일진디스플레이

Products - We produces touch screen panels(TSP) and sapphire wafers.

Sapphire - 단결정 Sapphire Polished wafer, Sapphire wafer 제조 기술

알루미나(Al₂O₃) 원료로 2,050℃ 이상에서 단결정으로 성장시킨 결정체를 사파이어라고 하며, 사파이어 단결정을 직경별로 절단, 연마하여 LED용 GaN Epi 공정에 적합하도록 만들어진 기판을 사파이어 웨이퍼라 합니다.

웨이퍼는 가공 수준에 따라 LED칩의 광효율에 영향을 미치는 핵심 소재로 TV 및 각종 모바일 기기의 BLU, 조명, 전광판, 신호등, 자동차 조명용 등에 사용되는 LED칩에 적용되고 있으며 향후에는 차세대 디스플레이로 주목받고 있는 마이크로 LED용 기판으로 용도가 확대될 것으로 전망됩니다. 마이크로 LED는 기존 LED 대비 1/50 규모로 초소형화되면서 OLED 대비 전력소모를 5분의 1 수준으로 낮춤에 따라 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등 웨어러블 디스플레이 응용 분야로 빠르게 확산될 것으로 전망됩니다.

잉곳 Ingot

사파이어 단결정이란?: 알루미늄(Al)과 산소(O)가 결합된 형태의 화합물인 알루미나(Al₂O₃)를 2,050℃ 이상의
고온용융 후 응고되는 과정에서 단결정구조로 성장된 물질입니다.

사파이어 단결정

다이아몬드 다음으로 지구상에서 가장 강한 소재: 사파이어 단결정은 다이아몬드 다음으로 지구상에서 가장 강한 경도를 지닌 소재로, 내마모성,
내식성이 석영과 비교해 약 10배 높고, 절연 특성 및 광학성 투과성이 우수합니다.

Physical Properties	Value
Crystal structure	Hexagonal system (rhombohedral)
Unit cell dimension	a = 4.758 Å , c = 12.991 Å
Density	3.98g/cm³
Hardness	9 mohs, 1,525-2,000 Knoop
Tensile strength	400MPa
Flexural strength	2,500~4,000 MPa

Thermal Properties	Value
Thermal conductivity (at 300K)	23.1 W/m·K (perpendicular to c-axis) / 25.2 W/m·K (parallel to c-axis)
Specific heat	105 J/kg·K at 91K / 761 J/kg·K at 291K
Thermal coefficient of linear expansion (at 323K)	6.66 x 10^-6/K(parallel to optical axis) 5.00 x 10^-6 /K (perpendicular to optical axis)
Melting point	2,050 °C
Boiling point	2,980 °C

사파이어 단결정 성장공법 비교: Advanced Kyropoulos 성장공법 : 러시아에서 개발된 Kyropoulos 성장공법에서
일진디스플레이의 자체 연구개발을 통해 챔버 및 단열재 구조를 개선한 신(新) 공법입니다.

성장공법		VHGF	HEM	Kyropoulos	Advanced Kyropoulos
잉곳 크기		2~6인치	2~8인치	2~8인치	2~8인치
잉곳품질	품질	보통	보통	우수	우수
	기포	보통	보통	보통	적음
	리니지	보통	나쁨	보통	우수
	결정성	우수	보통	우수	우수
단열성		우수	우수	낮음	우수
소비전력		낮음	낮음	높음	낮음
작업공수		보통	보통	많음	적음
유지비		보통	높음	높음	낮음
생산성		보통	우수	보통	우수
제조원가		보통	보통	보통	우수

제품 사양

Property	Unit	4＂	6＂
Diameter	mm	100.05±0.02	150.05±0.05
Orientation	-	c-plane (0001), a-plane (11-20) r-plane (1-102), m-plane(1-100)
Orientation Tilt Tolerance	Degree	0±0.05	0±0.05
Flat Length	mm	Flat 30.7±0.5 or Notch	Flat 25~50±1.0 or Notch
Usable Length		Max 220	Max 200
Surface Finish	mm	As Cored Fine Ground
Crystal Quality	-	No Grain Boundaries, Twins, Lineages, and Crack
Picture	-

