KR0166596B1

KR0166596B1 - 액정표시판넬의 제조방법

Info

Publication number: KR0166596B1
Application number: KR1019920020306A
Authority: KR
Inventors: 정성은
Original assignee: 박경팔; 삼성전관주식회사
Priority date: 1992-10-31
Filing date: 1992-10-31
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR940009716A

Abstract

본 발명은 투명전극이 형성된 두장의 기판사이에 액정을 주입하여 구성되는 액정표시 판넬에 있어서, 한쪽 기판의 투명전극 위에 코팅된 액정배향막 상부에 유기고분자와 글라스 스페이서의 혼합스페이서를 코팅한 후 혼합스페이서 위치를 패턴닝한 포토마스크를 사용하여 노광한후 비노광 부위를 에칭하고 경화시켜 혼합스페이서를 고정함으로써 액정판넬 간격을 정확하게 조절하는 것으로 판넬면적 1mm²당 글라스 스페이서를 적어도 15-20개 정도 존재하도록 혼합하여 판넬 두께조절 및 외부충격으로부터의 충격을 줄일 수 있다.

Description

액정표시판넬의 제조방법

제1도는 본 발명 실시예에서 사용한 스페이서를 판넬기판에 새겨넣기 위한 포지형 포토마스크의 개략도.

제2도는 본 발명에 따라 만들어진 액정판넬의 구조단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 유리기판 2,2' : 투명전극

3 : 쇼트방지제 4,4' : 액정배향막

5 : 액정 6 : 글라스 스페이서

7 : 감광성 유기고분자 스페이서 8 : 실란트

본 발명은 TNLC(twist nematic liquid crystal), STN(super twist nematic) 또는 FLC(ferroelectric liquid crystal) 등의 액정을 이용하여 판넬을 제작함에 있어 그 셀간격을 정확하게 유지할 수 있고, 그 편차도 매우 적은 액정셀 조절방법 및 이를 이용하여 우수한 액정표시 판넬을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 액정판넬 표시장치들이 컴퓨터, 사무자동화 기기(OA) 등의 디스플레이 그리고 TV 등의 표시장치에로 그 이용이 확대됨에 따라 그 요구특성이 점차 대형화, 고정세화등으로 변화하고 있어, 종래의 손목시계나 전자계산기처럼 표시용량이 적고 판넬 사이즈가 작은 경우에 조절이 비교적 간단했던 셀갭 조절이 매우 중요하게 되었다. 즉, 셀갭 조절이 정밀하지 못한 경우 그 두께 편차에 따라 판넬의 전기-광학 특성이 달라지게 되므로 고정세화질을 구현할 수 없는 것이다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 여러 가지 아이디어들이 나와 있으며 현재 많이 사용하는 방법은 글라스, 알루미나 또는 플라스틱 스페이서를 균일 분산시켜 사용하는 방법이다. 그러나, 고정세가 요구됨에 따라 플라스틱 스페이서보다는 평균 입도분포가 좋은 글라스 스페이서를 주로 사용하고 있다. 또한, 상하기판을 고정할 목적으로 접착제가 코팅된 스페이서를 사용하는 경우도 있는데, 이 기술은 압축이나 인장 등의 외부 충격에는 매우 강하나 스페이서나 접착제가 화소위에 흣뿌려지는 것을 막을 수 없고, 글라스 스페이서 자체가 투명전극을 상하게하여 전기 쇼트(short)를 발생하게 하는 문제점이 있다. 이 경우 이 요철부분을 제거하여 평활도를 높이기 위해 각종 에천트(etchant)를 사용하여 표면 요철을 없애주고 있다.(일개평 2-216126).

그러나, 이 경우에도 고정세의 요구에 따른 균일분산이 문제가 된다. 특히 셀갭이 2㎛ 이하인 경우 이들 작은 스페이서 입자들은 그들끼리 서로 뭉치려고 하기 때문에 분산이 매우 큰 문제가 되며 설령 분산을 시켰다하더라도 시간이 지남에따라 다시 뭉치려고하기 때문에 표시특성이 점점 나빠지게 된다.

일본 공개특허소 62-280721에는 액정판넬이 대형화되고 셀간격이 보다 좁아짐에 따라 전극저항에 의한 신호전압 감쇄가 중요한 문제가 된다고 생각하여 저저항 도전성 버스라인(bus-bar)을 투명전극(ITO)위에 코팅하고 셀갭 조절을 위하여 이 저저항 버스라인 위에 감광성 유기고분자막을 원하는 두께만큼 코팅하여 포토마스크에 의해 노광후 나머지 부분을 제거하여 원하는 셀 두께를 만드는 방법을 제안하였다. 그러나, 이 방법은 1mm 단위로 투명전극을 에칭하였기 때문에 1mm²당 스페이서가 1∼4개 정도여서 기존의 1mm²당 15∼20개 정도보다 훨씬 작아 외부로부터의 충격에 쉽게 판넬이 손상될 우려가 있다. 또한, 정보량이 증가할 경우 전극 ITO의 폭이 100∼200㎛ 정도로 매우 좁아지게 되는데, 이 경우 ITO위에 저저항 전극막을 입히고 그 위에 다시 감광성 유기막을 입히는 것은 매우 어려운 작업이다.

