디스플레이 개요 2006-02-07 (조회수:11113)

 

1.디스플레이 개요
1)디스플레이 종류
디스플레이는 다음과 같이 나눌 수 있다
*LCD
평판 디스플레이의 대표적인 제품인 LCD는 빛을 발하는 광원 앞에 두 장의 유리기판을 두고, 그 유리들 사이에 빛을 차단하거나 투과시키는 역할을 하는 액정이라는 물질을 넣은 것임. 이액정에 전압을 걸어주면, 액정의 분자배열이 변하면서 광변조가 발생하여 화상을 표시하는 동작원리를 지니고 있음.
LCD의 종류는 액정의 분자배열구조나 방식에 따라 TN(twisted nematic), STN(super twistednematic), 강유전체(ferro-electric) LCD 등으로 나누고, 구동방식에 따라 수동형 구동방식(passive matrix)과 능동형 구동방식(active matix)으로 구분함.
수동형 구동방식인 STN-LCD가 먼저 상품화 되었으나, 현재 컬러 표시가 자유롭고 해상도가높은 능동형 구동방식인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) LCD로 시장의 주도권이 이행된 상태임.
*PDP
PDP는 형광물질이 칠해진 2~3mm 정도의 얇은 두 장의 유리기판 사이에 격벽으로 셀(cell)을 만들고 그 안을 아르곤이나 네온과 같은 비활성 기체로 채운 다음, 거기에 높은 전압을 가하면플라즈마 방전을 하게 되는데, 이때 발생하는 자외선이 유리기판의 형광물질을 자극하여 화상을 표시하게 하는 것임. 구동방식에 따라 AC PDP와 DC PDP로 구분되는데 현재는 AC PDP가 주류를 이루고 있음.
*LED
전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 전기/광 변환형의 반도체 소자를 이용하여 화상을 표시하는 장치임. p형 결정과 n형 결정의 표면에 전극을 설치하고 전압을 가하면 pn 접합부에서 빛을발생하게 되는데 이 빛을 광 산란관에 충돌시켜 화상을 표시하는 원리로 동작하게 됨.
LED는 다양한 색상을 표현하기는 어렵지만 수백 인치의 대화면을 표시하기가 쉬워 주로 옥외광고판 등으로 사용되고 있음.
*ELD
두개의 전극 사이에 전자 수송층(electron transport layer), 발광층(emission layer), 정공 수송층(hole transport layer)을 순서대로 배열하고, 두 수송층에 전계를 가하면 발광층에 도포된 형광물질 내로 전자와 정공이 이동하여 결합함으로써 빛을 발하는 디스플레이 장치임.
발광원의 종류에 따라 ELD를 구분하는데, ZnS, Mn 등의 무기 형광체를 발광원으로 하는 무기EL은 수십 볼트의 전기장에서만 동작하고 다양한 색상을 구현하기 어려워, 최근에는 유기물을 형광체로 사용하는 OLED(organic light emitting diode)에 관심이 집중되고 있음.
*FED
FED는 전자가 나오는 캐소드 판(cathode plate)과 형광체가 있는 애노드 판(anode plate), 그리고 이를 지탱하는 스페이서로 구성되어 있음. 캐소드 판과 애노드 판에 전계를 걸어주면, 캐소드판의 전자방출장치(emitter)로부터 방출된 전자가 애노드 판의 형광체에 충돌하여 빛을 발하는 원리임.
이러한 원리는 CRT와 매우 비슷한데, CRT는 하나의 소스에서 전자가 방출되어 스캔에 의하여 화상을 표시하는데 반해 FED는 하나의 화소에 하나의 전자源을 가지고 있는 셈임. 따라서FED는 CRT와 거의 같은 휘도와 높은 컨트라스트를 낼 수 있음.
FED는 캐소드 판의 emitter에 따라 크게 마이크로 팁형과 평면형, 그리고 탄소나노튜브형으로 구분하는데, 마이크로 팁형은 중소형 크기의 화면을 구현할 때 사용되며, 평면형과 탄소나노튜브형은 중형 이상의 화면을 구현하는데 주로 사용됨. 그러나 평면형과 나노튜브형 전자방출장치의 개발속도는 그다지 빠르지 않은 것으로 알려져 있음.
*VFD
VFD는 캐소드와 그리드, 애노드로 구성된 3극 진공관의 일종으로 10~100V의 저전압으로 7개의 색상 표현이 가능한 발광표시 소자임. 캐소드가 650℃로 가열되어 전자를 방출하면, 그리드에는 전압이 걸려 전자를 소거하거나, +전압이 걸려 전자가 가속·확산되어 애노드에 충돌함으로써 빛을 발하는 원리로 작동하고 있음.
*Microdisplay
1”이하의 작은 화면을, 빛을 투과 또는 반사 시키는 패널을 이용하여 확대시킴으로써 대화면을 구현하는 디스플레이 장치를 말함. 프로젝션 TV나 프로젝터와 같이 원래의 이미지보다 화면을 확대시켜 표시하는데 주로 사용됨.оMicrodisplay는 크게 투과형과 반사형으로 구분되는데, 투과형은 LCD나 OLED, FED 등 다양한 디스플레이 패널에 빛을 투과하여 스크린에 화면을 확대 구현하는 방식이며, 반사형은DMD(digital mirroring device)나 LCOS(liquid crystal on silicon) 등을 반사체로 이용하여 디스플레이 장치에서 투사된 빛을 반사·조절하여 화면을 구사하는 방식임.

