TFT 디스플레이 모듈의 구성 및 제조 공정 이해

• 액정 패널(Liquid Crystal Panel): 이것은 디스플레이의 주요 부분으로, 이미지를 표시하는 역할을 합니다. 액정 패널은 두 개의 유리판 사이에 액정 셀이라고 하는 액정 층이 샌드위치되어 형성됩니다.

• 편광 필터:이러한 구성 요소는 액정 셀의 양쪽에 위치하며 셀을 통과하는 빛을 처리하는 역할을 합니다.

• 색상 필터: 일반적으로 밀봉된 액정 셀의 유리판 중 하나에 제조되며, 컬러 디스플레이에 사용됩니다.

• 박막 트랜지스터 어레이(TFT 어레이): 밀봉된 액정 셀의 다른 유리판에 위치하며 디스플레이를 구동하는 데 적극적인 역할을 합니다.

• 백라이트:TFT-LCD 디스플레이 모듈 뒤에 위치한 광원은 액정 셀을 통해 가시광선 이미지를 생성하는 데 필요한 빛을 제공합니다.

• 외부 드라이브 회로:이러한 회로는 TFT 어레이와 백라이트를 적절히 구동하기 위해 입력 이미지 신호를 관리하는 역할을 합니다.

• 필름 형성: 스퍼터링(SPT) 및 화학 기상 증착(CVD)과 같은 기술은 기판에 여러 층을 증착합니다.

• 포토리소그래피: 포토레지스트를 도포하고, 노출시키고, 현상하여 미세구조를 형성합니다.

• 에칭: 습식 및 건식 에칭 방법은 특정 영역을 제거하여 기판을 조각합니다.

• 스트리핑: 패터닝 후, 기판을 청소하기 위해 과도한 재료를 제거합니다.

보조 프로세스 단계:

청소:기질이 오염되지 않았는지 확인합니다.

표시 및 노출:기판 가장자리를 식별하고 준비합니다.

자동 광학 검사(AOI):결함 검사에 사용됩니다.

미시적 검사 및 거시적 검사(Mic/Mac):세부 사항 확인.

필름 성능 테스트:시트 저항 측정기, 프로파일 측정기, 반사계/타원 측정기, 푸리에 변환 적외선 분광법과 같은 도구를 사용합니다.

개방/단락(O/S) 전기 테스트:회로 연속성 및 단락을 점검합니다. 테스트 소자 그룹(TEG) 전기 테스트: 소자의 전기적 성능을 테스트합니다.

 배열 전기 테스트:어레이의 전기적 기능을 보장합니다.

레이저 수리:검사 결과에 따라 결함을 수정합니다.

1. OC 계층 컬러 필터 패턴을 보호하고 준비합니다.

2. RGB 레이어 코팅, 노출, 현상 순서를 통해 형성됩니다.

3. BM(Black Matrix) 레이어 대비를 강화하고 빛 누출을 제한합니다.

4. PS(포토 스페이서) 레이어 이미지 품질에 중요한 기판 간 정확한 간격을 유지합니다.

5. 이 레이어 전기 전도 및 터치 기능을 위한 투명 전도성 필름을 추가합니다.

• 폴리이미드(PI) 정렬 및 방향: 액정 정렬을 위해 PI 층을 적용하고 방향을 정합니다.

• ODF(광학 디스플레이 필름) 시각적 효과가 향상됩니다.

• 세척 및 프레임 실런트 도포: 액정 방울 삽입을 준비합니다.

• 액정 주입: 디스플레이에 액정을 정밀하게 분사합니다.

• TFT & CF 적층: TFT와 CF 구성요소를 결합합니다.

• UV 경화 및 열 처리: 자외선과 열처리를 통해 액정을 응고시키고 균일하게 분산시킨다.

• 절단, 전기 테스트 및 모서리 다듬기: 기판 모양을 잡고, 전기적 검사를 실시하고, 모서리를 매끈하게 다듬습니다.