이에 반하여 일특개평 3-182718에는 강유전성 액정처럼 매우 얇은 셀갭을 조절하기 위하여 배향막이 도포된 한쪽 기판위에 감광성 폴리이미드(photoresist polyimide)를 소정의 두께(2㎛)로 코팅해서 포토마스크(photo-mask)로 화소부분을 피하면서 원주상의 스페이서를 형성시키고 나머지 부분은 디벨로핑(developing)해내는 방법을 고안했다. 그러나 이 경우 유기막만에 의한 스페이서이므로 외부충격에 약한 것이 문제가 되며 또한, 배향막 재료인 폴리이미드를 그 위에 코팅하는데 이 경우 이 배향막의 포스트베이킹(postbaking)온도가 보통 280℃정도로 스페이서로 사용한 감광성 폴리이미드의 포스트베이킹 온도(230℃) 보다 지나치게 높아 분해될 위험이 있다. 또한, 배향막을 코팅할 때 스페이서에 의해 방해를 받아 스페이서 주위와 화소전극사이에 배향막의 두께차가 발행하여 판넬의 전기광학 특성이 달라지게 된다. 이와 비슷한 방법으로 훽스트-저팬(Hoechst-Japan)에서는 기판 글라스를 에칭하므로써 화소주위에 주상의 글라스를 잔류시켜 스페이서로서 기능을 하도록 하는 수법을 고안했다(NIKKEI MECHANICAL 1991.10.14).

이 경우 스페이서가 글라스이므로 감광성 폴리이미드에서처럼 충격문제는 없으나 화소부분을 피하면서 글라스 표면을 선택적으로 균일하게 에칭하는 것은 대단히 어려운 문제이다.

본 발명은 기존의 글라스 스페이서에 의한 랜덤(random) 분산에 따른 화소전극의 손상을 방지하고, 화소이외의 지역에 정확하게 스페이서의 위치를 설계하여 상하 기판을 고착시키며, 또한 외부충격에 의한 손상을 최소화하면서 셀갭을 매우 정밀하게 조절할 수 있는 방법에 관한 것이다.

이같은 목표를 달성하기 위하여 본 발명은 투명전극이 형성된 두장의 유리기판 사이에 액정을 주입하여 구성되는 액정판넬에 있어서, 감광성 유기고분자와 글라스 스페이서를 혼합한 것을 스페이서로 사용함을 특징으로 한다.

본 발명에서 감광성 유기고분자는 특별히 한정되는 것은 아니나 바람직하기로는 폴리이미드 및 폴리아크릴레이트를 들 수 있고, 이때 유기고분자와 글라스 스페이서의 혼합비율은 판넬면적 1mm²당 글라스 스페이서가 15∼20개 정도 되도록 감광성 유기고분자중의 고형성분과 글라스 스페이서의 무게비를 조정하여 혼합한다. 더욱 좋기로는 각 화소주위의 혼합스페이서 1개당 3-4개의 글라스 스페이서가 들어가도록 혼합비를 조절하고 균일하게 혼합하는 것이 좋다.

본 발명에서는 유기고분자와 글라스 스페이서의 혼합물 스페이서를 투명전극을 피하여 전극과 전극사이의 전극이외의 부분에 오도록하는 것이 중요하며, 스페이서 혼합물의 설치를 위한 코팅은 기판의 투명전극위에 액정배향막으로 사용되는 유기막을 코팅하여 포스트베이킹한 후 그 위에 코팅하거나 포스트 베이킹한 배향막을 러빙(rubbing) 공정을 실시한 후 코팅되는 배향막으로 사용된 유기막을 완전 경화시킨 후 그 위에 코팅하는 것이 또한 중요하다.

