KR0171092B1 - 기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

제1기판과 제2기판을 합착하고 합착된 제1기판과 제2기판중에서 하나 또는 모두의 외측 표면을 깍아내는 공정을 포함하는 기판 제조방법이다.

이 때 외측표면을 깎아내는 방법은 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 연마기를 사용하여 깍아내어도되고, 화학적인 방법으로 깍아내어도 된다. 화학적인 방법으로는 기판의 외측 표면을 강산성 용액을 이용하여 식각하면 된다. 제1기판과 제2기판은 절연기판, 반도체판, 금속판 또는 이들의 동일재질 또는 다른 재질로 합착된 기판 중에 하나를 선택하여 사용하면 된다.

Description

기판 제조방법

제1도는 종래의 기판을 설명하기 위한 그 단면의 개략적인 단면도.

제2도 a 및 b는 본 발명의 기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 그 단면의 개략적이 단면도.

제3도 a,b,c,d,e,f 및 g는 본 발명의 또 다른 실시예인 기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 그 단면의 개략적인 단면도.

본 발명은 기판 제조방법에 관한 것으로, 특히 상,하판이 합착된 기판을 연마제 또는 식각용액을 이용하여 하판 및 상판을 연마 또는 식각하여 두께를 감소시킴으로써 부피와 무게를 감소시키기에 적합하도록 한 기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 매트릭스 구조로 화소 전극과 스위칭 소자를 갖는 기판과 색을 재현할 수 있도록 배열된 칼라필터 및 공통전극을 갖는 기판을 합착한후, 이 두 기판 사이에 액정을 주입하고 밀봉하여 외부에서 전계를 인가해 주면 전계에 따라 액정이 움직이면서 기판을 통과하는 빛에 의해 화상을 표시할 수 있게 구성된 것이다.

종래의 액정표시장치의 개략적인 구성은, 그 단면을 제1도에 도시한 바와 같이, 전계에 따라 빛의 투과 특성이 변하는 액정(5)과, 선택된 부위에 소정의 전계를 인가할 수 있도록 전기적인 배선이 형성된 제1투명기판(3)(하판이라 함)과 제2투명기판(4)(칼라필터 기판이라 함) 및 이 두 기판(3, 4) 사이에 액정을 주입하여 봉합재(6)로 밀봉한 후 상기 기판(3,4)의 양면에 빛을 편광할 수 있도록 편광판(2-1,2-2)을 붙이고, 하부에 빛을 발생하는 배면광(백라이트, Back light)을 붙여서 완성하게 된다.

제1투명기판에는 주사선, 데이타선, 화소전극 및 화소전극에 인가되는 전계를 제어하기 위한 스위칭 수단 등이 매트릭스상으로 배열되어 있다. 그리고 제2투명기판에는 공통전극과 칼라필터가 부착되어 있다. 이들 기판에는 외부의 신호를 받아 들이기 위한 리드선이나 패드들이 형성된다.

이와 같은 액정표시장치의 제조과정은 다음과 같다.

유리와 같은 투명기판 위에 수십만개에서 수백만개의 단위 화소전극과 이 화소전극에 인가할 데이타를 제어하기 위하여 제어소자를 배열하고, 외부에서 영상신호를 인가하기 위한 데이타선 및 주사선을 형성하여 제1투명기판(3)을 제작한다.

또한 다른 투명기판에는 화소전극으로 제어되는 빛만이 통과되어 색을 만들어주는 칼라필터(Color Filter)와 공통전극을 형성하여 제2투명기판(4)을 제작한다.

이상과 같이 하판과 상판이 완성되면 이 두 기판 주변에 밀봉될 수 있도록 봉합제(seal재)를 바른후, 두 기판을 정렬하여 합착하고 그 사이에 액정을 주입한 후 최종적으로 액정이 외부로 흘러나오지 않도록 액정주입구를 밀폐한다.

액정 봉합공정이 완료되면 기판의 양면에 편광판(2-1,2-2)을 부착하고 외부에서 신호를 인가하기 위하여 드라이브 IC를 리드(lead)선에 연결한 후 하판 밑에 발광수단인 백라이트와 부착수단들을 조립하여 액정표시장치의 제작을 완성한다.

이러한 종래의 제조방법으로 상판 및 하판을 제작하는 데는 세정 및 증착 또는 식각 장비들이 사용되며, 수십번 이상의 공정이 실시된다. 이때 공정 진행중의 투명기판에는 물리적인 힘이 가해지는 경우도 많고, 기판을 가열 및 냉각하는 공정도 많이 거치게 되므로 기판이 약할 경우 파손의 우려가 높아진다.

