[본문스크랩] Cell 부품 - glass 기판의 특성

 러브오브시베리아 | 로빙화
 http://blog.naver.com/go9901273/140013725519

1)GLASS 기판

액정 Display에 사용되는 Glass 기판은 Display의 성능과 수명에 영향을 주므로 일반 Glass와는 다른 성능과 특성이 요구된다. 기판용 판 Glass 제조에는 여러 가지 제법이 있으며, 예를들면 Float법, Down Draw법, Fusion(down draw)법 등이 있다. 이중 Float 법이 가장 많이 사용되고 있는 방법으로 제조상 광폭의 판 Glass 제조가 용이하고, 양산성이 높은 장점이 있다.

그림1. Float법

또한 판 Glass의 화학 조성에따라 Soda lime Glass, 중성 Borosilicate Glass, 무 Alkali Glass 등으로 나눌 수 있다. 표 1에 Glass 조성과 특성을 나타내었다.

Glass 종류		Soda lime Glass(AS)	중성 Borosilicate Glass(AX)	무 Alkali Glass
				AN	용융석영
화학 조성 (wt %)	SiO2 Al2O3 B2O3 RO R3O	72.5 2.0 - 12.0 13.5	72.0 5.0 9.0 7.0 7.0	56.0 15.0 2.0 27.0 -	99.9以上 30ppm - - 2ppm
열팽창율(/℃)50-200℃ 왜점(℃) 비중(g/㎠) Youngs 율(㎏/㎟) 탄성강도(㎏/㎟) 굴절율 내열충격(Δ℃) 수접촉각(degree)		8×10-6 510 2.49 7,300 670 1.52 85 6.7	5×10-6 530 2.41 7,100 550 1.50 130 14.4	4×10-6 660 2.78 8,900 690 1.56 140 29.5	0.5×10-6 1,070 2.20 743,000 700 1.45 1,000 -

* AS,AX,AN : 욱초자제품 용융석영 : 일본석영제품

표1. Glass 조성과 특성

Glass 종류	Akali 용출량 Na2O(㎍/㎠)
Soda lime Glass Soda lime Glass SiO2 Coat(CVD) Soda lime Glass SiO2 Coat(CLD) Soda lime Glass SiO2 Coat(증착) 중성 Borosilicate Glass 무 Akali Glass	0.08-1.1 0.05-0.15 0.05-0.2 0.2-0.5 0.15-0.2 <0.05

표2. Glass 종류에 따른 Akali ion 용출량

일반적으로 단순 Matrix 구동방식(TN,STN) LCD에는 Soda lime Glass가 사용되며, Active Matrix 구동방식(TFT) LCD에는 무 Akali Glass와 Borosilicate Glass가 사용된다. Soda lime Glass 기판은 Akali ion을 많이 함유하고 있어, 용출되기 쉽고, 박막의 접착 강도 저하와 표시 열화를 일으키기 때문에 Glass 표면에 SiO_2,SiN, TiO 등의 막을 형성시켜 Akali ion의 용출을 방지하고 있다. 한편, Borosilicate Glass 기판과 무 Akali Glass 기판은 Akali ion의 용출이 거의 없기 때문에 표시 열화와 Active 소자의 기능 저하를 방지할 수 있다. 또 열팽창 계수가 비교적 적기 때문에 고온처리로 인한 Size 변화가 적고, Active 소자 형성시의 고온에서도 잘 견딜수 있다. 이 Borosilicate Glass 기판과 무 Akali Glass 기판은 Soda lime Glass에 비해 흰색(백색)을 띠기 때문에 백판 Glass라고 불린다. 이와 같이 색이 틀리는 이유도 화학적 조성이 틀리는 것에 기인한다. Glass기판의 품질은 표시 Mode, 표시 정밀도에 의해 표시품질에 민감하게 반영되고, 또 소자 제조공정에 영향을 준다. 아래에 Glass기판에 요구되는 특성 및 품질과 그 현상에 대해 서술한다.

①두께 
현재 사용중인 Glass는 1.1mm, 0.7mm 등이 주류를 이루고 있으며, 최근 통신기기용으로 0.5, 0.4mm 등이 사용되고 있다. 이러한 현상은 LCD 소자의 무게 및 부피(두께)에 직접적인 영향을 주기 때문에 계속적으로 더 얇은 Glass를 사용하려는 경향에서 나타난다.

②외형 크기 
판 Glass는 액정 Display 제조 Line에 따라 각각 다른 size의 Glass를 사용하게 된다. Cost Down 및 Notebook Computer용의 LCD를 만들면서 점차 큰 Size의 기판이 사용되어 지고 있다.

③표면 상태 
Glass의 표면 상태는 LCD Cell의 특성에 큰 영향을 주는 Cell Gap을 변화시킬 수 있기 때문에 매우 중요한 관리대상 중 하나이다. 특히 기판 size가 커질수록 기판 전면에 걸친 표면상태의 균일성은 큰 문제로 대두된다. Glass기판 표면의 요철은 다음의 3가지 개념으로 나누어 생각할 수 있다.

a. 표면조도(Roughness) 
표면 Roughness는 1∼2mm 이하의 범위에서 반복되어 나타나는 요철을 말하는 것으로 막의 특성, 액정의 배향, Pattern Edge의 끊김 등에 영향을 주는 Micro한 요철이다.

b. 물결침(Waveness) 
보통 5∼20mm의 주기를 갖고 있으며, Cell Gap 변화로 얼룩이나 색차 등의 불량을 유발할 가능성이 있다.

c. 휘어짐 
보통 기판 내에 1∼2개소 정도 나타나는 요철로 제조 공정중에서 Plate에 기판이 잘 흡착되지 않는 등의 불량을 유발한다.

④ 열적 특성

a. 내열성 
Glass 기판이 견뎌내는 최고 온도는 일반적으로 왜점온도(점도 10^14.5에 해당)이다. 일반적으로 사용되는 Soda lime Glass는 보통 TN 또는 STN 등의 제조 공정에 대해 충분한 내열성이 있다. TFT-LCD와 같은 Active Matrix를 사용하는 경우 막중에 Alkali계의 불순물이 없어야 하기 때문에 무 Alkali Glass를 사용한다.

b. 내열 충격성 
Glass는 제조상의 필요에 따라 높은 온도를 지나게 되는데 이때 갑작스러운 온도의 변화에 대해 Glass가 어느 정도 견디는가 에 대한 내용이다.

c. 열 신축성 
Glass는 서서히 냉각한 것이라도 비평형 상태의 고점성 액체이고, 다시 가열 처리에 의해, 일반적으로 5-15㎛/100㎜ 정도 수축한다. AM LCD의 경우 미세한 Pattern을 수회 Overlap하기 때문에, 단순 Matrix LCD에 비해 수축 허용량이 매우작다.

d. 열 팽창율 
Glass의 열 팽창율은 Glass 위에 부착되는 여러 가지 막과의 접촉 상태 유지를 위해 잘 조절되어야 할 특성이다.

⑤ 화학적 내구성 
LCD 제조공정에는 염산, 불산 및 Alkali성 등의 약품이 사용되기 때문에 이러한 약품에 대한 각 공정에서의 내구성을 사전에 확인해야 한다.

⑥ Glass 표면의 청결도 
LCD는 제조 공정을 통해 여러가지 막이 형성되게 되는데 이때 기판 표면의 청결도는 막의 부착력 등에 크게 영향을 주게 된다. 따라서 기판 표면의 청결한 상태를 평가하기 위한 방법이 필요하다. 이러한 방법으로는 기판표면의 접촉각 측정, 호기상법등이 있다.