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Apple adopts LTPO TFT to extend battery life time to Apple Watch Series 4

Apple released its Apple Watch Series 4 with enhanced healthcare features on a larger screen than before, in the Steve Jobs Theater at Apple Park in California, USA on September 12.

<Apple Watch Series 4, Source: Apple.com>

In this announcement, Apple brought Apple watch series 4 with a new technology called LTPO to improve power efficiency.

LTPO stands for low temperature polycrystalline oxide. It is a kind of TFT using only the advantages of poly-Si with good charge mobility and IGZO with low power driving. LTPO TFTs have low leakage current and good on / off characteristics, which lowers power consumption and increases battery life.

<Apple’s LTPO TFT patent>

In addition, Apple increased the size of its Apple Watch 4 to 40mm and 44mm. The edge-to-edge screen is 35% and 32% larger than previous models by narrowing the bezel compared to previous models. The screen resolution was 368×448 pixels for the 44mm model and 324×394 pixels for the 40mm model. The display of Apple Watch4 is a plastic OLED made by LG Display with a maximum brightness of 1,000 nit. The Apple Watch Series 4 starts at US$399 for GPS model, while the cellular model starts at US$499. The Apple Watch Series 4 is available for pre-order from Septmber14 in the U.S. with the availability beginning September 21.

Apple, Apple Watch Series 4에 배터리 지속 시간 늘리는 LTPO TFT 적용

Apple이 현지시간으로 9월 12일 미국 캘리포니아주에 위치한 애플 파크 스티브 잡스 극장에서 이전보다 더 큰 화면에 헬스케어 기능을 강화한 Apple Watch Series 4를 발표했다.

<Apple Watch Series 4, Source: apple.com>

Apple은 이번 발표에서 Apple watch Series 4에 LTPO라는 새로운 기술을 도입해 전력 효율을 향상시켰다고 밝히며 이목을 끌었다.

LTPO는 low temperature polycrystalline oxide의 약자로써, 전하 이동도가 우수한 poly-Si과 저전력 구동이 용이한 IGZO의 장점만을 활용한 TFT의 일종이다. LTPO TFT는 누설전류가 적고 on/off 특성이 좋기 때문에 소비 전력이 낮고 배터리의 지속 시간은 늘어난다.

<Apple의 LTPO TFT 특허>

또한, Apple은 Apple Watch 4의 본체 규격을 40mm와 44mm로 키우고 bezel을 좁혀 이전 모델들에 비해 display area를 35%와 32%로 늘렸으며, 화면 해상도도 44mm 모델은 368×448 픽셀, 40mm 모델은 324×394 픽셀로 증가시켰다고 설명했다. Apple Watch4의 디스플레이는 LG디스플레이에서 제작한 plastic OLED이며 최대 밝기는 1,000 nit이다.

Apple Watch Series 4의 출시 가격은 GPS 모델이 399달러부터이며 셀룰러 모델이 499달러부터다. 예약 주문은 9월 14일부터 진행되고 제품 출시는 21일부터다.

[2015 OLED Evaluation Seminar] Oxide TFT Technology that 2015 should Spotlight

By Hyun Jun Jang

 

During the 2015 OLED Evaluation Seminar (December 4) hosted by UBI Research, Professor Jin-Seong Park of Hanyang University gave a presentation titled OLED Oxide TFT Technology Trend, discussing oxide TFT, related industry, and technological issues as well as TFT technology that should receive the spotlight in 2016.

 

Oxide TFT has an advantage of high mobility and large area uniformity compared to a-Si TFT. As such, it is being more applied to large area OLED panel and used in LG Display’s OLED TV.

 

Park revealed that there are mainly 4 issues regarding oxide TFT and led with the reliability issue. Oxide TFT is essentially in amorphous state but when crystalized, the density and crystallizability increase; as oxygen does not move away and stay in place, defects occur less and reliability is high. Japan’s SEL and Sharp published CAAC (C-Axis Aligned Crystal) structure related oxide TFT paper, and Cornell University produced CAAC oxide TFT by increasing the substrate temperature and adjusting oxygen’s partial pressure.

 

The second issue is composition ratio. Park reported that composition ratio is the most closely related characteristic to TFT’s mobility. He revealed that recently research is being carried out centering around IGZO (indium gallium zinc oxide), but also oxide TFT research with different composition ratio is continually published. For example, ITZO (indium tin zinc oxide)’s mobility has been reported to reach 30cm/Vsec, and BOE is working on the related research. Research results, which showed increased mobility and reliability for IGZTO, which is IZTO with G added, was published, as well as ZnON (zinc oxide nitride) TFT’s 100cm/Vsec mobility. BOE demonstrated ZnO TFT applied 14.1inch AMOLED.

