LTPO의 적용 범위가 스마트폰에서 태블릿 등 IT 기기로 넓어지면서, 저소비전력과 고품위 화질을 동시에 확보하기 위한 기술 개발이 이어지고 있다. LG디스플레이는 올해 7월 LTPO 기술을 적용한 스마트폰과 워치, 13인치 태블릿용 패널을 공개했다. 적용 제품이 다양해질수록 낮은 주사율에서도 밝기와 계조를 안정적으로 유지하는 성능의 중요성이 커지고 있다.
LTPO는 LTPS와 산화물 TFT를 함께 사용해 구동 성능과 저전력 특성을 확보하는 기술이다. 산화물 TFT는 오프 상태의 누설전류가 작아 화소에 기록된 전압을 오래 유지하는 데 유리하다. 산화물 TFT의 누설전류는 작지만, 저장 전압의 미세한 변동은 화질에 영향을 줄 수 있다. 화면을 갱신하지 않는 시간이 길어지면 미세한 전하 손실이 누적될 수 있고, 화소마다 손실 정도가 다르면 밝기 편차로 나타난다. 특히 낮은 계조에서는 이러한 편차를 세밀하게 관리하는 것이 필요하다.
BOE가 2026년 10월 2일 공개한 특허 CN122871695A는 산화물 TFT의 구조를 개선해 저계조 휘도 불균일을 줄이는 기술에 대한 내용이다. 중앙 소스 전극을 고리형 게이트와 드레인 전극이 둘러싸도록 설계해 누설전류를 억제하고 저장 전압의 안정성을 높이는 방식이다.
BOE의 고리형 산화물 TFT 평면 구조(자료: 공개특허 CN122871695A)
초기화용 또는 보상용 산화물 TFT에 적용되는 고리형 채널 구조는 모서리의 전계 집중을 완화하고 전극 간 중첩을 없앨 수 있다. 명세서에서는 기존 직사각형 채널보다 누설전류와 기생 커패시턴스가 작고 전압 변화에 따른 특성 변동도 줄어, 저계조 화질을 개선할 수 있다고 설명한다.
2021년 3월 4일 공개된 삼성디스플레이의 특허(US20210066424A1)에는 공정 조건을 통해 산화물 TFT의 누설전류를 관리하는 접근법이 기재되어 있다. 과도한 수소 유입으로 도전성 영역이 채널 쪽으로 확장되면 유효 채널 길이가 짧아지고 누설전류가 증가할 수 있기 때문이다. 절연막의 열처리와 암모니아를 사용하지 않는 질화실리콘 증착 공정 등을 통해 수소를 관리하는 방식이다. BOE가 전극과 채널의 형상을 바꿨다면, 삼성디스플레이는 공정에서 형성되는 채널 특성의 안정성을 높이는 접근이다.
LG디스플레이는 산화물 TFT에서 방출되는 전하로 인해 저장 전압이 변하는 문제를 해결하기 위한 특허 US20240260318A1(2024년 8월 1일 공개)를 출원했다. 보상용 산화물 TFT가 꺼진 후, 내부에 갇혀 있던 전자가 방출되면서 구동 TFT의 게이트로 유입되면, 게이트 전압과 휘도가 변하면서 저주사율 구동 시 플리커가 발생할 수 있다. 따라서 직렬로 연결한 두 개의 산화물 TFT 사이에 보조 커패시터를 연결하고 반전 스캔 신호를 인가해, 방출된 전하가 구동 TFT의 게이트에 미치는 영향을 억제하는 회로를 제안했다.
세 업체의 특허는 각각 소자 형상과 공정, 화소 회로를 개선하지만, 공통적인 목표는 구동 TFT의 게이트 전압을 안정적으로 유지하는 데 있다. 누설전류의 절대값을 낮추는 것과 함께 화소 간 편차, 전하 이동에 따른 시간별 휘도 변화를 줄이는 것이 중요하다. 프리미엄 제품에서 LTPO 적용이 보편화되면서, 저주사율에서도 저계조 표현과 휘도 균일도를 얼마나 안정적으로 유지하느냐가 세트 업체들의 패널 선택의 주요 요소가 될 것이다.