• 편광판 부착 및 거품 제거: 편광 필름을 적용하고 공기 방울을 제거합니다. 필요한 경우 재작업이 허용됩니다.

• 레이저 절단 및 전기 테스트: 정밀한 모양과 전기적 무결성을 보장합니다.

• COG(Chip On Glass) 본딩, FPC(Flexible Printed Circuit) 본딩 및 테스트: 구동 회로 설치 및 테스트.

• 조립 및 전기 테스트: 모든 디스플레이 모듈 부품을 결합하고 최종 전기 테스트를 수행합니다.

• 노화: 장기간 전원 공급으로 제품의 신뢰성을 보장합니다.

• 포장 및 배송: 완제품을 배달할 준비를 합니다.

배열 세그먼트 흐름

• G: SiNx(질화규소)로 만든 게이트 절연체는 게이트와 다른 층 사이에 필요한 절연을 제공합니다.

• I: 전자 스위칭이 일어나는 채널 층, a-Si(비정질 실리콘)입니다.

• N: n+ a-Si 층은 고농도의 포스핀(PH3)으로 도핑됩니다. 이 도핑은 인터페이스의 전위 장벽을 줄여 안정적인 장치 작동에 필수적인 오믹 접촉을 보장합니다.

S/D 금속(Mo\Al\Mo)

소스 및 드레인 전극(S/D), 데이터 전극 및 채널의 형성에는 질화 몰리브덴(MoN) 및 순수 알루미늄(소스 및 드레인용)을 사용한 적층, S/D 금속층의 스퍼터링, S/D 포토리소그래피, S/D 습식 에칭 및 채널 건식 에칭과 같은 특정 절차가 포함됩니다. 이러한 공정을 통해 TFT의 소스 및 드레인 전극, 채널 및 데이터 라인이 유리 기판에 형성됩니다. 이 단계에서 TFT의 구성이 완료됩니다. 결과적인 설계 및 공정은 다음과 같습니다.

1. S/D 스퍼터링: 이것은 소스/드레인 전극을 형성하는 데 중요한 단계입니다. 이 과정에서 중금속 이온을 기판에 스퍼터링하여 금속 전극의 밀도가 높은 층이 형성됩니다.

2. PR코팅 전 세척: 포토레지스트를 도포하기 전에 기판을 청소하여 먼지와 잔여물을 제거해야 코팅 결과가 양호합니다.

3. DHP(핫플레이트): 포토레지스트를 기판에 더 잘 부착시키기 위해 코팅 과정 전에 기판을 핫플레이트 위에서 예열합니다.

4. 코팅 저항: 예열된 기판에 포토레지스트 층을 적용하여 이후 패터닝에 사용합니다.

5. 예비 경화(SHP): 포토레지스트가 코팅된 기판은 사전 경화되어 포토레지스트를 더 균일하고 강하게 만듭니다.

6. 스테퍼 노출: 이 단계에서는 빛의 노출량을 제어하여 포토레지스트의 특정 영역을 굳히고 원하는 패턴을 만듭니다.

7. 개발 중: 노출된 포토레지스트를 처리하여 패턴을 드러냅니다.

8. 포토레지스트 포스트 베이킹(HHP): 포토레지스트 패턴은 또 다른 가열 공정을 통해 더욱 경화되고 더욱 두드러지게 됩니다. 이를 통해 화학적 부식 및 마모에 대한 저항력도 향상될 수 있습니다.

9. 검사 개발: 개발 후에는 패턴의 정확성을 보장하고 문제점을 즉시 발견하여 해결하기 위해 자세한 검사가 필요합니다.

10. 습식 에칭: 부식성 액체를 사용하여 보호되지 않은 영역의 재료를 에칭하여 회로 패턴을 형성하는 화학 반응 공정입니다.

11. 채널 건식 에칭: 소스와 드레인 사이에 채널이 형성됩니다. 이 공정에서 채널 영역의 실리콘은 건식 에칭 기술을 사용하여 필요한 모양으로 에칭됩니다.

