[디스플레이] LCD,OLED 구조, 제조공정, 제조사, 미니LED 등

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◆ 디스플레이란?

시각 정보(눈에 보이는)를 전달하는 장치를 의미 

 

 

 

◆ LCD와 OLED의 기본구조

출처: 네이버지식백과

 

 

 

 

◆ LCD (Liquid Crystal Display)

- 빛을 쏘아 액정 등을 통과시켜 색을 표현하는 방법

- 백라이트가 항상 켜져 있어서 빛이 화면으로 새어 나오기 때문에 검은색을 완벽하게 구현할 수 없음

 

※ 액정(Liquid Crystal) : 액체(Liquid)와 결정(Crystal)의 중간상태에 있는 물질

 

 

 

◆ LCD 구조 및 구동원리

 

출처: 네이버지식백과

- LCD의 핵심은 화면을 표현하는 소자인 액정

- 수많은 액정을 규칙적으로 배열한 패널을 전면에 배치

- 그 뒤쪽에 위치한 백라이트(후방조명)가 빛을 가함

- 각 액정 소자는 외부에서 가해진 전기 신호에 따라 내부적인 분자의 배열이 변화하며 각각 일정한 패터의 방향성을 띔

- 백라이트에서 전해진 빛은 각각의 액정을 통과하면서 각기 다른 패턴으로 굴절

- 이 빛이 액정 패널 앞에 있는 컬러 필터와 편광 필터를 통과하면 굴절 패턴에 따라 각기 다른 색상과 밝기를 띤 하나의 화소(pixel)가 되므로 이들이 모여 전체 화면을 구성

 

 

 

 

 

 

◇ 백라이트(Back Light)

- 액정 뒤에서 빛을 내는 발광체 부분

- 손목시계와 같은 소형 디스플레이에서 어두울 때 읽기 쉽도록 하기 위해, 또는 컴퓨터 디스플레이나 LCD 텔레비전에서 CRT와 같이 빛을 내기 위해 사용

 

출처: 네이버백과사전

 

◇ 편광필터(Polarizing Filter)

- 표면 반사광을 제거하는 필터

- 두께가 머리카락 2~3개 정도 굵기인 0.3mm 초박막 필름으로 일정한 방향의 빛만 통과시켜 화상을 구현

- 액정표시장치(LCD) 핵심 소재

 

 

◇ 컬러필터(Color Filter)

- 배면광원에서 나오는 백색광에서 화소 단위로 빨강, 초록, 파랑 3가지 색을 추출 후 액정 디스플레이에서 컬러를 구현할 수 있도록 하는 박막 필름 형태의 광학부품

 

 

 

 

 

 

◆ LCD 제조 공정

TFT 공정 → 컬러필터 공정 → 셀 공정 → 모듈 공정 

 

출처: 삼성디스플레이

 

 

◇ TFT 공정

- 유리 기판 위에 전기적 신호를 주는 트랜지스터 층 생성

- 세정, 증착, 포토레지스트, 노광, 현상, 식각, 박리

 

 

◇ 컬러필터 공정

- 유리 기판에 R(Red), G(Green), B(Blue)의 색을 입히는 공정

- ITO 증착, BM 생성, 화소 입히기, 코팅, 기둥 세우기

 

 

◇ 셀 공정

- TFT 기판과 컬러 필터 기판을 합치고 절단

- 배향, 합착, 절단, 연마, 세정, 검사

 

출처: 삼성디스플레이

 

 

◇ 모듈 공정

- 편광판, 구동칩, PCB, 백라이트, 케이스 등의 조립

- 편광판 부착, TAB, PCB 부착, 백라이트 부착, 검사

출처: 삼성디스플레이

 

 

 

 

 

 

◆ OLED (Organic Light Emitting Diode)

- 유기 발광 다이오드

- 형광성 유기화합물을 기반으로 한 발광 소자의 일종

- 액정과 달리 발광 소자를 이용해 빛이 나게하는 자발광 방식

- 백라이터와 컬러 필터가 사라지고 편광판 개수가 적다

- LCD에 없는 유기 물질과 봉지재 필요. 증착 공정 추가

- LCD 대비 부품이 적어서 두께가 획기적으로 줄어들기 때문에 휘어지는 플렉서블 디스플레이가 가능

- 검은색을 구현하는데 뛰어남(어두운 영상에서의 전력 소모를 줄여 실 사용 환경에서 보다 높은 전력 효율을 가지게 됨)