종래에는 액정표시장치를 제조하기 위하여 사용되는 기판으로는 투명한 글라스(glass)를 기판으로 사용하여 왔는데, 실제 상업적으로 이용되는 글라스의 두께는 1.1mm 되는 것이 많다.

그러나, 최근 액정표시장치의 무게를 감소하기 위하여 사용되는 두께가 0.7mm인 기판의 사용이 검토되고 있다.

이상에서 설명한 종래 기술에서는 액정표시장치를 제조하기 위하여 사용되는 기판의 두께가 제작초기에 이미 결정되면 최종 제품이 완성될 때까지 기판의 두께는 동일하게 된다.

종래에 사용한 글라스는 두께가 비교적 두껍기 때문에 공정진행시 물리적 또는 열적 충격에 안전하지만, 두꺼운 기판 대신 공정 초기부터 얇은 기판을 사용하면 기판의 파손 및 변형으로 인하여 수율이 저하하게 된다. 또한 하판 제작 및 액정공정까지 200∼300℃ 까지 온도가 올라가고 내려오는 공정이 10회 이상되고 세정이나 도포 등의 공정에 따른 고속회전 공정이 필수적으로 요구되므로 글라스의 두께를 얇게 할 수도 없기 때문에 액정표시장치의 무게를 감소시키는데는 한계가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 장비의 개선이나 별도의 기능을 추가하여야 하므로 비용(Cost)이 높다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 경량화와 박형화가 가능한 기판을 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 하나의 방법은 제1기판과 제2기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 깍아내는 공정을 포함하는 기판 제조방법이다.

이 때 외측표면을 깎아내는 방법은 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 연마기를 사용하여 깍아내어도 되고, 화학적인 방법으로 깍아내어도 된다. 화학적인 방법으로는 기판의 외측 표면을 강산성 용액을 이용하여 식각하면 된다. 제1기판과 제2기판은 절연기판, 반도체판, 금속판 또는 이들의 동일재질 또는 다른 재질로 합착된 기판 중에 하나를 선택하여 사용하면 된다.

본 발명의 다른 예는 합착된 제1기판과 제2기판 주변을 밀봉하는 공정과, 상기 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 깍아내는 공정과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 층간물질을 주입하는 공정을 포함하는 기판 제조방법이다.

본 발명에서 합착된 제1기판과 제2기판의 주변을 내산성밀봉재로 밀봉하고 그 외측표면을 깎아낸다. 그런후 내산성밀봉재로 밀봉한 부위를 절단한다.

제1기판과 제2기판을 합착하기 전에 밀봉재를 사용하여 밀봉구조를 형성하는데, 이중 밀봉 구조로 한 후에 바깥쪽 밀봉구조를 절단하여도 된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 예는 합착된 제1기판과 제2기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 제1기판과 제2기판 중에서 어느 하나의 기판의 외측표면을 깍아내는 공정을 포함하는 기판 제조방법이다.

제1기판과 제2기판은 플라스틱, 글라스, 실리콘웨이퍼 등을 사용하면 된다.

이하에서 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

제2도(a)는 본 발명의 제1실시예로써, 두께가 각각 t인 제2투명기판인 상판(4)과 제1투명기판인 하판(3)을 합착하고, 층간물질(5)을 주입하고 상기 합착된 두 기판을 밀봉재(6)로 밀봉까지 완료한 상태를 단면으로 보여주고 있다.

두 기판(3, 4)은 밀봉재(6)로 막고 있기 때문에 완전 밀봉된 상태이다.

이 때 상판 및 하판이 합착된 전체의 두께는 사용된 투명기판 두께(t+t)와 상판과 하판 사이의 층간물질(5)의 두께를 합한 것이 된다. 상, 하판 사이의 두께는 층간물질층의 두께가 되는데 이는 투명기판의 두께에 비하여 매우 작으므로(보통 5∼6㎛) 실제두께는 약 2t가 된다.

이 상태에서 연마재를 이용하여 합착된 상판과 하판의 외측 표면을 식각하거나 깍아내어 두께를 감소시키면 합착된 상, 하판의 두께는 원하는 두께만큼 조절이 가능하며 제2도 b와 같이 합착된 상판(4')과 하판(3')의 두께는 2t'이 된다. 또한 처음부터 두께가 다른 상판과 하판을 사용하여도 된다. 또 상기 상,하판(3,4)의 재질은 투명 절연기판, 금속판, 반도체판 또는 상하판을 동일 재질 및 다른 재질 등을 사용하여 경량화와 박형화가 가능한 기판을 제조할 수 있다.