12. 저항 스트립: 마지막으로 기판 표면을 깨끗하게 하기 위해 기판의 포토레지스트를 제거합니다.

위의 단계를 거치면, 최종적으로 TFT의 소스/드레인 전극, 데이터 전극, 채널이 유리 기판에 형성된다.

패시베이션(SiNx)

보호 절연층으로도 알려진 패시베이션 층(SiNx)의 형성은 비아와 함께 PECVD 필름 형성, 포토리소그래피, 비아 생성을 위한 건식 에칭과 같은 특정 작업을 포함합니다. 이러한 절차를 거친 후, TFT 채널과 전도성 비아를 위한 보호 절연층이 마침내 유리 기판에 형성됩니다. 이러한 단계를 완료한 후 얻은 이미지와 프로세스는 다음과 같습니다.

2. 사전 코팅 세척 - 포토레지스트를 도포하기 전에 기판을 청소하는 단계입니다.

3. 핫플레이트 프리베이크 (DHP) - 코팅 단계를 준비하기 위해 핫플레이트를 사용하여 기판을 예열하는 과정이 포함됩니다.

4. 포토레지스트 코팅 - 이 단계에서는 기판 위에 포토레지스트 층이 도포됩니다.

5. 소프트 베이크 (SHP) - 포토레지스트로 코팅된 기판은 사전 경화 과정을 거쳐 층을 응고시킵니다.

6. 스테퍼 노출 - 여기에서는 스테퍼 리소그래피 기술을 사용하여 포토레지스트를 노출시키고 패턴을 형성합니다.

7. 개발 중 - 노출된 포토레지스트를 처리하여 패턴을 드러냅니다.

8. 하드 베이크 (HHP) - 포토레지스트 패턴은 베이크 후 처리를 통해 경화됩니다.

9. 개발 후 검사 - 이 단계에서는 개발된 기판을 검사하여 패턴의 정확성을 확인하는 작업이 포함됩니다.

10. 습식 에칭 - 습식 화학 에칭 공정을 통해 원치 않는 박막 물질을 제거하여 회로 패턴을 생성합니다.

11. 포토레지스트 스트리핑 - 포토레지스트를 제거하고 기판 표면을 청소합니다.

12. 접촉 홀 에칭 (CH 에칭) - 필요한 비아는 건식 에칭 공정을 통해 형성됩니다.

이는 TFT 애플리케이션을 위한 기판을 준비하는 데 필요한 세부적인 단계로, 활성 TFT 채널을 보호하고 전도성 비아를 형성하는 과정입니다.

투명 픽셀 전극 ITO(Indium-Tin-Oxide) 형성

 TFT 디스플레이에서 투명 픽셀 전극을 만드는 것은 정교한 공정으로, 인듐-주석-산화물(ITO) 증착으로 시작합니다. 관련 단계는 정밀하게 설계되었으며 투명성을 달성하기 위해 ITO 층을 스퍼터링하고, 복잡한 패터닝을 위한 포토리소그래피를 거쳐, 픽셀 구조를 완성하기 위해 습식 에칭으로 마무리합니다. 이 세심한 시퀀스는 유리 기판에 완벽하게 통합된 픽셀 전극의 형성으로 마무리되어 어레이 공정의 핵심적인 완료를 표시합니다. 다음 워크플로는 공정 완료 후의 작업의 세부 사항과 순서를 자세히 설명합니다.

1. 픽셀 레이어 증착(ITO 스퍼터링) – 후속 픽셀 패터닝을 위해 ITO(Indium Tin Oxide)의 투명 전도성 필름을 형성합니다.

2. 기판 세척(사전 레지스트 코팅 세척) – 포토레지스트 재료를 적용하기 전에 기판 순도를 보장합니다.

3. 기판 예열(탈수 핫 플레이트, DHP) – 최적의 포토레지스트 접착력을 위해 사전 베이크 단계로 기판을 준비합니다.

