화상의 기본 단위인 셀에 투과되는 빛의 양을 조절하기 위해서는 액정셀을 만들어야 하는데, 액정셀은 두개의 유리기판 또는 투명한 플라스틱기판 사이에 액정을 채운 구조로 되어있으며, 액정에 전압을 가할 수 있도록 투명전극이 기판에 들어있습니다. 액정 셀 공정은 TFT 공정이나 컬러 필터공정에 비해 상대적으로 반복 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있습니다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀폴리이미드(cell gap) 형성 공정, 그리고 액정 주입 및 편광 필름 부착 공정으로 크게 나눌 수 있습니다. 각 공정은 공정의 특성상 서로 상이한 공정들로 연결되어 있으며, 광범위한 분야의 지식과 기술을 필요로 합니다.
유리기판공정
LCD의 패널을 구성하는 중요 부품중의 하나인 유리기판은 LCD의 모드와 구동방식에 따라서 요구되는 특성이 다른데, 수동 매트릭스의 경우에는 소다라임 유리기판이 사용되고, 능동 매트릭스의 경우에는 알칼리 프리 유리기판과 보로실리케이트 유리기판이 사용되며, 유리두께는 일반적으로 0.7mm, 0.5mm, 0.4mm 등의 것이 사용됩니다.
기판의 표면의 배선의 최소패턴이 5~10μm이므로 기판의 결함도 5μm이하가 되어야 하는데, 최근에는 패턴이 미세화되어 1μm이하의 손상이나 이물질도 문제가 되는 경우가 있습니다. 기판 표면의 미세한 손상이나 이물질의 검출은 상당히 어렵고, 검사작업의 능률은 유리기판 양산성에 비해 매우 낮기 때문에, 요구품질의 향상은 기판의 가격에 크게 영향을 줍니다. 유리기판은 내열성, 내열충격성, 열 신축성과 열 팽창률 등의 열적 특성이 매우 중요합니다. 다결정 실리콘의 경우는 600~650℃의 고온 공정이 있기 때문에 내열성이 좋은 유리기판을 필요로 합니다. 최근에는 알칼리프리 유리기판을 사용하여 다결정 실리콘 형성을 저온에서 가능하게 하는 기술이 개발되어 실용화 단계있습니다. 또한 최근에는 유리대신 플라스틱 기판을 사용하려는 시도도 많이 이루어지고 있습니다.
배향막(Alignment layer) 인쇄공정
LCD의 화면을 정확하게 표시하려면 한 점, 한 점의 빛의 밝기를 정확하게 조절하여야 하며, 이를 위해서는 액정 분자의 초기 배열 상태를 정확하게 유지시켜 줌으로써 액정의 움직임을 균일하고 정확하게 조절할 필요가 있습니다.
액정을 단순히 유리 기판 사이에 채우는 것 만으로 균일한 분자 배열을 얻기 어려워 액정분자가 균일한 방향으로 정렬을 형태를 유지하도록 하기위해, 상판과 하판의 유리기판 내벽에 얇은 PI(폴리이미드)로 이루어진 배향막을 형성하고 배향막 표면의 홈이 같은 방향을 만들어주게 됩니다. 이러한 배향막 공정은 크게 세정 공정, PI 프린트 공정, Curing 공정, 러빙 공정으로 이루어지는데, 일정한 두께의 고분자 박막 형성과 기판 전체에 대한 균일한 러빙 기술이 매우 중요합니다.
러빙법은 유리기판을 종이로 일정방향으로 문지르면 그 방향에 액정분자의 장축이 가지런하게 배향되는 현상이 1911년 Mauguin에 의해 관찰된 것으로 시작되었으며, 배향막 재료로는 러빙성, 배향제어능력, 화학적 안정성, 고온 처리에 견디는 특성이 좋은 폴리이미드가 주로 사용됩니다. 보통 배향막의 두께는 500-1000Å 정도이며, 동일 기판에서는 100Å 정도의 두께 차이에 의해 얼룩과 같은 불량이 발생될 수 있기 때문에 배향막의 두께 관리는 중요한 공정 관리 항목이 됩니다.
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