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LG디스플레이 블로그에서는 디스플레이 상식에 대해 알고 싶으신 분들을 위해 ‘디스플레이 상식 사전’ 시리즈를 진행하고 있습니다. 디스플레이에 대한 아주 기본적인 지식부터 심도 있는 단어까지, 이해하기 쉽게 풀어드립니다. 지난 디스플레이 상식 사전 시리즈에서 TFT에 대해 알아본 적이 있었는데요. 이번에는 TFT-LCD 공정 과정을 알아보는 시간을 가져보도록 하겠습니다.

 

요즘 잘 나가는 아이돌 그룹을 보면 리드보컬, 댄스, 랩 등 각자 맡은 파트들이 있죠. LCD 역시 각각의 역할 맡고 있는 파트가 합쳐져 구동되는 원리인데요. 한 멤버씩 소개해보겠습니다. 액정의 움직임을 총괄하는 사령탑 TFT(Thin Film Transistor), TFT의 명령에 맞춰 빛의 투과량을 조절해주는 액정(Liquid Crystal), 빛을 다양한 색으로 바꿔주는 CF(Color Filter) 그리고 빛을 생성하는 Backlight Unit이 속해있는 Module! 이렇게 4총사가 모여 우리가 보는 LCD 화면이 만들어지게 됩니다.

 

[디스플레이 상식사전] TFT-LCD 공정 – ① TFT 공정

[디스플레이 상식사전] TFT-LCD 공정 – ② CF 공정
[디스플레이 상식사전] TFT-LCD 공정 – ③ Cell 공정
[디스플레이 상식사전] TFT-LCD 공정 – ④ Module 공정

 

그러면 이 멤버들은 어떤 트레이닝 과정을 거쳐 완성되는 걸까요? TFT 공정부터 C/F, Cell, Module 공정 등을 통해 LCD가 우리에게 보여지기까지의 과정을 차근차근 소개해드립니다. 이번 편에서는 TFT 공정부터 살펴보도록 하겠습니다.

 

 

LCD의 브레인, TFT 패턴 공정

 

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지금 보시는 것이 TFT판입니다. 이것을 확대하면 마치 바둑판 같이 수 많은 작은 사각형으로 나뉘어 있는데요. 이 하나 하나를 화소라고 하며, 각 화소에는 화소를 조절할 수 있는 트랜지스터가 있습니다. TFT 공정은 결국 유리기판 위에 이 트랜지스터 층을 만드는 공정이라고 할 수 있습니다.

 

트렌지스터와 TFT에 대한 개념 설명은 아래 관련 포스팅을 참고해보세요.

<관련 포스팅>

트랜지스터, 전자혁명의 시초가 되다! – 발명 계기와 구조

[디스플레이 상식사전] TFT(Thin Film Transistor)

 

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위는 TFT 패턴 공정 과정을 도식화한 모습인데요. 한 장의 TFT LCD패널을 만들기 위해선 적어도 위의 공정 단계를 몇 번 반복해야 합니다. 위 과정을 포토리소그래피(Photolithography)라고도 부르는데요. 아래에서 천천히 그 과정을 따라가보도록 하겠습니다.

 

 

1) 세정(Cleaning), 증착(Deposition), PR 도포(PR Coating) 과정 – 모양 만들기 준비!

 

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먼저 TFT를 증착할 유리 기판을 준비합니다. 깨끗한 기판을 위해 세정은 필수! 깨끗이 씻은 유리기판 위에 TFT를 구성하는 재료를 증착하게 되는데요. 여기서 증착은 유리 기판 위에 재료를 안정적으로 올려주는 공정을 뜻합니다.

 

여기서 잠깐, 재료마다 증착하는 방법이 다르다고요?

금속 재료일 경우는 스퍼터링(Sputtering) 기법을, 반도체나 절연막의 경우는 플라즈마 화학증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor De position, PECVD) 기법을 이용합니다.

