디스플레이 분야에 스마트 팩토리란 작업 자동화 뿐만 아니라 기존의 공정관리, 이동설비, 공정이상, 결함 분류 등에 AI/BIG DATA 기술을 이용한 보다 효율적인 디스플레이 제조를 의미한다. 과거 디스플레이 제조 과정에서 불량이 나오면 결함 분류, 공정 이상에 대한 대처가 시시각각 달랐기 때문에 이에 대한 많은 시간 소모가 발생했었다. 하지만 디스플레이 제조 분야는 고도화된 공정 장비를 이용해야 하고 불량 원인을 신속하게 파악해 수율을 올리는 것이 디스플레이 제조 산업의 경쟁력이다. 본 논문에는 스마트 팩토리 AI/BIG DATA 기술을 디스플레이 제조에 접목한 사례들에 대해 정리해 보고 기존 방법 대비 어떤 장점이 도출 되어질 수 있는지에 대해 처음으로 분석해 보고자 한다. 이를 통해 향후 AI/BIG DATA를 이용한 디스플레이 제조 분야에 보다 향상된 스마트 팩토리 개발을 위한 사전지식으로 활용하고자 한다.
본 논문에서는 액정 디스플레이 산업에서 발생하는 공정별 유해요인 및 연구동향에 대해 조사하였다. 액정 디스플레이는 컴퓨터, 텔레비전, 태블릿, 스마트폰 등에서 사용되는 주요 디스플레이 기술로, 빠른 응답속도와 저전력 운영, 높은 해상도 등을 제공한다. 액정 디스플레이 제조에서 중요한 역할을 하는 액정 배향 기술은 러빙 천을 사용하는 물리적 배향법과 같은 기존 방법의 단점을 극복하기 위해 비접촉식 액정 배향법과 같은 연구가 진행 중이다. 액정 디스플레이 제조과정은 TFT, 컬러필터, 액정, 모듈 단계로 이루어져 있으며 이 과정에서 사용되는 다양한 화학물질은 작업자에게 노출 될 수 있다. 그러므로 유해요인의 관리와 분석, 공정의 개선, 그리고 화학 물질 사용 최소화와 같은 기술에 대한 연구가 중요하다. 최근에는 비접촉식 액정 배향법 및 박막 제작 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이며, 소자 오염 및 배향 공정 등에서 발생하는 유해요인을 최소화하기 위한 노력이 계속되고 있다.
최근 휴대폰용 LCD, 컴퓨터용 TFT LCD, 가정용 PDP 등 평판 디스플레이 산업의 발달에 힘입어 평판 디스플레이 장치의 구동 칩 실장 부품인 TCP(tape carrier package), COF(chip on film) 제조 산업 또한 발전하고 있다. 이들 TCP, COF는 디스플레이 장치의 경박화에 따라 보다 가는 선폭의 회로가 요구되어지는데 이를 위해 회로를 구성하는 기본소재로 얇은 두께의 동박이 사용된다. 회로기판용 동박으로는 압연동박과 전해동박이 함께 사용되어 왔으나 박막의 제조가 어려운 압연동박의 단점과 면에 수직한 주상정 조직이 발달해 있어 일반 압연 동박에 비해 접착력이 뛰어나며 전류밀도 또는 티타늄 음극 드럼 회전 속도를 조절하여 두게 조절이 용이한 전해동박의 장점으로 인해 현재 압연동박의 전해동박으로의 대체가 증가하고 있다. 전해동박의 제조공정은 크게 제박 공정과 후처리 공정으로 나눌 수 있다. 전해동박은 먼저 드럼형태의 티타늄 음극과 불용성 납 양극으로 이루어진 제박기에 고 전류를 가하여 황산구리 용액 중 구리를 티타늄 음극에 석출시킴으로서 구리 원박을 제조한 후 접착력 향상을 위한 노듈 형성, 방식, 방청, 내열성 향상 등을 위한 여러 개의 단위 셀 조합으로 이루어진 후처리 공정을 거쳐 제조된다.
정보기술의 디자인 트렌드는 시대에 따라 빠르게 변해왔으며, 최근의 정보 디스플레이의 디자인 트렌드는 베젤리스 디스플레이가 대세이다. 베젤리스 또는 에지리스 디스플레이는 휴대폰 디스플레이의 새로운 트렌드로 부상하고 있다. 본 논문에서는 이른바 베젤리스 디스플레이라고 불리는 기기 면적 대비 높은 화면 비율을 갖는 터치패널 디스플레이의 조립 공정에 적합한 차광 테이프를 개발하였다. 차광 테이프는 자외선 경화형 아크릴계 감압성 점착제를 PET 필름 위에 롤투롤 공정으로 코팅하여 제조하였다. 자외선 경화형 감압성 점착제는 톨루엔을 전혀 사용하지 않는 친환경적인 제조 방법으로 합성되었다. 제조된 차광 테이프의 점착력은 자동화된 인장시험기로 분석하였으며, 형상유지 특성인 칙소성은 주사 전자 현미경으로 분석하였다. 그 결과 제조된 차광 테이프는 터치패널 디스플레이의 조립 공정에 적합한 높은 점착력과 우수한 칙소성을 나타내었다. 이러한 기능성 차광 테이프의 개발은 그 동안 차광 테이프의 칙소성 부족으로 인하여 야기되었던 터치 패널 디스플레이 조립 공정의 생산성향상 및 품질안정성 향상에 기여할 것으로 기대된다.
