적 스위치 역할을 수행하는 반도체 소자이다.

일반적인 TFT 구조는 다음과 같다.

 

TFT 종류와 차이 ( A-Si / Oxide / LTPS / LTPO)

소스와 드레인 사이 중간다리 역할인 Active층의 종류에 따라 a-Si / Oxide / LTPS / LTPO TFT로 나눌 수 있다.

 

1. A-Si TFT (Amorphous Silicon)

비정질 실리콘으로 만들어진 TFT이다. 수율이 높아 초기 LCD에 많이 활용되었다.

 

** 비정질 : 원자, 이온, 분자 따위가 불규칙 배열한 고체 물질

 

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전자 이동도 : 0.5~1cm^2/Vs

확장성 : 100인치 이상

비용 : 낮음

공정횟수 : 4~5

장점 : 간단한 공정(PECVD), 높은 수율

단점 : 낮은 전자 이동 속도 (약 0.5) -> 많은 구동회로 -> 두꺼운 베젤

        높은 소비 전력(30V)

 

 

 

2. Oxide TFT (IGZO)

반도체 물질에 실리콘 대신 In(인듐), Ga(갈륨), Zn(아연), O(산소)를 결합한 IGZO 산화물을 활용하는 TFT이다.

 

전자 이동도 : 5~10

확장성 : 100인치 가능

비용 : 보통

공정횟수 : 5~6

장점 : 높은 전자 이동 속도 (a-Si 약 10배) -> 빠른 속도 -> 높은 집적화 -> 얇은 베젤 구현

         LTPS 보다 느리나, 균일도가 높아 대형 패널에 유리

         LTPS에 비해 마스크가 적고 비교적 간단 (LTPS : 5-11step vs oxide TFT 5-7 step)

         Oxide 특성상 투명 가능 -> 투명 디스플레이에 적용

 

** 각 원소의 역할

인듐 : 오비탈의 궤도 겹침으로 전자이동도 증가

갈륨 : 과잉 캐리어 생성을 억제하여 누설전류 방지

아연 : IGZO의 화학적 구조 안정화

산소 : 캐리어 역할

 

 

3. LTPS TFT (저온폴리실리콘)

A-Si을 ELA장비를 이용해 Poly Si으로 재결정화시킨 TFT이다.

 

장점 : 전자 모빌리티가 빠르고 얇은 베젤과 고해상도 및 높은 개구율과 소비전력이 낮음

단점 : 추가 공정이 필요하고 대면적으로 만들때 퀄리티 유지가 어려움

 

** 전자이동도

Amorphous-Silicon(비정질) < Poly-Silicon(다결정) < Single Crystal Silicon(단결정)

	a-Si	Oxide	LTPS
전자이동도	느림	보통(a-Si 10배)	빠름(a-Si 100배)
공정	쉬움	보통	어려움
비용	낮음	보통	높음
균일도	우수	우수	낮음
누설전류	높음	낮음	보통

 

4. LTPO TFT

OLED는 2T1C 구조로 최소 2개의 TFT가 필요하다. 따라서 스위칭 TFT로 Oxide TFT를, 구동 TFT로 LTPS TFT를 사용하는 것을 LTPO TFT라고 한다.

 

장점 : LTPS와 Oxide의 장점을 합쳐 낮은 소비전력으로 고해상도 가능

단점 : 공정과정 복잡

       LTPS TFT에 비해 TFT의 크기가 커져 방출되는 빛이 줄어 해상도가 낮아질 수 있음

       TFT를 키울수록 화질이 저하되어 대형화의 어려움

 

스위칭 TFT

구동 TFT를 ON/OFF하는 역할로 빠른 ON/OFF전환과 확실한 전압차이 필요한다.

즉, 누설전류가 적을수록 좋기 때문에 Oxide TFT를 사용한다.

 

구동 TFT

소자에 전류를 직접 흘림으로써 빛의 양을 조절하는 역할을 한다.

즉, 빠른 화면 전환을 위해 전자이동도가 높아야하므로 LTPS TFT를 사용한다.