웨이퍼 (LED)

단결정 사파이어 웨이퍼

사파이어 웨이퍼(Sapphire Wafer)는 요구되는 직경 및 방위에 따라 단결정 Boule을 Coring하여 잉곳(Ingot)을 취출한 후, 다이아몬드 와이어(Diamond Wire)를 사용하여 기판의 형태로 절단을 진행합니다. As-Cut 기판은 Edge와 Lapping 공정을 거치면서 기판의 형상을 균일화시키고 열처리 공정을 통해 표면 Stress를 제거하여 휨(BOW)현상을 제어 합니다. 이후 Polishing 연마하여 표면 조도를 0.2nm 수준으로 맞춰 LED용 GaN Epi 공정에 적합하도록 제작된 기판입니다.

다이아몬드 다음으로 단단한 물질 내마모성, 내식성, 절연 특성 및 투과율 우수

Property		비고
Mohs	9	다이아몬드 다음으로 단단한 물질로 Scratch에 대한 내성이 강합니다.
Thermal Conductivity	25.2W/mㆍK	세라믹 재료 중에서는 금속과 비슷한 열전도 특성을 가지고 있으며, 고온, 저온 극한 환경에서도 변화가 적습니다.
Transmittance	85%	고른 파장대에서 우수한 투과율을 가지고 있습니다.

고온 공정에서도 휨 없는, 고평탄도 제작을 위한 최적 조건 설계: Lapping 공정에서 고평탄도 사파이어 웨이퍼 제작을 위해 양면 설비의 상하 정반 회전비 최적 조건을 설계하였으며 기판의 균일 가공을
통해 동심원 형태의 형상을 가집니다. 이러한 기판은 고온 환경에서 진행되는 Epi 공정에서 불균일하게 휘는 현상을 최소화시킵니다.

CMP공정은 Nano Silica Slurry를 적용한 Polishing 연마를 진행하여 기판의 표면 조도를 0.2nm수준으로 만듭니다.

제품 사양

Sapphire SSP(Single Side Polished) Wafer / Sapphire DSP(Double Side Polished) Wafer

	NO	Parameters	Unit	2＂(50.8mm)	4＂(100.0mm)	6＂(150.0mm)
공통사양	1	Surface Orientation	-	C-plane (0001) off-set
	1-1	Off Angle to M-axis	degree(˚)	0.20° ± 0.05°	0.20° ± 0.05°	0.20° ± 0.05°
	1-2	Off Angle to A-axis	degree(˚)	0.00° ± 0.10°	0.00° ± 0.10°	0.00° ± 0.10°
	2	Flat or Notch Orientation	degree(˚)	A-plane(11-20) _ 0 ± 0.20
	3	Thickness	um	430 ± 10	660 ± 10	1,300 ± 10
	4	TTV / LTV	um	≤ 4/2	≤ 5 / ≤ 2	≤ 10/2
	5	Roughness(Ra)-Front Side	nm	≤ 0.2	≤ 0.2	≤ 0.2
SSP	6	BOW	um	-6 ~ 0	-10 ~ 0	-10 ~ 0
SSP	7	Roughness(Ra)-Back Side	um	0.6 ~ 1.2	0.6 ~ 1.2	0.6 ~ 1.2
DSP	8	BOW	um	± 5	± 10	± 10
DSP	9	Roughness(Ra)-Back Side	nm	≤ 0.2	≤ 0.2	≤ 0.2

2~6 “SSP 적용제품(Lightning/Backlight unit/Automative), 2~6 “DSP 적용제품(Flash LED/LED)

웨이퍼(Micro-LED)

차세대 디스플레이 소자 Micro-LED

디스플레이(Display) 사업분야에서, 기존의 LCD나 LED 대비 ① 소모전력, ② Color Gamut, ③ Brightness, ④ Contrast, ⑤ Life-time 및 내구성에서 우수한 특성을 갖는 LED 소자가 그 칩의 크기(Chip Size)를 100um 이하로 구현함으로써 차세대 디스플레이 소자로 대두되고 있습니다. 특히, 이러한 Micro-LED를 TFT Back Plane에 실장시킴으로써 플렉시블 디스플레이, 특히, AR, VR 등의 웨어러블 디스플레이 및 의료기기 등 광범위하게 사용될 것으로 기대됩니다.