2)디스플레이 기술별 시장 규모
LCD는 2003년에 CRT를 누르고 전체 디스플레이시장에서 50%이상의 시장점유율을 보이며 1위를 차지하고 있다. 이러한 LCD의 주도는 당분간 지속될 것으로 파악된다.

3)FPD 기술의 성숙도
CRT는 성숙기를 넘어 life cycle상의 쇠퇴기에 접어들었다. TFT-LCD는 아직 시장 성숙기의 진입 단계에 있어 더욱 성장 가능성이 있다. 게다가 향후 그 응용 제품군의 확대를 고려해 보면, 시장 성숙기에 다다를 때까지는 상당한 시간이 걸릴 것 이여서, 지속적인 성장을 기대해 볼 수 있다고 판단된다. PDP는 LCD대비 높은 제조원가와 높은 소비전력의 문제를 해결할 수 있어야, 본격적으로 시장을 주도할 것이다.


2.Cathode Ray Tube
1)개 요
CRT란 , 브라운관이나 진공관은 열전자 방출 현상을 이용한 것이다. 열전자 방출이란 금속등을 고온으로 가열하면 그 물질을 형성하고 있는 원자 속의 전자가 유리하여 공간으로 방사되는 현상을 말한다.
- TV에서 영상을 비추어 내는 수상관(CRT, Cathode-Ray-Tube)은 1897년 독일의 물리학자 브라운에 의해서 발명 - 우리 나라에서는 브라운관이라 불리우고 있다. - CRT는 휘도, 시야각, 제조단가, 콘트라스트등이 우수하여 전세계적으로 가장 많이 사용 - 현재도 전세계 디스플레이 시장을 석권

2)CRT의 특징
*흑백 디스플레이용 CRT (외적인 구조만으로 한정)
흑백 CRT는 유리벌브 안에 형광면이 형성되고, 단전자빔이 발생하는 전자총이 봉합된 유리벌브의 콘 형상부 외측에 편향요크가 장착되어 있는 단순구조로 되어있다.
*칼라 디스플레이용 CRT
< 칼라 CRT의 기본원리 >
송상측에서 피사체를 적, 녹, 청의 광학 필터를 사용하여 피사체에 포함되어 있는 색 성분을 색 신호로 3색성분으로 분해, 전송 수상측에서는 적, 녹, 청으로 빛을 내는 브라운관을 마련하고, 이들 3개 신호로 적, 녹, 청의 화상을 내어 이것을 하나로 겹침으로서 원래의 피사체와 같은 색의 화상을 재현
< 수상방법 >
3개의 브라운관을 사용하는 것과, 1개의 브라운관면에 3색을 동시에 내는 것의 2가지 종류가 있는데, 시판되는 칼라 CRT는 거의가 후자의 방식이다.
*브라운관의 종류
ㆍ새도우 마스크(Shadow Mask)형, 크로마트론(Chromatron) 및 트리니트론(Trinitron)의 3가지 종류이다.
ㆍ어느 방식이나 모두 동일 형광면에 R, G, B 3장의 화상을 동시에 내고 이것을 시각적으로 합성하여 컬러상을 제현한다.
ㆍ크로마트론형, 트리니트론형은 현재 SONY의 칼라 TV에만 사용되어지고 있으며, 일반적으로 칼라 브라운관이라 하면 새도우 마스크형을 이야기 한다.
ㆍ새도우 마스크형 브라운관은 1950년 미국 RCA사에서 최초로 발표하고, 그 후 각 부분에 개발을 가하여 오늘에 이르고 있다.
* 칼라 브라운관의 구조 (새도우 마스크 구조)
ㆍ새도우 마스크형 칼라 브라운관의 특징
그림과 같이 넥(Neck) 부분에는 3개의 전자총이 있다.패널 부분에는 형광면에서 약 10mm 떨어진 속에 새도우 마스크라고 불리는 약 30만개의 작은 구멍이 뚤린 얇은 철판의 마스크가 있다.밸브(관)은 흑백 브라운관과 마찬가지로 전체가 연질의 유리로 되어 있으며, 패널(페이스 플레이트), 콘(퍼널), 넥(Neck)로 구성된다.
ㆍ제조공정 패널 부분은 매우 정밀하게 만들어지며, 형광체를 칠해서 새도우 마스크로 고정시킨후 접합용 유리로 콘 부분과 용착한다.넥(Neck)은 직경 36.5mm로서, 여기에 조립된 3전자총을 소정의 위치에 올바로 맞춰서 밀봉한다마지막으로 배기를 하고 게터를 증발시켜 관내 10-6 ~ 10-7mmHg의 진공으로 만든다.베이스를 달고 외부 도전막을 칠한 다음 시험을 하여 완성한다.
*주요 부품
-전자총
방사된 전자빔은 각각에 해당하는 형광점에 충돌하여 빛을 낸다.
전자총내에서의 전자의 흐름을 보면 히이터로 가열된 캐소우드는 선단의 산화물에서 열전자를 방출한다.
이 열전자는 제 2그리드의 플러스 전압에 끌리므로 제 1 그리드의 작은 구멍을 통해 축방향으로 가속된다.
제 1 그리드에는 캐소드보다 마이너스 전압이 걸려 있으므로 이 전압에 의해 전자의 흐름이 콘트롤된다. 화면의 밝기는 전류에 거의 비례한다.
제 2 그리드를 통과한 전자류는 제3, 제4 그리드로 더욱 가속되고 제 4그리드를 통과한후에는 일정한 속도로 형광면으로 돌진한다.
이때 전자류는 제 3그리드와 제4 그리드로 구성되는 정전 렌즈의 작용에 의해 빔의 형태로 접속되어 형광면에 도달한다.
전자총의 방식 : 전자총들은 카메라 렌즈와 같은 작용을 하여 캐소드에서 방사되는 전자류를 빔상으로 집속시켜 형광면의 1점에 집중시킨다.
① 유니포텐셜형 전자총
형광면에 초점을 맞추었을 때의 스포트가 비교적 큰 대신에 초점 심도가 깊고, 형광면 전면에 전기적 또는 기계적으로 다소의 오차가 있어도 초점의 흐려짐이 적은 이점이 있다. 포커스 전압이 애노드 전압의 수 % 이하의 낮은 전압으로 구동되고, 전압의 변동에 의한 포커스의 벗어남이 적다는 이점 흑백 브라운관의 전자총에 사용된다.
② 바이포텐셜형 전자총
앞서 설명한 바오 같이 포커스 전압으로서 애노드 전압의 16.8 - 20% 사이의 전압으로 접속하도록 설계되어 있으므로 포커스 전용의 고압이 필요하여 까다롭지만 렌즈 형성전극에 좁혀진 부분이 없으므로 빔의 궤도보정이 용이하고 또한 빔의 찌그러짐도 적다. 칼라 브라운관에는 거의 이 방식이 이용된다.