 

※단점

- 번인 현상 : 화면에 잔상이 남는 현상. 특히 스마트폰에서 주로 나타남

- LCD에 비해 비교적 비싸게 판매

 

 

◇ PMOLED (Passive Matrix OLED)

- 수동형 유기 발광 다이오드

- 화면 상에 배열된 발광 소자의 가로축과 세로축에 각각 전압을 넣어 그 교차점을 빛나게 하는 방식

- 구조가 비교적 간단하고 생산 비용도 비교적 적게 드는 편

- 단점: 정교한 화면 구연 어려움. 화면의 크기가 커질수록 소비 전력이 기하 급수적으로 증가해 활용폭 크게 축소

- 폴더형 휴대폰, MP3플레이어에 주로 쓰였음

 

 

◇ AMOLED (Active Matrix OLED)

- 능동형 유기 발광 다이오드

- 박막 트랜지스터(TFT)를 내장하여 각 소자의 발광 여부를 개별적으로 제어할 수 있음

- PMOLED 방식에 비해 정교한 화면을 구현하기 쉬우며, 소비 전력도 줄어듬

- 단점: 정교한 공정을 요구하고 생산에 드는 비용도 높음

- 2010년대 초반까지 수요에 비해 생산량이 충분치 못해 스마트폰과 같이 크기가 작으면서도 고화질 화면이 필요한 제품에만 주로 쓰였음

- 2015년 전후해 TV와 같은 대형 기기에도 변격 적용되기 시작

 

 

 

 

 

 

◆ OLED 제조 공정

TFT제조 공정 → 유기물 증착 공정 → 봉지 공정 → 기판 제거 공정 → 모듈 공정

 

 

◇ 유기물 증착 공정

- R(Red), G(Green), B(Blue)를 내는 유기 발광층을 만드는 공정

- OLED의 핵심공정 가운데 하나

- 증착은 증발시킨다는 개념과 유사

 

 

◇ 봉지 공정

- 산소와 수분 등이 유기물에 침투하지 못하도록 밀봉하는 공정

- 외부의 영향을 받지 않고 오랫동안 사용될 수 있도록 마감하는 단계

- 봉지 공정을 위해서는 인캡(봉지용 유리판), 접착제, 레이저가 필요

- Cell Seal Glass 제작 → 원장 Glass Seal 도포 → Glass 합착 → Laser Sealing

 

 

 

◆ 제조사

 

◇ 삼성디스플레이

- 중소형 OLED(스마트폰과 태블릿 PC 등에 사용) 패널의 절대 강자 (글로벌 1위 기업)

- 애플의 아이폰과 삼성 스마트폰에 채용

- QD-OLED TV 제조(OLED TV 보다 제조 단가 저렴)

 

◇ LG디스플레이

- 대형 OLED(TV)의 절대 강자

- LG 전자의 스마트폰 사업의 적자로 중소형 OLED는 존재감 미미 (최근 스마트폰 사업 철수함)

- 삼성전자의 QD-OLED TV 출시 이후 대형 OLED 패널조차 안정적이지 않음

 

※ 부품사 선택 시,

- LCD와 OLED 구분

- 삼성디스플레이와 LG디스플레이 중 어디와 연결되어 있는지 확인

 

 

 

 

 

 

◆ 미니 LED디스플레이

- 2020년 들어 새롭게 등장한 디스플레이

- LCD 디스플레이와 같이 백라이트가 들어가는데 미니 LED를 광원으로 사용

- 크기 : 일반 LED > 미니 LED > 마이크로 LED

- 일반 LED 보다 작아서 더 많이 들어가고, 어두운 색 부분에서는 LED 전원을 끌 수 있음

ex) 65인치 LCD TV LED칩 갯수 : 100 ~ 200개

              LCD 미니 LED 칩 갯수 : 1만 ~ 1만 5,000개

- 화질과 색상이 OLED 디스플레이에 견줄 정도

- OLED 디스플레이에서 발생하는 열화현상 (burn-in) 없음

- 제조 원가 면에서도 LCD와 OLED 보다 경쟁력이 있음

- LCD에 비해 원가가 높지만 성능이 앞서고 OLED에 견줄 만큼의 화질을 갖추었으면서도 비용이 훨씬 저렴