4. 레지스트 도포(코팅) – 기판에 균일한 포토레지스트 층을 적용합니다.

5. 소프트 베이크(사전 경화 SHP) – 패터닝 전 포토레지스트를 응고시키기 위한 사전 경화를 수행합니다.

6. 정밀 노출(스테퍼 노출) – 스테퍼 포토리소그래피를 활용해 포토레지스트를 노출시켜 원하는 패턴을 만듭니다.

7. 패턴 개발(개발 중) – 노출된 포토레지스트를 현상하여 복잡한 픽셀 패턴을 드러냅니다.

8. Resist Harden (노출 후 베이크, 하드 베이크 HHP) – 패턴화된 포토레지스트를 단단하게 만들어 에칭 저항성을 향상시킵니다.

9. 패턴 검사(개발 후 검사) – 개발된 패턴의 정확성과 무결성을 검사합니다.

10. 패턴 전사(ITO 에칭) – ITO 층을 에칭하여 패턴을 전사하여 픽셀 전극을 형성합니다.

11. 저항 제거(스트립) – 포토레지스트를 제거하여 깨끗한 기판 표면을 남깁니다.

12. 성능 향상(어닐링) – 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 강화하기 위해 부품을 어닐링합니다.

13. 품질 관리(TEG 테스트) – 생산 중 품질을 모니터링하기 위해 테스트 요소에 대한 전기 테스트를 수행합니다.

이러한 간소화된 시퀀스는 최적의 전기적 성능을 갖춘 고품질 TFT 디스플레이를 위한 토대를 마련합니다.

컬러필터(CF) 공정

1. 유리기판: 기계적 지지를 제공하는 기초적인 바닥층입니다.

2. 블랙 매트릭스(BM): 빛을 흡수하는 소재로 구성되어 각 픽셀을 구분하고 픽셀 간 빛 누출을 최소화하여 대비를 향상시킵니다.

3. 컬러 수지 층: 실제 빨간색, 녹색, 파란색 필터인 이 레이어는 픽셀 색상을 결정합니다. 염색된 투명한 수지 소재로 제작되었습니다.

4. 오버코트 층(OC): 표면을 균일하게 하고 필터를 물리적, 화학적 손상으로부터 보호하기 위해 컬러 수지 위에 보호 층을 덧입힙니다.

5. ITO(Indium Tin Oxide) 전극: 이 투명한 전도층은 패널이 전극으로 작동하여 통과하는 빛을 조절할 수 있게 해줍니다.

1. 기판 준비: 유리 기판의 청결은 가장 중요하므로, CF 품질을 저하시킬 수 있는 불순물을 근절하기 위해 철저한 세척을 거칩니다.

2. 블랙 매트릭스 형성: 세척된 기판에 포토레지스트 층을 적용하여 포토리소그래피를 사용하여 BM 패턴을 윤곽을 그립니다. 노출 후, 미개발 영역이 드러나고 검은색 안료로 채워진 다음 경화됩니다.

3. 컬러 수지 응용 분야: BM 경계 내에서 빨간색, 녹색 및 파란색 컬러 레진을 연속적으로 적용하는 것은 각 컬러 레이어에 대해 별도의 포토리소그래피 공정을 사용하여 수행됩니다. 코팅 및 노출 후, 포토레지스트가 없는 영역을 현상하고 레진으로 채운 다음 경화합니다.

4. 외투층 적용: OC 층은 수지 색상 위에 적용되어 수지 색상을 보호하고 이후의 ITO 전극 증착을 위한 매끄러운 표면을 구축합니다.

5. ITO 전극 증착: 투명한 ITO 전극을 OC 층에 스퍼터 증착한 다음, 전극 구조를 형성하도록 패터닝합니다.

6. 검사 및 테스트: 생산 전반에 걸쳐 꼼꼼한 검사와 테스트를 통해 CF 품질을 보장합니다. 색상 충실도, 균일성, 결함 수준과 같은 지표가 철저히 검사됩니다.