-섀도우 마스크
ㆍ3전자 빔을 각각 해당되는 형광점에만 닿게 하는데 가장 중요한 역할을 하는 것이 섀도우 마스크
ㆍ형광면에서 약 10mm 정도 떨어져서 형광면과 평행으로 장치되어 있다.
ㆍ마스크는 두께 약 0.15mm의 철판에 약 30만개(브라운관 크기나 종류에 따라)의 작은 구멍이 규칙적으로 뚫어져 있다.
ㆍ화면의 해상도는 구멍수의 평방근에 비례하므로 해상도를 좋게 하려면 피치를 작게 할수록 좋지만 피치가 작으면 형광점의 직경도 작아지고, 빔이 자기의 형광점에서 벗어나서 혼색을 일으키기 쉽다.
ㆍ구멍의 형태는 통과하는 전자빔이 구멍의 벽에 충돌하여 산란하지 않도록 형광면쪽으로 갈수록 넓어지는 원추형 구멍(테이퍼 홀)으로 되어 있다.
ㆍ구멍의 직경은 중앙부가 약 0.25mm로서, 끝으로 갈수록 약간씩 작아지며 주변부는 약 0.22mm이고 관의 종류에 따라 0.2-0.3mm 정도까지 있다.
ㆍ구멍의 직경이 클수록 전자빔의 투과율이 좋고, 화면이 밝아지지만 결점으로서는 피치가 작을 때와 마찬가지로 혼색을 일으키기 쉽다.즉, 마스크 피치가 정해지면 형광점의 직경이 결정된다.
ㆍ전자빔의 투과율은 화면 중앙부에서 15-18%로서, 이것만이 형광면을 발광시키는데 작용하고 나머지 전자빔은 마스크에 충돌하여 열손실로 된다. 이 때문에 섀도우 마스크의 이면을 검게하여 열방출이 좋아지도록 하고 있다.

-섀도우 마스크와 형광면과의 관계
ㆍ전자총에서 방사된 전자빔은 섀도우 마스크의 구멍을 통과하고 각각 해당되는 형광점을 조사하여 빛을 낸다.
ㆍ전자총의 배치는 정삼각형 구조이므로 마스크의 구멍의 위치에서 전자빔이 교차하여 거꾸로 되므로 도달점은 역삼각형이 된다.
ㆍ이 역삼각형의 정점의 위치에 각각 해당하는 형광점을 배치하면 된다.
ㆍ섀도우 마스크의 모든 구멍에 대하여 형광점이 이와 같은 관계를 갖고 배치되어 있으므로 3전자빔은 페이스 전면에 대해 각각 독립적으로 R, G, B를 발광시킬 수 있다.

