[디스플레이 상식사전 #13] TFT(Thin-Film Transistor)

Theme 1. 디스플레이의 기본 요소

열세 번째 개념: TFT(Thin-Film Transistor)

디스플레이의 이미지를 구성하는 최소 단위, 무엇인지 기억하시나요? 디스플레이 상식사전 첫 번째 편의 주제이기도 했던 픽셀입니다. 한 개의 픽셀은 R(Red), G(Green), B(Blue)를 구성하는 서브 픽셀로 이루어졌으며, 각 서브 픽셀에 전류가 흘러야 디스플레이가 색을 구현할 수 있는데요. TFT는 각 서브 픽셀에서 나오는 빛을 켰다 껐다 하면서 발광을 제어하는 역할을 합니다.

TFT의 작동 방식은 간단한데요. 우선 유리기판 위에 전류가 흐를 수 있는 액티브 층이 형성됩니다. 게이트의 전압을 조절하면 이 액티브 층을 통해 소스(Source)에서 드레인(Drain)으로 전자가 이동하죠. 여기서 게이트는 액티브 층을 통해 흐르는 전류를 조절하는 역할을 하고, 소스와 드레인은 전자를 주고받게 됩니다. 이렇게 흘러 들어온 전류는 각각 서브 픽셀에 다시 전달되고, 전류량에 따라 픽셀은 다른 밝기로 빛납니다.

모두 같은 TFT가 아니다!

▲ TFT의 종류 비교

TFT는 전류가 통과할 수 있는 층의 구성 물질에 따라 크게 a-Si, LTPS, Oxide 세 가지로 나누어 볼 수 있습니다.

비정질 실리콘으로 만들어진 a–Si(Amorphous Silicon) TFT는 초기 LCD에 사용된 TFT로 공정도 간단하고 수율도 높지만 전자 이동 속도가 낮다는 단점이 있습니다. 이동 속도가 느리니 정보 처리가 오래 걸려 선명한 화면을 구현하지 못했죠.

이후 전자 이동 속도를 개선하기 위해 다결정 실리콘을 사용하는 LTPS(Low Temperature Poly Silicon) TFT가 개발되었습니다. a–Si TFT와 비교하면 전자 이동 속도가 100배 이상 빨라졌으니 놀라운 성과인데요. 그러나 특수 레이저 공정이 추가됨에 따라 제조 단가가 비싸다는 단점이 있죠.

LTPS TFT의 높은 단가와 공정 복잡도를 해결하고자 Oxide TFT가 등장하게 됩니다. Oxide TFT는 실리콘 대신 산화물을 이용하는데요. LTPS TFT만큼 전자 이동 속도가 빠르진 않지만 a–Si TFT보다는 10배가량 빠릅니다. 또한, a–Si TFT와 공정이 비슷해 기존 설비를 그대로 활용할 수 있답니다.