반도체 및 디스플레이 소자를 생산 하기 위하여 다양하고 많은 공정 기술이 사용 되며 그 중에서 플라즈마를 이용하는 제조공정이 차지 하는 부분은 상당한 부분을 차지 하고 있습니다. 전체 반도체 공정 중 48%가 진공공정이며, 진공공정 중 68% 이상이 플라즈마를 이용하고 있으며, 식각과 증착 장비 뿐만 아니라 세정과 이온증착 에 이르기 까지 다양하며 앞으로도 더욱 범위가 늘어 날 것으로 보입니다. 이러한 플라즈마를 이용한 제조 공정들은 제품의 생산성을 향상 하기 위하여 오염제어 기술을 비롯한 공정관리기술 그리고 고기능 센서기술을 이용한 공정 모니터링 및 제어 기술에 이르기 까지 다양한 기술들을 필요로 합니다. 플라즈마를 이용한 제조 장비는 RF파워모듈, 진공제어모듈, 공정가스제어모듈, 웨이퍼 및 글래스의 반송장치, 그리고 온도제어 모듈과 같이 다양한 장치의 집합체라 할 수 있습니다. 플라즈마의 생성과 이를 제어 하기 위한 기술은 제조장비의 국산화를 위한 부단한 노력의 결실로 많은 부분 기술이 축적되어 왔고 성과를 거두고 있습니다. 그러나 고기능 모니터링 센서 기술 개발은 그 동안 활발 하게 이루어져 오고 있지 않았으며 대부분 외산 기술에 의존해 왔습니다. 세계 반도체 시장은 현재 300 mm 웨이퍼 가공에서, 추후 450 mm 시장으로 패러다임이 변화될 예정이며, 미세화 공정이 더욱 진행 됨에 따라 반도체 제조사들의 관심사가 "성능 중심의 반도체 제조기술"로부터 "오류 최소를 통한 생산성 향상"에 더욱 주목 하고 있습니다. 공정미세화 및 웨이퍼 대구경화로 인해 실시간 복합 센서를 이용한 데이터 처리 알고리즘 및 자동화 소프트웨어의 기능이 탑재된 장비를 요구하고 있습니다. 주식회사 레인보우 코퍼레이션은 플라즈마 Chemistry상태를 정성 분석 가능한 OES (Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 EPD System을 상용화 하여 고객사에 공급 중이며, 플라즈마의 광 신호를 실시간으로 고속 계측함과 동시에 최적화된 알고리즘을 이용하여 플라즈마의 이상 상태를 감지하며 이를 통하여 제조 공정 및 장비의 개선을 가능하게 하여 고객 제품의 생산성을 향상 하도록 하는 기술을 개발 하고 있습니다. 본 심포지엄에서는 주식회사 레인보우 코퍼레이션이 개발 중인 "실시간 고속 플라즈마 광 모니터링 기술" 의 개념을 소개하고, 제품의 응용 범위와 응용 방법에 대하여 설명을 하고자 합니다.
차세대 대화면 평판 디스플레이에서 가장 주목을 받고 있는 디스플레이 소자는 PDP라고 할 수 있다. PDP 패널 제조 공정 기술에서 난해한 공정 중 하나인 투명 유전체 제조 공정은 현재까지 인쇄법에 의한 연구가 주로 진행되어 왔다. 그러나 인쇄법은 여러 번의 인쇄와 건조, 소성이 반복되어야 함으로써 유전체 제조에 있어서 복잡한 제조 공정이므로 대폭 단순화할 필요가 있다. 이에 대한 해결책으로서 제시된 것이 tape casting을 이용한 건식 공정이다. 본 연구에서는 tape casting용 slurry에 포함되는 유기물인 binder, plasticizer, solvent의 변화에 따른 dry film의 특성 및 소성 조건에 따른 유전체 특성에 관하여 조사하였다. PbO-SiO$_2$-B$_2$O$_3$계 유리 분말과 유기 vehicle을 ball mill을 이용하여 분산, 혼합하여 tape casting용 slurry를 제조하고, 이 slurry를 doctor blade법으로 tape를 제조하고 건조한 후 유리기판에 transfer한 후 소성하였다. Slurry의 조건과 소성 조건에 따른 투광성, 표면 조도 및 단면의 미세구조 등 투명 유전체의 특성을 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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