*주사 방식
-주사(Scanning)
ㆍ촬상관의 타켓면에 만들어진 전기상은 대전량이 다른 무수한 점으로 만들어져 있는데, 이것을 화상의 전기 신호(영상신호)로서 꺼내려면 아래 그림과 같이 타켓면의 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로, 상부에서 하부쪽으로 순서대로 분해한다.
ㆍ수상기의 쪽에서는 브라운관 형광면 위에 보내져 온 영상신호를 순서대로 조립하여 화상을 재현한다.
ㆍ이와 같이 화상을 분해하기도 하고 조립하기도 하는 것을 주사(Scanning)라 한다.
ㆍ이 주사는 매우 빠른 속도로 하므로 실제로는 가로선으로 분해 조립을 하고 있는 것처럼 보인다.
ㆍ화면을 왼쪽 끝에서 오른쪽 끝으로 분해하는 것을 수평주사라 하며, 수평 주사에 의해서 만들어지는 가로선을 주사선이라 한다.
ㆍ주사선을 위쪽에서 아래쪽으로 늘어놓아 가는 주사를 수직주사라 하며 이 주사선으로 구성되는 화면을 래스터(Raster)라 한다.
ㆍ1개의주사선에서 다음의 주사선으로 옮기는 사이를 귀선(Flyback Line)이라 하며 이 기간은 될 수 있는 대로 짧아지도록 한다.

-비월주사(Interlaced Scanning)
ㆍ실제의 TV에서 이 주사선은 525개로 정해져 있어서 매우 빠른 속도로 주사가 이루어지며 화면을 주사하는데 1/30초로 하고 있다.
ㆍ즉 1초간 매 30장의 화상을 전송하고 있는데 브라운관의 형광면도 인간의 눈도 잔상이 있으므로 연속한 화면과 같이 보인다.
ㆍ그러나, 실제로 TV의 브라운관 형광면상 위쪽에서 화상을 조립하면서 아래쪽으로 조립하여 갈 때, 상부는 화상이 지워져 버리고 있으므로 화면 전체에 다소의 깜박임이 생기게 된다.
ㆍ이것을 방지하기 위해 그림과 같이 방법으로 1개 간격으로 수평 주사를 하고, 최초의 수직 주사에서 262.5개의 주사선으로 생긴 화면을 만들고, 2회 째의 수직주사로 1회째의 주사선의 사이를 주사하여 1매의 화면을 완성하는 방법을 취하고 있다.

*편 향
ㆍ전자빔을 편향시키기 위해서 브라운관의 경우 수평편향코일과 수직편향코일을 이용하여 전자빔을 좌우로 또는 상하로 이동시키면서 전자빔을 형광면에 주사시킨다.
ㆍ즉 전자력이 작용하여 직진하는 전자빔의 진행 방향이 구부러지고, 그 정도는 편행코일에 흐르는 전류의 방향이나 양에따라 가감된다.
ㆍ그림에서 좌단위치인 경우는 브라운관면상에서 좌측 맨끝이 되고 중앙은 전자빔이 직진하는 화면 중앙을, 우단은 브라운관의 가장 우측을 전자빔이 쏘게된다. 그리고 다시 좌단으로 급격히 편향된다.

3.Liquid Crstal Display
1)개 요
LCD란 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정의 전기·광학적 성질을 표시장치에 응용한 것이다.액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖은 것으로, 이.분자배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 표시소자로 만든 것이 액정디스플레이(LCD)이다.
LCD는 자체발광을 이용한 Display 장치가 아니라 외부의 빛을 이용하는 Passive Type의 Display 이다. 이는 구동방식에 따라 Passive Matrix, Active Matrix로 나뉠수 있다.
ㆍPassive Matrix
Common 전극과 Data 전극을 XY형태로 배치하고 그 교차 부분에 순차적으로 신호를 가하여 Display 하는 방식이다. TN, STN LCD가 여기에 속하며, 표시량이 많은 용도에 STN, 시계, 계산기등 표시량이 간단한 용도에 TN이 사용된다.
ㆍActive Matrix
각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다. 독립적으로화소를 제어하기 때문에 라인간섭에 의한 Crosstalk이 없고 화질이 깨끗하게 표시된다. 현재 모니터, 노트북 PC에 사용되는 대부분의 것이 이방식에 속한다
2)LCD의 구동원리
LCD Panel에 전압이 가해지면 액정분자가 전계방향으로 향하게된다. 입력된 빛은 후면 Polarizer 에 의해 흡수되고, 전압이 가해지지않으면 빛은 액정배열을 따라 통과하게된다. 이러한 동작을 선택적으로 행하면서 원하는 패턴을 디스플레이 하게 된다. 이때 빛은 후면 Polarizer에 따라 투과가 되기도 하고 반사가 되기도 한다. LCD의 용도에 따라 후면 Polarizer를 반사형으로 사용하기도 한다.
3)Passive Matrix LCD
*STN LCD 구조
LCD의 구조는 유리기판사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 위상차판을 양 Glass 기판에 올린상태로 되어있다. 여기서 LC의 방향성을 주기위해 비틀림 각을 만들게된다. LCD는 이 비틀림각의 차이에 따라 TN(90°), STN(160∼240°)으로 분류된다.
4)Active Matrix LCD
*TFT-LCD
TFT-LCD는 크게 TFT가 형성되어 있는 아래 유리기판, Color Filter가 형성되어 있는 윗 유리기판, 그리고 그 사이에 주입된 액정(Liquid Crystal)로 구성되어 있다. TFT는 전기적 신호를 전달, 제어하는 역할을 하며, 액정은 인가된 전압에 따라 분자구조를 달리하여 빛의 투과를 제어한다. 그렇게 제어된 빛은 Color Filter를 통과하면서 원하는 색과 영상으로 나타나게 된다.TFT-LCD는 브라운관 방식에 비해 소비전력이 낮고, 경량박형이 가능하며, 유해 전자파를 방출하지 않는 차세대 첨단 디지털 디스플레이 소자이다.