기존 LED 와 ㎛ LED 비교 사진

Micro-LED 애플리케이션에 요구되는 사파이어 기판

이러한 Micro-LED 디스플레이에서는 사파이어가 갖는 결함이 Chip 수율에 크게 영향을 미치기 때문에 사파이어 기판의 물리적, 특성적 고사양이 요구될 것으로 예상됩니다. 이에 당사는 그동안의 업력(業力)을 바탕으로 세계최고 품질의 잉곳과 웨이퍼 생산을 통해 고객만족을 최우선으로 하는 품질 우위를 목표로 국내외 유수의 고객과, 차세대 디스플레이 소재 개발에 매진하고 있습니다.

Property	Parameters	Unit	6"(150.0mm)
평탄도 특성	TTV / LTV	um	≤ 4 / ≤ 2
평탄도 특성	BOW / Warp	um	-6 ~ 0 / ≤ 7
외관 특성	Chip, Crack, Pore	-	None
표면 특성	Particle, Stain, Scratch	-	None

Window/Lens

단결정 사파이어 윈도우 (Sapphire Window): 사파이어 윈도우는 단결정 Boule을 원통형 Coring을 하거나 Brick 형태의 잉곳(Ingot)으로 취출한 후, 다이아몬드 와이어(Diamond Wire)를 사용하여 기판의 형태로 절단을 진행합니다. 이후 형상 가공 및 양면 Polishing을 진행하여 각 애플리케이션 형태 및 크기에 맞게 제작합니다.

Property			Unit	Design Preference for Window Application	Sapphire	Tempered Glass
Mechanical Property	Formula		-	-	Al₂O₃	SiO₂
	Density		g/㎤	Weight Lightening	3.98	2.42
	Vickers			Anti Scratch	1,940 ~ 2,200	534 ~ 649
	Tounghness		MPa√m	Endurance	2.3	0.7
	Flexural Strength		MPa	Endurance	1,540	673
	Young’s Modulus		GPa		345	72
	Thickness		mm	Slim	0.26	0.4
	Contact Angle		˚	Wettabilty	100 ~ 110	50 ~ 60
Electrical Property	Dielectric Constant		-	Sensitivity	9.3 ~ 11.5	7.24
Optical Property	Refractive Index		-	Outdoor Visibility	1.65	1.5
	Transm- ittance	Bare	%	Visibility	85%	92%
	Transm- ittance	AR Coated	%	Visibility	91%	-

공정 간소화, 빠른 생산 속도로 다양한 윈도우(Window) 제품 제조 고온 열처리로 기판 강도 우수

당사 윈도우 기판은 공정이 간소화된 양면 Polishing 기술을 적용하여 생산 속도가 우수하여 다양한 형태의 윈도우 제품을 제조하는데 최적화되어 있습니다. 또한 LED용 Silica Slurry로 표면을 Final Polishing 진행하여 표면 조도 및 스크래치(Scratch) 수준이 LED 제품과 동등합니다. 사파이어 재질 특성상 외부 충격에 쉽게 깨지는 특성이 있지만 당사에서는 고온 열처리를 진행하여 기판의 강도 및 충격 파손에 강합니다.

Sapphire Window 제품 특징 - 열처리 설비, Colloidal silica

사파이어 윈도우 제품 사양

No	Parameters	Unit	Cover Glass	Lens
1	Thickness	um	≥ 500 ± 20	≥ 300 ± 20
2	TV5	um	≤ 20	≤ 5
3	Surface Roughness(Ra)	nm	≤ 0.5	≤ 0.5
4	Edge Bevel	um	Customize
5	Surface shape	-
6	Surface Round	-
7	Diameter	mm
8	Step Thickness	um

Smart Watch 적용제품, CAMERA LENSE 적용제품(Smart phone camera lens)

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