아이폰5에 사용된 IGZO 각광…뭐길래?

산화물반도체(IGZO) 기반 박막트랜지스터(TFT)가 차세대 액정표시장치(LCD) 제조공정으로 주목받고 있다.

5일 관련업계에 따르면 최근 고해상도 디스플레이가 주목 받으면서 일본 샤프를 필두로 국내외 디스플레이 제조사들이 기존 공정을 IGZO TFT 공정으로 전환하는 사례가 늘고 있다.

왜일까? 무엇보다도 IGZO 패널은 낮은 전력소모로 고해상도 구현이 가능한 데다 생산비용 절감도 가능하다는 장점을 가지고 있다.

샤프가 올해 처음 양산에 성공한 IGZO 패널은 고해상도 LCD 구현을 위한 필수공정으로 저온폴리실리콘(LTPS) 기술과 함께 현존 최고의 기술로 꼽힌다. IGZO라는 이름은 액정을 구현하는 산화물 반도체의 기반 원소인 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)에서 비롯됐다.

기존 박막트랜지스터(TFT) 구현에 주로 쓰이는 비정질실리콘(a-Si)의 경우 제조 공정이 비교적 간단하고 생산비용이 적게 든다는 점이 장점이지만 전자의 이동도가 1㎠/Vs 수준이라는 한계가 있다. IPS나 PVA 등 고해상도 LCD 구현을 위해서는 전자의 이동도가 약 10㎠/Vs 이상이 돼야 한다.

현재 프리미엄 LCD 공정에 주로 쓰이는 LTPS의 경우 전자의 이동도가 기존 a-Si 대비 100배인 100㎠/Vs 정도다. 전자의 이동도가 높다는 의미는 그만큼 해상도를 높일 수 있다는 의미다. 낮은 구동전압으로 소비전력을 줄일 수 있는 장점도 있다.하지만 LTPS의 경우 공정 과정에서 실리콘 증착 후 이를 결정화하는 과정을 거쳐야 하는데 이 과정이 복잡할 뿐만 공정비용 역시 높다는 점이 단점으로 꼽힌다.

IGZO 기반 TFT LCD는 이 같은 공정 과정을 거칠 필요가 없어 생산비용을 절감하는 것이 가능하다. 전자의 이동도는 20~50㎠/Vs 수준으로 LTPS보다 적지만 실제 제품 성능에는 크게 영향을 미치지 않는 수준으로 고해상도 구현이 가능하다.

IGZO 기술에 대한 원천특허는 일본 과학기술 진흥기구(JST)와 호소노 히데오 도쿄공업대 교수가 가지고 있다. 최초로 양산 체제를 갖춘 곳도 일본 샤프다. 샤프는 지난 4월부터 가메야마 제2공장에서 IGZO 패널 양산에 도입해 애플 아이패드와 아이폰 등에 탑재되는 IGZO 디스플레이를 생산 중이다.

최근 국내 기업들이 IGZO에 관심을 갖고 대응해 나가는 것도 이같은 뛰어난 성능 및 효율성과도 무관하지 않다.

삼성디스플레이는 샤프에 이어 IGZO 패널 양산에 나섰다. 앞서 삼성전자는 호소노 교수와 IGZO 패널에 관한 특허 라이선스 계약을 체결한 것으로 알려졌다. LG디스플레이 역시 개발이 진전된 상태로 향후 고해상도 LCD 구현에 산화물 공정을 적용한다는 계획이다.

업계 관계자는 산화물 반도체 기반 TFT의 경우 기존 비정질실리콘 생산라인을 그대로 활용하면서도 전자의 이동도는 기존보다 20배 이상 개선할 수 있다면서 IGZO 패널은 기존 LTPS TFT 기반 LCD와 비교해 실제 제품에서 느낄 수 있는 해상도 차이는 미미하지만 패널 생산비용은 줄일 수 있는 장점이 있다고 설명했다.

다만 원천특허를 일본에서 보유하고 있는 점이 한계로 지적되는데다 공정 과정에서 온도와 습도 등을 일정하게 유지하기 어려워 어려워 현재까지는 안정적인 수율을 확보하기가 어렵다는 점이 단점으로 꼽힌다.