7. 완성: 품질 보증 후, 컬러 필터를 정밀하게 정렬하고 TFT 어레이, 액정 층 등의 TFT-LCD 패널 구성 요소에 적층합니다.

CELL 세그먼트 흐름

TFT 디스플레이의 '셀' 측면 내의 생산 프로세스는 대략 정렬, 박싱, 절단 및 편광판 부착의 네 가지 주요 단계로 나눌 수 있습니다. 이러한 단계의 목표와 주요 절차는 다음과 같이 간략하게 설명됩니다.

정렬 프로세스

정렬 공정의 목적은 TFT와 CF 기판 모두에 투명한 PI(폴리이미드) 필름 층을 만드는 것입니다. 이후의 마찰 공정을 통해 이 층은 액정 분자가 마찰 방향으로 정렬되도록 영향을 미칩니다. 기본 원리를 더 깊이 이해하려면 관심 있는 독자는 관련 문헌을 참조해야 합니다. 따라서 이 단계에서는 PI 인쇄와 마찰이라는 두 가지 주요 공정이 두드러지게 나타납니다.

PI(폴리이미드)인쇄

폴리이미드(PI)는 주쇄와 측쇄로 구성된 고성능 투명 유기 폴리머 소재입니다. 도포 및 베이킹 후 CF 및 TFT 기판 표면에 단단히 부착됩니다. PI 코팅은 특수 그라비어 인쇄 기술을 활용합니다. 주요 그라비어 인쇄 공정 외에도 PI 인쇄에는 인쇄 전 기판 세척, 인쇄 후 사전 베이킹, 자동 광학 검사, 경화, 필요한 경우 PI 재작업 공정을 포함한 여러 보조 공정이 포함됩니다.

1. PI 전 세척:이 단계에서는 인쇄 전에 기판을 철저히 청소하여 먼지, 기름 및 기타 오염 물질이 없는지 확인하고 다음 단계를 준비합니다.

ODF(One Drop Fill) 캡슐화 공정

1. 절단

유리 기판의 명확한 크기와 제품 크기의 다양성으로 인해 여러 제품 셀이 단일 유리 기판에 배열됩니다. 절단은 다이아몬드 휠을 유리 표면에 밀어서 수행합니다. 일반적으로 절단 후 탈착 공정이 있지만 절단 휠 기술이 발전함에 따라 지금은 매우 깊은 절단 자국을 만들어 탈착이 필요 없는 기술이 있습니다.

2.엣징

유리가 개별 스크린으로 절단된 후, 각 스크린의 가장자리에는 많은 미세 균열이 있습니다. 이러한 균열이 후속 처리에서 충돌로 인해 파손되는 것을 방지하기 위해 에징 처리가 필요합니다.

3. 전기 측정

전기적 측정은 생산 중에 여러 번 사용되는 보조 공정이지만, LCD의 디스플레이 성능을 테스트하기 위해 처음으로 전기를 적용하기 때문에 특히 중요합니다. 테스트 원리는 간단합니다. 개별 디스플레이 픽셀에 전기를 적용하고 편광 필름을 통해 셀의 디스플레이 성능을 관찰합니다. 일반적으로 어레이 테스트에 사용되는 짧은 막대는 전기화됩니다. 전기적 테스트 후, 표준을 충족하지 못하는 화면은 제거하여 이후 단계에서 재료 낭비를 방지합니다.

추가 보조 공정으로는 절단 후 시각 검사 및 모서리 처리 후 세척이 있습니다.

TFT 디스플레이 모듈 조립 공정

TFT 디스플레이 모듈 조립에 관련된 주요 공정에는 편광 필름 적용, COG 및 FPC 본딩, 조립 및 다양한 지원 공정이 포함됩니다. 각각에 대한 자세한 소개는 다음과 같습니다.

 1.COG & FPC 본딩

주요 프로세스 외에도 모듈 세그먼트에는 다음과 같은 여러 보조 프로세스가 포함됩니다.

1.레이저 절단 및 절단 후 전기 측정