3)LCD 제조 공정
Step 1. TFT공정
TFT-LCD 제조공정은 크게 TFT공정, Cell 공정, Module 공정 세 부분으로 나뉜다.
TFT 공정은 반도체 제작 공정과 매우 유사하며, 증착공정(deposition) 및 사진식각공정(Photolithography), 식각공정(Etching)을 반복하여 유리 기판 위에 박막트랜지스터를 배열하여 제작하는 공정이다. Wafer 대신에 유리를 사용한다는 점에서 반도체와 다르며, 반도체 공정은 1,000℃ 정도의 공정온도를 갖는 반면 TFT 공정은 유리기판을 사용하기 때문에 300 ~ 500℃의 공정온도를 유지해야 하므로 오히려 반도체보다 까다로운 기술이다.
1.PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 진공실을 이루는 Chamber 내부에 증착에 필요한 gas를 주입하여 원하는 압력과 기판 온도가 설정되면 RF(Radio Frequency) power를 이용하여 주입된 gas를 Plasma 상태로 분해하여 기판위에 증착하는 공정이다. 증착에 필요한 조건은 진공상태, RF power, 기판온도, 반응 gas, 반응 압력 등이다. 증착되는 물질은 절연막과 반도체막으로 나눠지며, 절연막으로는 게이트 절연막, 보호막, etch stopper막이 있다. 반도체막으로는 활성층을 이루는 비정질 실리콘(a-Si:H)과 접촉 저항층을 이루는 도핑된 비정질 실리콘막(n+ a-Si:H)이 있다.
2. Sputtering 공정 (증착공정) Sputtering은 RF power나 DC power에 의해 형성된 plasma 내의 높은 에너지를 갖고 있는 gas ion이 target 표면과 충돌하여 증착하고자 하는 target 입자들이 튀어나와 기판에 증착되는 공정이다. 일반적으로 음극표면에 증착시킬 target 물질을 장착하고, 증착물질의 특성에 영향을 주지 않는 He, Ar과 같은 불활성 기체를 이용하여 양극에 놓여진 기판 위에 튀어나온 target 물질이 증착되는 것을 말한다.
3.Photolithography 공정 (현상공정) Photolithography 공정은 어떤 특정한 화학약품(Photo resist)이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하여, 얻고자 하는 pattern의 mask를 사용하여 빛을 선택적으로 PR에 조사함으로써 mask의 pattern과 동일한 pattern을 형성시키는 공정이다. Photolithography 공정은 일반사진의 film에 해당하는 photo resist를 도포하는 PR 도포공정, mask를 이용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광공정, 다음에 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 PR을 제거하여 pattern을 형성시키는 현상공정으로 구성된다. Photolithography 공정은 모든 공정 step이 각종 particle에 대해 매우 취약하고, 이로 인한 pattern 불량이 전체 panel의 불량을 유발하므로, 청정한 환경과 재료 및 장비의 관리가 보다 중요한 공정이며, 향후 TFT 제작공정의 고정밀, 대면적화에 따라서 그 중요성이 더욱 커지는 공정이다.
4.Dry etch 공정 (식각공정) 진공과 gas, RF power의 3조건하에서 형성되는 gas plasma로부터 만들어진 원자나 자유기(Radical)와 같은 반응성 물질과 기판에 증착된 물질이 반응하여 휘발성 물질로 변하는 현상을 이용한 식각방법이다. 이 방법은 반응속도가 빠르고 미세 형상을 식각할 수 있으며, 진공 chamber 내에서 반응이 이루어지므로 안전상 유리하다.

