TFT-LCD 제작 공정은 TFT 기판과 Color Filter기판을 합착한 후, 구동 회로를 부착하여 신호 구동이 가능한 상태로 제작하는 공정을 말합니다. 지난 시간에는 TFT, 컬러 필터(C/F) 공정에 대해 알아보았는데요, 오늘은 필요한 크기로 패널을 자르는 Cell 공정과 LCD 패널, 구동회로, 백라이트 등을 하나의 LCD 모듈로 조립하는 Module 공정에 대해 알아보겠습니다.
TFT-LCD 공정, 그림으로 쉽게 알아보자!
1. TFT, C/F 공정
2. Cell, Module 공정
Cell 공정 살펴보기
지금부터 Cell 공정을 소개해드리겠습니다. 이 공정은 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합친 후 필요한 크기의 패널로 자르는 단계입니다. 그럼 Cell 공정의 세 단계를 알아보겠습니다.
첫 번째. 배향공정입니다. 배향공정이란 액정이 동일한 방향성을 가지도록 하는 것입니다. 너무 어렵죠?
먼저 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 깨끗하게 씻고 배향막을 인쇄한 후 오븐에 넣어 굳힙니다. 그 후 부드러운 헝겊이 감겨있는 롤러를 회전시켜 작은 홈을 만들어주어 초기에 액정이 동일한 방향으로 줄을 서게 합니다.
두 번째. 진공 상태에서 TFT 기판과 컬러 필터 기판을 하나로 합치는 합착 공정입니다. 우선 TFT 기판 위에는 액정을 일정량 떨어트리고 컬러 필터 기판 위에는 TFT 기판과 잘 합쳐질 수 있도록 접착제를 발라줍니다. 그리고 두 유리 기판을 진공 상태에서 합칩니다. 이 과정에서 액정은 두 유리 기판 사이에서 고르게 펴집니다.
세 번째. 합친 유리기판을 잘라 패널을 만드는 과정입니다. 우선 합친 유리기판의 양면을 동시에 필요한 크기로 자릅니다. 그리고 패널 가장자리를 그라인더를 이용, 부드럽게 다듬은 후 발생한 유리 가루 및 이물질을 제거하기 위해 깨끗이 씻습니다.
마지막으로 완성된 패널에 전기적 신호를 주어 빨강, 초록, 파랑 등의 다양한 색상과 모양이 화면에 최상으로 나오는지 검사하면 Cell 공정이 완성됩니다.
MODULE 공정
모듈 공정은 TFT, C/F, Cell 공정을 마친 패널에 편광판, 구동칩, PCB, 백라이트, 탑 케이스 등의 부품을 조립하는 공정입니다. 그럼 지금부터 모듈 공정에 대해 자세히 알아보겠습니다.
Cell 공정까지 마친 패널들을 박스에 실어 모듈 공정으로 가져옵니다.
모듈 공정에 도착한 패널들은 가장 먼저 세정 공정을 거칩니다. Cell 공정에서 발생된 이물질을 깨끗한 물과 유기재질의 사포를 사용하여 표면을 깨끗이 씻어 줍니다. 그리고 부드러운 브러시로 닦아내고 특수 처리된 깨끗한 물을 이용해 표면을 완벽히 세정한 후 바람을 사용해 건조시키면 세정 공정이 끝나게 됩니다.
편광판 부착
이번 공정은 깨끗이 씻은 패널의 양면에 편광판을 부착하는 공정입니다. 편광판은 빛이 한 쪽 방향으로만 나가도록 만들어주는 얇은 막을 말합니다. 편광판에 부착된 보호 필름을 떼어내면 접착성이 있는 부분이 나타나게 됩니다. 접착면을 롤러를 이용하여 패널의 한 면에 부착합니다. 다른 한 면은 편광판의 무늬가 수직이 되도록 비쳐 빛을 쏘아도 반대편으로 빛이 통과하지 못하도록 합니다. 빛이 통과하지 못하는데 어떻게 우리는 패널을 통해 영상을 볼 수 있는 걸까요?
먼저 백라이트에서 나온 빛은 편광판을 통과하여 TFT판에 도착합니다. 이 빛은 전기적 신호의 강약에 따라 움직이는 액정에 의해 방향이 바뀌게 됩니다. 방향이 바뀐 빛은 컬러 필터판에 빨강, 초록, 파랑의 화소들과 편광판을 통과하면 우리는 다양한 색상의 영상을 볼 수 있습니다.
