[르포] LCD 최고 화질 ‘나노셀’…LG디스플레이 생산라인 가보니

▲경기도 파주 LG디스플레이 공장에서 연구원이 나노셀 TV에 적용되는 편광판을 살펴보고 있다. (사진제공=LG전자)

“나노셀은 LCD 중 최고 화질을 구현하는 진화된 기술입니다.”

17일 경기도 파주시에 위치한 ‘LG디스플레이 생산단지’를 방문하니 LCD TV 고색재현 기술 중 가장 진일보하다는 나노셀 기술이 적용된 TV 패널 생산이 한창이었다.

LG디스플레이 파주 사업장은 165만5000㎡(51만3000평)크기의 디스플레이 생산단지다. 이곳에선 대형 TV용 LCD와 OLED 디스플레이를 주로 생산하고 있다. 현재 LCD 생산라인인 7세대 공장(P7), 8.5세대 공장(P8, P9)을 비롯해 OLED 생산라인(E3, E4)과 모듈 공장을 운영하고 있다. 지속적인 연구 개발을 위한 연구개발(R&D) 센터도 입지하고 있다.

특히 이 사업장에서 최근 가장 관심이 높은 곳은 나노셀 TV 패널 생산라인이다. OLED TV와 함께 LCD TV 중 나노셀 TV로 프리미엄 TV 시장을 이끌겠다는 LG전자의 전략에 따라 나노셀 패널 생산라인은 분주했다.

(사진제공=LG전자)

나노셀은 LCD 패널 위에 약 1나노미터(nm·10억분의 1ｍ) 크기의 미세 분자구조를 덧입힌 기술이다. 색의 파장을 나노 단위로 더욱 정교하게 조정해 보다 많은 색은 한층 정확하게 표현할 수 있다. 나노셀은 천연 염료를 사용해 순도 높은 빨강, 초록, 파랑 등 각각의 빛을 낼 수 있도록 한다. 나노셀 기술이 적용된 TV는 화면을 정면에서 볼 때와 60도 옆에서 볼 때 색 재현력과 색 정확도의 차이가 없다. 또 TV 화면에 반사되는 빛의 양도 기존제품 보다 30% 이상 줄였다.

이날 방문한 패널 생산라인은 P7 공장이다. 지난 2006년도에 준공돼 대형 디스플레이 생산의 초석이 된 곳이라고도 불리는 P7 공장은 250ｍ 길이에 높이 70ｍ의 4개 층으로 이뤄져 있으며 월 생산능력이 월 24만 장가량이다.

LCD 패널을 만들기 위해선 유리기판 2장 사이에 빛의 투과율을 조절하는 액정을 넣어야 한다. 각각의 유리기판에는 컬러 필터와 액정을 제어하기 위한 반도체 막이 입혀진다. 이 LCD 패널에 편광판과 각종 회로 등을 부착하면 LCD 모듈이 완성된다.

P7 공장에서도 취재진에게 공개된 곳은 2층에 위치한 박막트랜지스터(TFT) 공정이었다. 생산라인이 보이는 통로에 들어서자 노란 조명이 가득 켜져있었다. 이 통로의 유리 너머로는 로봇이 1950㎜X2250㎜ 크기의 원판 유리기판에 구리를 입히는 작업을 진행 중 이었다. 이렇게 구리를 입힌 기판은 반도체 등에 회로를 그려주는 장비인 노광기로 들어갔다. 노광기는 빛을 노출시켜 물질을 유리기판에 균일하게 그린다. 카메라처럼 셔터를 누르면 빛이 노출되고 기판에 형상을 그리는 방식이다.

생산라인에는 사람이 보이지 않았다. 이는 디스플레이 공정은 ‘이물과의 싸움’이라고 표현될 정도로 이물질을 최소화 해야 하기 때문이다. 먼지가 앉은 디스플레이가 TV로 만들어지면 이 먼지는 화면의 점으로 변해 불량품이 돼 버린다. 간혹 점검을 위해 생산 라인에 들어간 사람이 보이긴 했으나 안전모에 ‘이물’이라고 쓰여져 있을 정도로 이물에 대한 경각심이 엿보였다.

LG디스플레이 직원은 “디스플레이 공정에서 가장 중요한 건 이물과의 싸움”이라며 “사람이 들어가는 것 자체가 먼지가 발생해 이물의 원인이 될 수 있다”고 설명했다. 이어 “모든 시스템의 조작은 작업 현장이 아닌 공장 1층에 마련된 원격조종실에서 이뤄진다”며 “노란 조명을 쓴 이유도 유리기판에 빛에 반응하는 물질이 있어 주광색이 들어가면 이 물질이 다 날라가면서 불량이 생기기 때문”이라고 덧붙였다.

이렇게 생산된 기판은 P7 공장 3층에서 R(빨간색)·G(녹색)·B(파란색) 컬러필터를 코팅하는 공정으로 보내진다. 이후 4층에서 조립 과정을 거치고 지하 통로를 통해 모듈 공장으로 간다. 모듈 공장에서 백라이트를 붙이는 등의 공정을 거쳐 LG전자 등 고객사 완제품 공장으로 이동한다.

▲경기도 파주 LG디스플레이 공장에서 연구원들이 나노셀 TV에 적용되는 편광판을 들고 있다. (사진제공=LG전자)

나노셀 패널은 LCD 패널이 만들어진 뒤 부착하는 편광판에 직접 나노크기의 물질을 덧입히면 완성된다. 기존 편광판 대신 나노셀이 적용된 편광판을 사용하면 나노셀 패널이 나온다. 달리 말하면 별도 공정을 추가하거나 제품의 설계를 변경할 필요없이 현재 LG디스플레이 공장에서 생산하는 모든 디스플레이를 나노셀 디스플레이로 생산할 수 있어 양산성이 뛰어나다는 것이다.

LG전자 관계자는 “단순해 보이지만 TV에 적용하는 과정은 결코 쉽지 않았다”며 “TV에 적용되는 만큼 성능과 신뢰성을 모두 확보해야 하기 때문에 LG전자와 LG디스플레이는 함꼐 5년의 연구개발 과정을 거쳤다”고 설명했다.

나노셀 패널은 양산성과 생산 원가 절감이라는 강점을 바탕으로 빠르게 확산될 것으로 보인다. LG전자는 올해 출시하는 30여 모델의 슈퍼 울트라HD TV 가운데 절반 이상이 나노셀을 적용하며 나노셀 TV 판매 확장에 나설 계획이다. 또한 중국의 TV 제조업체 스카이워스, 콩카 등 역시 나노셀 디스플레이를 주문하면서 나노셀 TV를 내놓을 예정이다.