Step 2. Cell 공정
Cell 공정 흐름도를 모식적으로 나타내면 아래와 같다. TFT 하판과 Color filter가 형성된 상판에 배향막을 형성하고, 배향막에 액정이 잘 정렬할 수 있도록 배향을 한 후, spacer를 산포하고 Seal 인쇄를 하여 합착한다. 합착 후에 모세관 현상을 이용하여 액정을 내부에 주입한 후, 주입구를 봉지함으로써 LCD 공정은 마무리가 된다.
1. 배향막 도포 상하판의 Pixel부에 배향막을 얇고 균일하게 도포하는 공정으로, Drum 위에 polyimide를 얇고 균일하게 도포하고, 도포된 polyimide가 미리 Pattern된 고무판에 인쇄되어 이것이 상판 C/F 또는 하판 TFT array에 도포된다. 도포된 이후 경화로에서 polyimide를 경화시킨다
2. Rubbing 액정이 일정한 방향으로 배향되도록 하기 위하여 경화된 polyimide에 일정한 방향으로 직홈을 만드는 공정으로, 회전하는 Drum에 부착된 rubbing포로 panel을 일정한 방향으로 문질러서 일정한 방향의 홈이 만들어 지도록 한다.
3. Spacer 산포상판과 하판을 합착시킬 때 일정한 Cell gap을 확보하기 위하여 spacer를 균일하게 뿌려주는 공정으로, spacer를 적정농도로 용액속에 혼합한 후 펌프를 통해 분사 노즐로 수송하여 노즐에서 고압으로 기판에 분사시킨다. 이 때 용액은 열건조를 통해 휘발시키며, 화면의 크기 등에 따라 100~200개/㎠의 밀도가 되도록 조절한다. Spacer은 공모양으로 직경은 4~5㎛의 크기에서 결정된다.
4.액정주입상판과 하판을 합착한 후 모세관 현상과 압력차를 이용해서 상판과 하판 사이에 액정을 주입하는 공정으로, 진공배기계, 진공chamber, 상하 이동장치, 액정을 담그는 Jig 및 N₂purge계로 구성되어 있다. 진공 배기를 통해 Cell gap 내를 1/1000 Torr 정도의 진공상태로 유지하면, 모세관 현상에 의해 액정이 Cell 내부로 빨려 올라간다. 약 80%정도 채워졌을 때, 서서히 N₂를 진공 chamber 내로 purge하면 Cell 내부와 주위와의 압력차가 발생하여 액정이 Cell 내부의 빈 공간을 채우게 된다.

Step 3. Module 공정
Module 공정은 최종적으로 사용자에게 전해지는 제품 품질을 결정하는 단계이다.완성된 panel에 편광판을 부착하고 Driver-IC를 실장한 후 PCB(Printed Circuit Board)를 조립하여 최종적으로 Backlight unit과 기구물을 조립함으로써 Module은 완성된다.

4.PDP
1)PDP의 역사
구동 원리를 살펴 보기 전에 간단히 PDP의 역사에 대해서 살펴 보겠다.
1927년 : 미국, 벨시스템사가 개발했던 가스 방전현상을 이용한 텔레비젼 발표
1964년 : 미국, 일리노이대학에서 AC형 PDP 테스트, “E”자를 표시하였으나 수명이 수시간에 불과했다.
1989년 : 후지쯔사에서 21인치 컬러 PDP 개발(1991년에 시판)
1994년 : 40"급 대형 TV용 컬러 PDP의 개발 및 사업화 발표

2)PDP의 구동원리
장의 유리 기판은 0.1mm의 작은 간격을 유지하고 있는데 그 사이에 네온과 크세논 등의 가스를 채워 수많은 격벽으로 구성된 방전공간에 3원색(R,G,B)의 형광체를 발라,유리기판에 설치한 전극에 전압을 가하면 방전현상이 일어나고 여기서 발생한 자외선이 형광체에 부딪히면서 빛이 일고 이를 조합해 화상을 구현하는 것이 PDP의 기본원리이다.
이 때 DC형 PDP의 경우는 전극이 방전가스에 직접 노출되어 있으므로 방전을 되풀이하면 할 수 록 전극 자체가 스패터링을 일으키고 금속이 증발해버리는 커다란 약점을 가지고 있었다. 이러한 결점을 보완하기 위해 전극을 유전체층으로 코팅하고 전극의 금속이 증발하는 것을 방지한 것이 AC형 PDP 이다.
하지만 이 AC형 PDP에도 해결해야할 문제점은 있다. 방전은 이온과 전자의 움직임이기 때문에 방전이 일어나면 이때 이온이 형광체에 닿아 형광체가 부서져버리는 문제점이 그것이다. 형광체는 이온에 매우 약한 소재로 AC형과 DC형 모두 제품 수명을 줄이는 중대한 단점이다. 또한 화면의 밝기, 계조등을 표현하는 부분에서도 초기에는 많은 문제점이 있었다.
AC형 PDP 내에는 패널 크기에 따라 수십에서 수 백만개 이상의 셀이 매트릭스(matrix) 구조로 배열되어 있으므로 이를 효율적으로 구동하기 위해서는 단위셀에서 얻어지는 특성을 이해하여야 한다.위의 단위셀 모식도에서 X 전극과 Y 전극 사이에 방전을 일으키려면 어떤 특정전압 이상의 전위차가 필요한데, 이 경계가 되는 전압을 방전개시전압 Vf라 한다. 만일 Vf보다 큰 전압 V0가 인가되면 방전이 개시되고 방전공간에는 플라스마가 형성되며, 이 플라스마 내 공간전하들은 서로 반대극성을 갖는 전극 쪽으로 이동하게 되어 전류가 흐르게 된다. 이때 AC형 PDP에서는 각 전극 위에 유전체가 도포되어 있으므로 이동된 공간 전하들은 거의 대부분 유전체 위에 쌓이게 되며, 유전체 위에 쌓인 전하들을 벽전하라 한다. 이들 벽전하에 의해 실제 방전공간상에 형성되는 전압은 V0 - Vw 가 된다. 방전이 지속될수록 벽전하량은 증가하고, 따라서 벽전압도 커지게 되므로 방전공간상에 형성되는 전압은 점점 감소하여 결국 방전은 자동적으로 정지하게 된다.
먼저 Address전극과 Sustain전극 중에 한 전극과 방전을 일으켜 벽전하를 형성하면 선택 된 셀의 두 Sustain 전극 사이에 표면 방전을 일으켜서 구동된다. Sustain 방전이 끝나면 셀을 소거하고 전화면 쓰기 및 지우기를 하여 벽전하를 균일한 상태로 만듦으로써 한 주기가 끝난다. Sustain 방전시 한 쌍의 전극에 플라즈마 형성 임계 전압(Vf)보다 높은 구동 전압을 인가하면 방전가스는 방전을 일으켜 147nm의 자외선이 발생하게 되며 이 자외선은 형광체에 충돌하여 고유파장의 가시광선을 발광하고 각 셀의 가시광선이 조합되어 컬러표시가 이루어진다. 특히 이 경우 표시방전이 전면 기판상에서 발생하고 형광체 발광에 의한 가시 광선이 배면기판으로 부터 전면 기판으로 다시 반사하게 되어 형광체에 의한 광의 흡수를 방지하므로 휘도가 증진된다.

