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  1. 2013.05.14 액정 제조 공정(절단, 액정주입, 합착 및 봉지 공정)

 

액정 주입 공정

 

절단 공정
그 동안은 유리 기판 단위로 공정이 진행되었는데 여기서부터는 유리기판보다 작은 셀 단위로 진행됩니다. 셀을 분리하는 절단 공정, 액정 주입 공정, 액정 주입구를 막는 봉지공정으로 진행됩니다.
셀 절단공정은 Seal 패턴 경화 공정 이후에 기판에서 각각의 셀로 절단하여 분리하는 공정입니다. 초기 TN Device 에서는 여러 셀을 동시에 액정 주입한 후에 셀 단위로 절단 하는 공정 진행을 하였으나, 셀의 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단 한후에 액정 주입을 하는 방법을 사용합니다. 셀 절단 공정은 유리기판보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 Pen으로 유리기판 표면에 절단 Line을 형성하는 Scribe 공정과 힘을 가하여 절단하는 Break 공정으로 이루어집니다.


액정주입 공정
단위 셀은 수 백 cm2의 면적에 수 마이크로미터의 좁은 간격을 유지합니다. 액정 주입 공정은 빈 셀에 액정을 채우는 것으로 셀 내부를 진공으로 만든 후에 셀 외부와의 압력 차이를 이용하는 진공 주입법을 주로 이용합니다. 셀 내부를 수 mTorr 정도의 진공으로 만들고 액정을 접촉한 후 불활성 기체를 주입하면 모세관 현상 및 압력 차이에 의하여 액정이 주입됩니다.
이러한 액정 주입 공정은 액정 셀 공정에서 가장 긴 시간을 요하기 때문에 생산성 측면에서 최적 조건을 설정하는 것이 중요합니다. 액정 속의 미세한 공기 방울이 셀에 주입되어 시간이 지남에 따라, 이들끼리 결합하여 기포를 형성하면 불량이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해, 액정을 장시간 진공에 방치하여 기포를 제거하는 탈포 과정이 필요합니다. 이과정은 셀의 진공을 뽑는 과장에서 액정을 동시에 주입하여 해결하기도 합니다. 그러나 생산성 등을 고려하여 진공을 뽑는 과정과 액정을 주입하는 과정을 나누어 진행하는 것이 일반적입니다.


합착 공정
합착 공정은 TFT와 컬러 필터 기판의 패턴이 정확하게 일치하도록 접착하여 표시되도록 하는 공정입니다. TFT 기판과 컬러 필터의 Alignment 정도는 각 기판의 설계시 주어지는 Margin에 의해 결정되는데 보통 수 마이크로미터 정도의 정밀도가 요구됩니다. 두 기판의 Alignment가 주어지는 Margin을 벗어나면 빛이 새어 나오게 되어 구동시 원하는 특성을 갖지 못하므로 기판에 만들어져 있는 표시(Align mark)를 이용하여 정확하게 정렬한 후에 이것이 틀어지지 못하도록 가압착합니다.  장비의 정밀도 이외에 공정적으로 고려해야 할 사항은 기판의 미끌림인데, 보통 이를 제거하기 위해 고정시키는 Seal 제를 사용합니다. 또한 이 공정까지는 TFT 기판과 컬러 필터 기판의 배향막이 외부에 노출되어 있으므로 기판의 오염이나 입자의 유입이 일어날 수 있습니다. 이로 인한 불량 발생이 공정 수율의 큰 부분을 차지합니다. 따라서 이 공정까지의 청정도는 이후의 공정에 비해 상당히 높은 청정도가 요구되며, 공정 진행시 오염 방지를 위한 대책이 필요합니다.
셀 단위의 절단과 액정 주입을 위해서는, 합착이 완료된 기판의 Seal을 일정한 셀갭을 유지하며 경화시키는 공정이 필요합니다. 이 공정에서 갭의 정밀도가 결정됩니다. 공간적으로 불균일하면 액정 주입 후 불균일한 투과 특성이 얼룩 형태로 나타나게 됩니다. 공정 진행시 테이블의 평탄도, 가압시 상하면의 평행도, 공간적인 압력 및 온도의 균일도가 중요한 인자입니다. 액정 주입 공정에서 액정을 진공 주입할 수 있는 견고한 판넬을 만들기 위하여 온도와 압력을 가하여 실런트를 경화시키고, 두 기판 사이를 일정한 간격이 유지되도록 합니다.


봉지 공정
액정 주입이 완료된 셀의 주입구에서 액정이 흘러나오지 않게 막아주고 TFT와 컬러 필터 기판 간격을 일정하게 유지하는 공정이 봉지(End sealing) 공정입니다. 보통 액정 주입구에 자외선 경화 수지를 도포한 후에 자외선을 조사하여 주입구를 막아줍니다. 봉지 공정 후 주입구를 중심으로 잔류하고 있는 액정은 깨끗하게 세정합니다. 보통 일정한 수의 셀을 적층여 공정을 진행하는데, 셀 Gap 형성 마감 공정이므로 경화성 수지의 주입에 가해주는 압력 분포를 균일하게 유지해야 합니다. 또한, 액정과 폴리이미드 막의 자외선에 의해 변질될 수 있으므로 조사되는 부분 이외에는 자외선이 조사되지 않게 주의해야 합니다. 액정이 주입된 상태에서 주입구에 접촉이 일어나면 오염에 의한 불량이 발행할 수 있으므로 셀 이동이나 공정 진행시 외부 접촉이 일어나지 않게 주의가 필요하며, 외부에 오래 방치되지 않도록 해야 합니다.

 

 

 

 

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