OLED 이야기, 8) OLED는 어떻게 만들어질까

2-7 OLED 디스플레이는 어떻게 만들어질까? - YouTube

 

 

 

Q) 자, 이제 OLED를 만들어볼까요? 먼저 OLED 제조의 전반적인 과정은 어떻게 분류되는지요?

A) 먼저 디스플레이에서 셀 혹은 패널이라 함은 유리나 플라스틱 기판 위에 만들어지는 부분까지, 그리고 패널(셀)에 따로 구성된 회로와 주변 부품들을 결합시킨 상태는 모듈이라고 부릅니다. 즉, 패널에 외부 회로를 연결하여 모듈을 만들고, 모듈은 스마트 폰이나 TV와 같이 세트로 불리우는 완제품에 적용이 되죠. OLED의 제조라 함은 OLED 셀과 모듈 공정으로 구분이 되고, 특히 패널 공정은 크게 TFT 백플래인 설치, OLED 형성, 그리고 봉지 공정으로 분류됩니다.

Q) 아무래도 본 학습에는 패널 공정이 중심이니, 이에 관한 설명을 시작해 보죠.

A) 네, 첫 번째 과정은 백플레인 공정입니다. 기본적으로는 증착과 패터닝, 그리고 식각 공정의 반복으로 이루어집니다. 현재, 중소형 OLED에는 다결정 실리콘 TFT, 중대형 OLED에는 산화물 TFT가 주로 적용되고 있죠. 다결정 실리콘 TFT 공정은 오랜 기간에 걸쳐 비교적 잘 확립이 되어 있습니다. 기본적으로는 기판 위에 비정질 실리콘층을 증착하고, 레이저 결정화를 통해 다결정 실리콘을 형성한 후, 반도체 공정이 이어집니다. 산화물 TFT의 경우, 박막 증착 등에서 아직 완전한 제조 공정이 구축되어 있지는 않습니다만 꾸준한 개발을 통하여 제조 과정이 안정화되고 있습니다.

Q) 백플레인이 먼저 준비되고, 그 위에 빛을 내는 부분이 만들어지는군요.

A) 그렇죠. 백플레인 위에 양극에 해당하는 ITO 막을 증착, 패터닝한 뒤 증착기 내로 이동하죠. 유기물이 산소나 습기에 취약하므로 유기물 증착기는 진공 환경을 유지하면서 OLED 소자 제조를 완료한 뒤, 봉지까지 하여야 하는 초대형 장치로 여러 작업 공간들이 이어져있는 클러스터로 구성됩니다. 사실상 클러스터 한 대에서 OLED 패널의 제조가 이루어지죠.

Q) 그러니까 유기막 증착부터 봉지까지는 외부에 노출됨이 없이 클러스터 안에서 이루어지네요. 그래서 OLED 장비 한 대의 규모와 가격이 어마무시하군요

A) 그렇죠. 클러스터 안으로 들어간 기판, 즉, 백플래인과 양극이 형성되어 있는 기판 위에 유기막들을 순차적으로 증착하고, 봉지 공정으로 마무리합니다. 따라서 제조 라인도 TFT 백플레인 라인, OLED 증착 라인, 그리고 봉지 라인으로 이루어지며, 특히 증착 라인과 봉지 라인을 구성하는 각각의 클러스터가 진공 상태에서 운반될 수 있게 인 라인으로 연결되어 유기물이 봉지 공정까지 완료되고서야 외부로 반출됩니다. 이상은 현재의 OLED에 해당하는 능동 구동형 저분자 OLED의 제조 과정입니다. 수동 구동의 경우에는 TFT 백플래인 공정이 생략되죠. 그리고, 고분자 OLED 제조에는 증착이 아닌, 잉크 젯 프린팅 등을 비롯한 용액 공정들이 적용됩니다.

Q) 이상은 유리 기판을 적용한 경우 같은데, 폴더블 폰 같은 경우에는 플라스틱기판을 이용하고 있죠?

A) 플라스틱 기판 위에 만들어지는 OLED의 경우, 캐리어용 유리 기판 위에 폴리이미드를 도포, 경화시킨 뒤 마찬가지로 백플래인 공정, OLED 증착, 그리고 봉지 과정을 거쳐 소자를 완성한 다음, 유리 기판을 분리, 제거하는 순서로 진행됩니다. 이러한 OLED 제조 공정은 빨강, 초록, 파랑 부화소들의 패터닝 여부, 혹은 패터닝을 크게 필요로 하지 않는 백색 OLED와 컬러 필터 적용 등에서 차이가 있으며, 봉지 구조에 있어서도 금속 캔이나 글라스 리드 방식, 하이브리드 방식, 혹은 박막 봉지 방식 중 어느 것을 택할 것인지, 터치 센서 패널이 패널의 어느 부분에 설치되는지 등에 따라 매우 다양하게 변형, 개선되어 적용되죠.

Q) 이상으로 OLED 패널 공정은 완료, 다음으로는 모듈 제작인가요?

A) 네, LCD와는 달리 OLED의 모듈화 공정에서 BLU 연결은 필요하지 않으며, 단지 편광판 부착, 그리고 구동용 집적 회로가 구성된 유연 인쇄 회로 기판(F-PCB) 등을 연결시키면 OLED 모듈이 완성됩니다. 물론 세부적으로 살펴보면 응용 제품과 생산성 등을 고려하여 다양한 모듈화 공정이 적용되죠. 일례로 터치 센서를 어디에 위치시키는지에 따라 부착형(add on-type), 온 셀 형(on cell-type), 그리고 인 셀 형(in cell-type)으로도 구분되기도 합니다.

 

# 다양한 참고자료들을 사용하였기에 일일이 인용을 명시하지 못하였음을 양해바랍니다.