3)PDP 구동 방식
① DC형(직접방전형) 특징
ㆍ전극이 방전공간에 노출되어 직류전압으로 구동하는 방식이며, DC형은 Refresh방식에 의한 구동이기 때문에 구동회로는 간단하지만 종화 방전을 막기 위해 방전 셀 간에 분리하는 격벽(Barrier)을 설치하여 Panel 구조가 복잡하다.
ㆍDC형 PDP의 구조는 각 셀이 격벽에 의해 독립되어 있고, 전후면 Panel에 양극과 음극이 형성되어 있다. 또한 DC의 경우 전류 제한용 저항이 있으며, 이러한 셀들이 구성되어 있는 전면, 후면 Panel를 Sealing한 상태에서 방전가스를 충천시키고 DC전원을 인가한다.
ㆍ전면 기판에는 음극과 수직 방향, 즉 격벽과 평행하게 양극을 형성한다. 양극에는 별도의 격벽은 필요 없다. 전면 기판과 배면 기판을 붙여 그 가장 자리를 진공 상태에서 붙이고,마지막으로 기체를 주입한다. 양극과 음극 사이에 방전 보호 저항을 넣고 DC전압을 인가하면 그 교점에서 발광하게 된다. AC 전압에서도 발광한다.
② AC형(간접방전형) 특징
ㆍ전극이 얇은 Glass성분의 절연체로 덮여 있고, 200Khz 내외의 Pulse 전압으로 구동된다. 구동방식에는 일단 방전한 후, 낮은 방전유지 전압을 가하여 방전이 지속되는 Memory방식과 표시해야 할 전극 사이에 전압이 높은 펄스 전압을 인가하여 방전시키는 Refresh방식이 있다.
ㆍAC형 PDP의 구조에서는 각 셀이 격벽에 의해 독립되고, 전후면 Panel에 전극이 형성되어 있는 것이 특징이고, 각 전극에 정현파 교류전압 또는 펄스 전압을 인가하여 방전을 일으킴으로써, 빛이 전면 Glass를 통해 영상을 볼 수 있다. DC형과 같이 배면 기판 위에 수직 전극을 평행하게 설치하고 그 전극을 유전체로 절연한다. 가스 방전을 이용하는 것에 관계없이 전극을 절연하는 것이 핵심이다. 유전체의 표면에는 방전 특성을 높이기 위해서 MgO를 증착한다.
ㆍAC형은 다시 대향 방전형과 면방전형으로 나뉘는데, 대향 방전형은 방전시 나오는 이온에 의한 형광체 열화로 인해 수명이 단축되는 문제가 있는 반면, 면방전형은 형광체 열화로 인해 수명이 단축되는 문제가 있다. 면방전형은 방전을 형관체 반대편 면으로 모아 형광체 열화를 최소화함으로써 대향형 구조의 문제점을 극복하였고, 현재 대부분의 PDP구조로 사용되고 있다.

4)PDP의 제조공정
이러한 PDP를 제조하는 공정은 아래와 같이 여러 단계를 거쳐 만들어지게 된다. 실제로는 더 많은 공정이 있으나 간단히 정리한 것이다.