 

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스퍼터링 기법은 진공상태의 용기 안에서 증착하고자 하는 물질을 무거운 이온으로 때려 튀어나온 원자를 유리에 증착시키는 기술입니다.

 

플라즈마 화학증착 기법은 플라즈마를 이용해 증착하고자 하는 물질을 이온 물질로 만들어 이온의 극성(+극, -극)을 이용해 잡아당겨 증착시키는 기술입니다.

 

그러나 아무리 증착이 잘 됐다고 해도 우리가 원하는 모양으로 증착이 되지 않는다는 점! 그래서 이어지는 과정에서는 본격 ‘모양 만들기 프로젝트’가 진행됩니다.

 

증착을 마친 유리 기판 위의 이물질을 제거하기 위해 다시 한 번 세정해줍니다. 그리고 그 위에 포토레지스트(Photo Resist)를 코팅해줍니다. 이 과정이 ‘모양 만들기 프로젝트’의 핵심인데요. ‘빛에 반응하는 감광성 고분자 물질’을 뜻하는 포토레지스트를 활용하면 빛을 받는 부분과 그렇지 않은 부분을 선택적으로 제거할 수 있습니다.

 

2) 노광(Exposure), 현상(Develop) 과정 – 본격 모양 만들기

 

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이번엔 원하는 패턴 모양의 마스크를 씌운 후, 에너지가 높은 자외선(UV)을 7~8초간 쬐어줍니다. 이때 마스크가 빛을 통과하지 못하게 막는 가림막의 역할을 하게 되는데요. 그러면 패턴 부분을 통해 빛을 받는 부분과 받지 않는 부분이 나눠지겠죠? 이 과정을 노광이라 부릅니다.

자외선을 쬔 유리 기판은 이제 특수 용액에 들어가 현상 과정을 거칩니다. 마스크에 가려져 자외선을 받지 못한 부분은 이 과정에서 완전히 녹아 없어지게 됩니다.

 

 

3) 식각(Etching), PR 박리(PR Strip), 검사(Inspection) 과정 – 마무리

 

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이어지는 과정은 기판 위 증착막을 포토레지스트 모양에 맞게 깎아내는 식각 공정입니다. 증착된 물질의 높이 차, 즉 입체감을 주기 위한 과정인데요. 이를 통해 볼록한 부분, 오목한 부분, 평평한 부분을 만들어가게 됩니다. 그 후 PR 박리 과정을 통해 포토레지스트를 벗기면 TFT 기판이 만들어집니다!

 

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마지막으로 이상 유무를 판단하기 위해 검사까지 완료하면 1회의 TFT 패턴공정이 완료되는 것이죠. 과거에는 트랜지스터를 만들기 위해 이 전체 과정을 8번이나 반복했다고 합니다. 그러나 지금은 기술 개발을 통해 2~3층을 한 번에 만들 수 있게 되어 4번의 과정만으로도 충분히 TFT를 만들 수 있지요.


지금까지 보신 과정이 다소 복잡해 보이고, 많이 쌓이는 것처럼 보여도 TFT는 사실상 머리카락 두께의 1/1000 정도로 매우 얇답니다. 우리가 흔히 생각하는 알록달록한 TFT판은 다음 번 소개해드릴 CF 공정 후의 모습이라고 생각하시면 되죠. 그럼 다음 공정에서 만나요~ :D

 

  • 김성훈

    이해하기 너무 쉬웠어요
    감사합니당~

  • 김준형

    좋은 정보 배우고 갑니다!!

  • Donghun Lee

    잘보고 갑니다! 감사합니다

  • sungwoong lee

    혼자 OLED&LCD 공부중인데, TFT랑 C/F에 배향막을 인쇄하잖아요?
    OLED에서도 TFT를 쓰는것으로 알고 있는데
    그럼 OLED에도 배향막을 인쇄하는 공정이 있나요??

  • 백수진

    자세한 설명 감사합니다 잘읽었습니다