TAB 공정
이번 공정은 구동칩이 내장된 필름을 부착하는 공정입니다. 이 필름은 전기적 신호가 패널로 전달 될 수 있도록 다리 역할을 합니다. 이제 패널에 필름을 붙여보겠습니다.
먼저 카메라로 패널이 놓이는 위치를 확인합니다. 패널을 자세히 확인하면 TFT 기판이 컬러 필터 기판보다 큰 것을 알 수 있는데요. 이 곳에 접착 테이프를 바릅니다.
그 위에 영사기 필름처럼 감겨져 있는 필름을 하나씩 잘라내 정확한 위치를 확인한 후 올려놓습니다. 접착 테이프 안에는 전기가 흐를 수 있는 물질이 있어 구동 칩과 패널 사이에 전기 신호가 통하도록 합니다. 그리고 고온 고압으로 한 번 더 단단히 붙여 줍니다.
PCB 공정
PCB(Printed Circuit Board) 공정에 대해 알아보겠습니다. PCB는 외부로부터 전달 받은 신호를 구동칩이 내장된 필름에 전달해주는 역할을 합니다.
탭 공정과 동일하게 먼저 접착 테이프(ACF: Anistropic Conductive Film)를 PCB 위에 바릅니다. PCB와 필름의 부착 위치를 확인한 후 고온 고압으로 단단히 붙여줍니다.
그 후 TFT 기판과 컬러 필터 기판의 크기가 다른 부분으로 외부의 습기가 스며드는 것을 막기 위해 실리콘을 막아서 막아줍니다. 이렇게 PCB 부착이 끝난 패널은 화면이 제대로 나오는지 검사한 후 조립공정으로 넘어갑니다.
조립 공정
TFT-LCD 패널은 자체적으로 빛을 낼 수 없기 때문에 램프가 들어있는 백라이트를 부착하여 빛을 내게 합니다. 그럼 백라이트가 어떻게 이루어져있는지 한 번 살펴볼까요?
백라이트는 세어나오는 빛을 도광판 쪽으로 돌려보내는 반사판, 빛의 원천인 램프 어셈블리(Assembly). 램프에서 나온 빛을 도광판 표면에 골고루 퍼지게 하는 확산판. 확산판에 도달한 빛을 굴절, 집광시켜 밝기를 높여주는 도광판. 도광판을 보호하고 빛을 골고루 퍼지게 하는 확산판. 마지막으로 각 시트들을 하나로 고정시키고 외부충격으로부터 보호하는 가이드 패널로 구성되어 있습니다. 그럼 이제 조립을 시작해보도록 하겠습니다.
PCB 부착을 마친 패널을 보드 어셈블리라고 하는데요. 이 보드 어셈블리를 백라이트 위에 올리고 PCB를 뒤로 접습니다. 그 후 탑 케이스를 씌워 패널과 백라이트를 고정시키고 외부의 충격으로부터 보호합니다. 마지막으로 패널 화면을 보호하기 위한 필름을 부착한 후 PCB 보호를 위한 케이스를 조립하면 TFT-LCD 모듈이 완성됩니다.
에이징 및 최종 검사
에이징과 최종 검사에 대해 소개해드리겠습니다. 우선 화면이 제대로 나오는지 검사합니다. 검사가 완료된 모듈은 고온상태에서 일정 시간 동안 전기적 신호를 주는 에이징 공정을 거칩니다. 이 공정은 액정이 제자리를 잡도록 안정화시키고 제품의 신뢰도를 높이는 과정입니다.
마지막으로 여러가지 검사를 통해 다시 한 번 제품의 품질을 보증해줍니다. 최종 검사가 끝난 모듈은 백라이트의 선이 잘 연결되어 있는지, 탑 케이스가 제대로 조립되어 있는지 등의 외관 검사를 합니다. 외관 검사를 통과한 모듈이 최상의 품질인지 재 확인하기 위하여 다시 한 번 검사합니다. 마지막으로 정전기 방지 처리가 된 봉투에 넣어 박스에 담으면 포장이 완료됩니다. 이렇게 정성스럽게 만들어진 제품은 전세계 고객에게 전달됩니다.
어떠셨나요? 우리가 사용하고 있는 TV나 모니터의 디스플레이 패널 제조 공정에 대해 쉽게 알게되셨나요? LG디스플레이는 제품의 수율을 높이고 더욱 품질 좋은 디스플레이 패널 제조를 위해 지속적인 공정 개선을 하고 있답니다~. 앞으로도 LG디스플레이 블로그에서는 어렵게만 느껴졌던 디스플레이에 대해 더욱 쉽게 소개해 드릴 예정이니 많은 기대 부탁 드립니다!