 

The third issue is the device structure. Park explained that efficiency can increase when top gate structure is used to oxide TFT as parasitic capacitor is not needed, but that the process is difficult. However, Park reported that JOLED revealed when self-alignment is used the number of masks used can be reduced and increases performance. This structure is applied to OLED TV by LG Display.

 

Lastly, Park gave the safety of device as the last issue. Oxide TFT can exhibit degradation effects from light, oxygen, hydrogen, and moisture. Park reported that hydrogen particularly has great effect on the safety. He explained that although the current prevailing OLED TFT is LTPS, as the panel becomes larger there will be technological competition between oxide and LTPS. Reporting that TFT which is cost efficient and shows high performance in diverse factors such as resolution will dominate the market, Park concluded his presentation.

 

 

 

[2015 OLED 결산 세미나] 2016년 주목해야 할 Oxide TFT 기술은?

유비산업리서치가 12월 4일 개최한 ‘2015 OLED 결산 세미나’에서 한양대학교 박진성 교수는 ‘OLED용 산화물 TFT 기술 동향’이라는 제목의 강연을 통해 산화물 TFT와 관련된 산업, 기술적 이슈를 되짚고 2016년 주목해야 할 TFT 기술에 대해 생각해보는 시간을 가졌다.

Oxide TFT는 a-Si TFT에 비해 mobility와 대면적 균일도가 높다는 장점이 있어 대면적 OLED 패널 중심으로 적용되는 추세이며 LG 디스플레이의 OLED TV에 적용되고 있다.

박 교수는 oxide TFT에 관련해서 크게 4가지 이슈가 있다고 밝혔다. 먼저 신뢰성에 대한 이슈에 대해 발표했다. 기본적으로 oxide TFT는 비정질 상태이지만 결정화할 경우 density와 결정성이 높아지기 때문에 산소가 빠져나가지 않고 제자리를 지키고 있어 defect이 적으며 신뢰성이 높다. 일본의 SEL과 Sharp는 CAAC(C-Axis Aligned Crystal) 구조와 관련된 oxide TFT 논문을 발표하였으며, 코넬 대학에서는 기판의 온도를 올리고 산소의 분압을 조절해서 CAAC oxide TFT를 제작했다.

두 번째 이슈로는 조성비가 있다고 밝혔다. 박 교수는 조성비는 TFT의 이동도에 가장 밀접하게 연관되어 있는 특성이라고 발표하며 최근에는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 중심으로 연구가 진행되었지만 다른 조성비를 가진 oxide TFT에 대한 연구결과도 지속적으로 나오고 있다고 밝혔다. 예를 들어 ITZO(Indium Tin Zinc Oxide)는 이동도가 30cm/V·Sec까지 올라간다는 성과가 나오기도 했으며 BOE에서 관련 연구를 하고 있다. 또한 IZTO에 G을 추가한 IGZTO는 이동도와 신뢰성이 더 올라갔다는 연구결과가 발표되었으며 ZnON(Zinc Oxide Nitride) TFT는 100cm/V·Sec까지 이동도가 올라갈 수 있다는 연구결과가 발표되었다. BOE는 ZnO TFT를 적용해 14.1인치의 AMOLED의 데모버전을 선보이기도 했다.

세 번째 이슈로는 소자의 구조가 있다고 발표했다. 박 교수는 top gate구조를 oxide TFT에 사용할 경우 기생 capacitor를 없앨 수 있어 효율을 높일 수 있지만 oxide TFT에 적용할 경우 공정이 어렵다는 단점이 있다고 밝히며 “하지만 JOLED에서 self-align을 사용할 경우 mask 수를 줄일 수 있고 특성이 좋아진다는 연구결과가 나왔으며 같은 구조를 LG 디스플레이에서 OLED TV에 적용하고 있다.”라고 발표했다.

박 교수는 마지막 이슈로 소자의 안정성을 꼽았다. Oxide TFT는 빛과 산소, 수소, 수분에 특성이 하락하는 degradation 현상이 나타날 수 있다. 특히 수소가 안정성에 큰 영향을 준다고 발표했다. 박 교수는 현재 OLED TFT의 주류는 LTPS이지만 패널이 대면적화 될수록 oxide와 LTPS와의 기술 경쟁이 나타날 것이고 cost efficiency와 해상도 등 다양한 factor에서 높은 성능을 발휘하는 TFT가 시장을 장악할 것이라고 밝히며 발표를 마쳤다.