첨부한 제1,2도를 참조하여 본 발명을 좀더 상술하면, 먼저 투명전극(2,2')이 형성된 판넬을 구성하는 두 장의 유리기판(1,1')에 액정배향막으로 사용하는 폴리이미드 등의 유기배향막(4,4')을 코팅하여 1000Å 이하의 두께로 조절한 후 프리 및 포스트 베이킹하여 완전 경화시킨 다음, 그중 한쪽 유리기판(1')에 미리 준비한 스페이서 혼합물을 스핀코팅(spin coating)에 의하여 원하는 두께만큼 코팅한다. 그후 스페이서 위치를 패턴닝(patterning)한 제1도에 도시한 포토마스크를 붙이고 노광처리후 스페이서 이외의 혼합물을 벗겨낸 다음 포스트 베이킹하여 스페이서(6,7)를 고정시킨다. 스페이서가 형성된 이 유리기판(1')과 반대쪽 유리기판(1)을 러빙처리한 후 두 기판을 부착하기 위하여 형성된 전극(2,2') 주위의 가장 바깥쪽 스페이서 밖으로 실런트(sealant)(8)를 바른 후 두 유리기판(1,1')을 프레스에 의하여 압착하여 부착시킨다. 이때 반대쪽 유리기판(1) 투명전극(2)위에는 필요에 따라 바람직하게 통상의 쇼트 방지제(3)를 도포할 수 있다.

이와 같이 하여 수득하는 본 발명의 액정 표시 판넬은 글라스 스페이서(6)와 감광성 유기고분자막 스페이서(7)가 서로 혼합되어 있어 외부로부터의 물리적 충격에 충분히 견디며 전극기판 이외의 지역에 스페이서가 있어 스페이서에 의한 화소파괴를 일으키지 않으며 또한 원하는 두께비로 글라스 스페이서의 선택과 코팅두께를 조절하므로써 원하는 셀 두께를 정확히 조절할 수 있다.

더구나, 정보용량의 증가로 전극수가 매우 많이 증가하더라도 전극과 전극사이의 전극이외의 부분에 정확히 스페이서를 원하는 만큼 넣을 수 있기 때문에 외부로부터의 충격을 이에 의하여 조절할 수 있다.

이하에 본 발명을 실시예를 통하여 좀 더 상세히 설명한다.

[실시예 1]

에틸셀로솔브 아세테이트(ethyl cellosolve acetate)에 녹아있는 네가티브 타이프 감광성 아크릴레이트(제일합섬 제공)를 고형성분과 용매비를 조절하여 25중량%의 용액으로한 감광성 아크릴레이트 용액을 만든다. 여기에 2㎛의 글라스 스페이서(촉매화성 제품; Shinshiku sw1. 2)를 위 용액의 고형성분 대비 1.2중량% 섞어 매우 균일하게 혼합한다. 제1도와 같이 투명전극을 400㎛ 주기로 전극간 간격을 50㎛로 패턴닝한 유리기판에 배향막으로 폴리이미드(Nissan chemical; RN 713)을 400∼800Å 두께로 균일하게 코팅한 후 250℃에서 1시간 경화시킨다. 이렇게 만들어진 유리기판중 한면에 위에서 제조준비한 스페이서 혼합물을 스핀코터로 RPM 2000∼4000속도로 코팅하되 코팅두께 2㎛로 조절한다. 이를 다시 85℃에서 5분간 프리큐어(pre-cure)하여 1차로 용매를 날린다음, 이를 제1도의 포토마스크를 사용하여 스페이서 부위를 UV 노광기에서 노광시킨 후 비노광 부분을 디벨로퍼(developer)에 의하여 벗겨내고 다시 100℃에서 10분간 큐어링시켜 완전 경화시킨다. 이제 두 개의 기판을 러빙한 후 한쪽면에 실런트를 전극외곽을 따라 프린트한 후 두 개의 기판을 부착하여 본 발명의 액정표시판넬을 완성하였다. 판넬의 전면에 걸친 광투과율을 조사해본 결과 ±1.5%의 편차로서 매우 우수하였다.

[실시예 2]

감광성 폴리이미드를 포지티브 타이프(positive type)이 많으므로 이를 이용하여 셀갭을 조절하였다. 감광성 폴리이미드로서 Nissan Chemical RN-901를 사용하는 외에는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하였다.

이 판넬의 전면에 걸친 광투과율은 역시 ±1.5%의 편차로서 우수하였다.

Claims

투명전극이 형성된 두장의 유리기판 사이에 액정을 주입하여 구성되는 액정판넬에 있어서, 한쪽기판의 투명전극위에 코팅된 액정배향막 상부에 유기고분자와 글라스 스페이서의 혼합스페이서를 코팅한 후 혼합스페이서의 위치를 패턴닝한 포토마스크를 사용하여 노광한 후 비노광부위를 에칭하고 경화시켜 혼합스페이서를 고정하므로써 액정 판넬 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 액정표시 판넬의 제조방법.
제1항에 있어서, 유기고분자와 글라스 스페이서의 혼합스페이서의 혼합비율은 판넬면적 1mm²당 글라스 스페이서가 15-20개 정도 존재하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시 판넬의 제조방법.
제1항에 있어서, 혼합스페이서가 화소전극을 피하여 전극과 전극사이의 전극이외의 부분에 존재하도록 하는 것을 특징으로 하는 액정표시 판넬의 제조방법.