5.OLED
1)개 요
OLED(Organic Light Emitting Diode)란 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광형 디스플레이 소자로 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형 등의 장점을 갖는다. 또한, 광시야각과 빠른 응답속도 등 LCD에서 문제로 지적되는 결점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이 후보로서 주목받고 있다.
게다가 OLED 디스플레이는 다른 디스플레이에 비해 중형 이하에서는 TFT LCD와 동등하거나 그 이상의 화질을 가질 수 있다는 점과 제조공정이 단순하여 향후 가격 경쟁에서 유리하다는 점이 많은 디스플레이 기업들에게 매력으로 작용하고 있다.
Sanyo, Kodak, Pioneer, SNMD 등의 업체들은 이미 2~5인치급 OLED 제품을 발표, 실용화단계에 이르고 있으며, 현재 OLED가 채용된 주요 제품은 핸드폰, 카네비게이션, Hand PC등이다. (특히 핸드폰 외부창에 OLED를 채용한 제품을 주변에서 자주 볼 수 있다.)
2)왜 OLED 인가?
OLED는 응답속도가 TFT-LCD(초박막액정표시장치)에 비해 1000배 정도 빠르다. TFT-LCD 모니터를 얘기할때 응답속도가 느려서 동영상에 적합지 않다는 얘기를 들어본 적이 있을 것이다. 최근에 12ms 수준의 제품을 삼성에서 선보였지만 OLED의 빠른 응답속도와 비교하기에는 부족함이 많다. 응답속도가 빠르다는 것은 그만큼 잔상이 없는 완벽한 동영상을 구현할 수 있다는 얘기이다.
또 화면을 구현하는 물질인 유기물질에서 스스로 빛을 내는 소자(자발광 소자)이기 때문에 LCD 처럼 별도의 백라이트(액정 패널의 뒤쪽에서 빛을 비춰주는 기구)가 필요없다. 백라이트가 없으면 전력 소모가 적어 노트북에 적용시 배터리 수명을 연장 할 수 있는 동시에 백라이트가 위치하는 공간만큼 얇게 만들 수 있다. 더불어 자발광 소자인 PDP와 비교하면 대형 화면을 구현하는 데서만 뒤처질 뿐 해상도나 소비전력에서 월등한 경쟁력을 갖는 것이 OLED이다. OLED는 이 같은 장점 때문에 최근 들어 휴대전화나 PDA 등 모바일 제품에서 ‘얇고, 오래 쓰고, 선명한’ 디스플레이로 급부상하고 있다. 하지만 아직은 기술적인 안정성이 취약해 최대 생산크기가 20인치 안팎에 머물고 있고, 그 밖에 형광물질의 수명과 효율에 있어 해결해야 할 과제가 많이 남아 있다. 이러한 부분이 ‘OLED 성공시대’를 열기 위한 최대 관건이 될 것으로 예상된다.
3)작동원리
전원이 공급되면 전자가 이동하면서 전류가 흐르게 되는데 음극에서는 전자(-)가 전자수송층의 도움으로 발광층으로 이동하고, 상대적으로 양극에서는 Hole(+개념, 전자가 빠져나간 상태)이 Hole수송층의 도움으로 발광층으로 이동하게 된다. 유기물질인 발광층에서 만난 전자와 홀은 높은 에너지를 갖는 여기자를 생성하게 되는데 이때, 여기자가 낮은 에너지로 떨어지면서 빛을 발생하게 된다.발광층을 구성하고 있는 유기물질이 어떤 것이냐에 따라 빛의 색깔은 달라지게 되며, R,G,B를 내는 각각의 유기물질을 이용하여 Full Color를 구현할 수 있다. 단순히 pixel을 열고 닫는 기능을 하는 LCD와는 달리 직접 발광하는 유기물을 이용한다.
4)OLED의 특징
ㆍ자체 발광형
LCD와 커다란 차이점은 자체 발광형 이라는 것이다. 자체 발광형 이라는 것은 소자 자체가 스스로 빛을 내는 것으로 어두운 곳이나 외부의 빛이 들어 올 때도 시인성(視認性)이 좋은 특성을 갖는다.
ㆍ넓은 시야각
시야각이란 화면을 보는 가능한 범위로써 일반 브라운관 텔레비전같이 바로 옆에서 보아도 화질이 변하지 않는다.
ㆍ빠른 응답속도
동화상의 재생 시 응답속도의 높고 낮음이 재생 화면의 품질을 좌우한다. OLED는 텔레비전 화면 수준의 동화상 재생에도 자연스러운 영상을 표현 할 수 있다. (LCD의 약 1,000배 수준)
ㆍ간단하고 저렴한 제조공정
OLED : 55단계 공정, LCD : 62단계 공정
LCD에 비해 일반 표준 고정단계가 더 적어 공정이 간단하므로 제조비용 절감 효과를 볼 수 있다
ㆍ초박, 저전력
백라이트가 필요 없기 때문에 저소비전력(LCD의 ½)과 초박형(LCD 두께의 ⅓)이 가능하다.

5)OLED의 용도
OLED는 매우 다양한 분야에서 활용가능성을 보여주고 있다.
OLED는 휴대폰과 디지털카메라, 캠코더, PDA, CNS(Car Navigation System), Audio 등과 같은 소형/모바일 용도에 가장 경쟁력있는 장치로 부각되고 있으며, 장차 고분자 물질에 기반한 잉크젯 방식의 OLED가 상용화되면 대형화에 있어서 가장 유리한 디스플레이 기기로 부상할 전망이며, 두루마리 형태로도 제작이 가능하기 때문에 상상속의 디스플레이가 현실에서 펼쳐질 것으로 전망되고 있다.