여기서 상판과 하판을 얇게 하기 위한 연마 방법에는 3가지의 방법을 사용할 수 있다.

1) 기계적인 연마 방법 : 상판과 하판이 합착된 상태에서 샌드페이퍼(sandpaper)나 연마재를 이용하는 연마기를 사용하여 냉각제를 뿌려주면서 연마하는 방법.

2) 화학적인 연마 방법 : 기판을 녹일 수 있는 용액(강산성 용액)을 사용하여 식각하는 방법(물리적인 힘이 가해지지 않으므로 기판의 파손 등의 염려가 전혀 없음).

3) 위의 1)과 2)의 방법을 모두 사용하는 방법.

제3도는 본 발명의 제2실시예로써, 각 공정단계별로 기판의 단면을 개략적으로 보인 단면도이다.

제3도 (a)에 도시된 바와 같이 우선 두께 t1인 기판(10)을 사용하여 종래의 제조공정과 동일한 방법으로 스위칭 수단인 TFT(Thin Film Transistor)와 화소전극, 주사선, 데이타선 등의 요소들(11)을 형성하여 하판으로 사용되는 제1기판(10)을 제작한다.

그리고 제3도 (b)에 도시된 바와 같이 두께 t2인 기판(20)을 사용하여 종래의 방법과 같이 칼라필터(21)를 제작하여 상판으로 사용되는 제2기판(20)을 제작한다.

이 때 두께 t1과 두께 t2는 서로 다르게 하여도 되고 서로 동일하게 하여도 된다.

다음에는 제3도 (c)에 도시된 바와 같이 상판과 하판에 액정이 배향될 수 있도록 배향막을 코팅하는 공정을 거친 후 상판 및 하판 사이의 간격을 일정하게 하기 위하여 스페이서(13)를 뿌리고 액정이 나중에 흘러나오지 않게 액정 주입구(16)부위만 남기고 기판에 밀봉재(seal재)(14)로 밀봉한 후 상판과 하판을 합착한다.

이 때 제3도(d)에서와 같이 이물질이나 강산성 약품이 두 기판 사이에 들어오는 것을 완전하게 막기 위해 밀봉재(14)의 외측으로 보조(dummy)밀봉재(19)를 이용하여 이중으로 밀봉할 수 있다. 여기서 보조밀봉재(19)는 밀봉재(14)를 밀봉(sealing) 작업시 동시에 동일물질로 진행 가능하며, 또한 다른 물질로도 가능하다.

또한 다음 공정인 기판 식각 공정시 이물질이나 강산성 약품이 제1 및 제2기판 사이로 들어가는 것을 방지하기 위하여 즉, TFT 소자부분(11)과 칼라필터부(21)로 들어가는 것을 방지하기 위하여 강산성 약품에 견디는 내산성 밀봉재(15)로 기판 주변을 밀봉한다.

이러한 공정을 진행하여 합착까지 완료된 기판을 강산성 약품(예를 들면 유리기판을 빠른 속도로 식각하는 용액, 예를 들면, HF)에 넣어 소정 시간동안 기판의 표면을 식각하면 제3도 (e)에 도시된 바와 같이 상판과 하판의 두께가 t2는 t4로 되고 t1은 t3로 각각 감소하게 되어서 처음보다 얇아지고 가벼워진 상판(20')과 하판(10')가 얻어진다. 이때 두께의 조절은 식각 시간을 조절하여 실현한다. 기판의 두께를 줄이기위해서는 식각 대신에 샌드페이퍼나 연마제를 이용하는 연마기 등을 사용하여 물리적인 방법으로 깍아내어도 된다.

식각 공정이 완료되면 제3도 (f)에 도시된 바와 같이 미세한 스크래치(scratch)발생 부위를 연마제로 연마한 후 불필요한 기판부위를 기판 절단기로 제거한다. 이때 내산성 밀봉재(15) 및 보조 밀봉재(19)가 함께 제거된다.

기판을 절단한 후 제2도 (g)에 도시된 바와 같이 액정주입구(16)로 액정(22)을 주입한 후 액정이 흘러나오지 않도록 주입구 부분을 밀봉재(17)로 막아주면 공정이 완료된다.

또 다른 방법으로써 상기 제3도에서 도시된 바와 같은 공정이지만, 제1기판과 제2기판을 합착한 후에 액정을 주입하고 상기 제1기판과 제2기판의 주변을 내산성 밀봉재(15)로 밀봉한다. 계속해서 상기 제1기판과 제2기판을 연마기나 화학용액을 사용하여 상기 합착된 두 기판의 외측면을 깍아내는 것이다.

이후의 공정은 종래의 공정과 동일하게 하여 액정표시장치를 제작하게 된다.

지금까지는 합착된 두개의 제1기판과 제2기판 모두를 깍아내는 것을 예로 들었으나 합착된 제1기판과 제2기판 중에서 어느 하나의 기판만을 그 외측 표면을 깍아내어도 효과를 얻을 수 있다. 예로서 제1기판을 글라스로 하고, 제2기판은 플라스틱을 사용하는 경우에 제2기판만 깎아내거나 제1기판만 깎아 내도 된다. 그리고 제1기판을 실리콘웨이퍼 하고 제2기판은 플라스틱으로 하여 제1기판만 깍아내 제2기판만 깎아도 된다.

또한, 제1기판을 글라스로 하고, 제2기판을 실리콘 웨이퍼를 사용하는 경우에 제1기판만 깍아내거나 제2기판만 깍아내도 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 기판이 물리적 또는 열적 충격을 많이 받는 화소제작 공정 및 칼라필터형성 공정시는 안정한 두께를 갖는 기판을 사용하고 이 두기판을 합착한 후에 액정을 주입하거나 액정을 주입하기 전에 즉, 물리적 또는 열적 충격을 받는 공정을 완료한 다음 기판을 연마제를 이용하는 연마기를 사용하여 표면을 깍아내거나, 습식식각을 사용하여 표면을 깍아내어 기판 자체의 두께를 감소시키기 때문에 제조공정에서의 불량을 감소시킬 수 있고 가볍고 얇은 기판을 제작할 수 있다.

상기의 본 발명과 같은 방법으로 기판을 제조할 경우 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

가) 공정초기부터 불안정한 박막 기판을 사용할 필요가 없으므로 공정이 안정하고 가격이 저렴한 기판을 제공받을 수 있다. 또한 박막 기판 사용시에 따르는 장비개선 및 기능 첨가에 들어가는 막대한 비용을 절감 할 수 있다.

나) 공정상 안정하므로 안정된 수율확보가 가능하므로 상대적으로 경쟁력이 향상될 수 있다.

다) 가장 큰 효과는 초기부터 박막 기판을 사용할 경우 기판의 파손 및 공정 진행의 한계로 인해 두께가 일정 두께(0.7mm)이상 감소할 수 없었으나 물리적 또는 열적 충격을 주는 모든 공정이 끝난 후 기판을 연마하여 두께를 조절하므로 박막형 경량화 제품을 만들 수 있다.

Claims (19)

1. 제1기판과 제2기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 깍아내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 연마기를 사용하여 깍아내는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 화학적인 방법으로 깍아내느 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 강산성 용액을 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판은 절연기판, 반도체판, 금속판 또는 이들의 동일재질 또는 다른 재질로 합착된 기판 중에 하나인 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
6. 제1기판과 제2기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 제1기판과 제2기판 주변을 밀봉하는 공정과, 상기 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 깍아내는 공정과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 층간물질을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 층간물질은 액정임을 특징으로 하는 기판 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 연마기를 사용하여 깍아내는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
9. 제6항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 외측 표면을 화학적인 방법으로 깍아내는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판을 합착하기 전에 밀봉재를 형성한 후 상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판의 주변을 내산성밀봉재로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 내산성밀봉재로 밀봉한 부위를 절단하는 공정을 추가로 실시하는 것을 특징으로하는 기판 제조방법.
13. 제6항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판은 투명기판을 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
14. 제6항에 있어서, 상기 합착된 제1기판과 제2기판을 합착한 후 층간물질을 주입한 후에 밀봉하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
15. 제6항에 있어서, 상기 제1기판과 제2기판을 합착하기 전에 보조 밀봉재를 사용하여 이중 밀봉구조로 만든 후 상기 제1기판과 제2기판을 합착하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
16. 제1기판과 제2기판을 합착하는 공정과, 상기 합착된 제1기판과 제2기판 중에서 어느 하나의 기판의 외측 표면을 깍아내는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1기판은 글라스이고, 제2기판은 플라스틱인 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 제1기판과 실리콘웨이퍼이고, 제2기판은 플라스틱인 것을 특징으로하는 기판 제조방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 제1기판과 실리콘웨이퍼이고, 제2기판은 글라스인 것을 특징으로 하는 기판 제조방법.