KR100243273B1 - 액정 표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

그 일면에 복수개의 액정 표시장치 패턴이 형성되어 있는 기판을 각각의 액정 표시장치 패턴을 구비하는 기판으로 분할하여 액정 표시장치를 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다. 이 제조방법은 분할된 각각의 기판에서의 상기 액정 표시장치 패턴의 위치가 서로 동일하도록 원래의 기판에 배치하는 것을 특징으로 한다. 이 제조방법에 따르면, 생산능력이 개선됨과 동시에 수율이 향상되어 제조단가를 절감시키는 데에 크게 기여할 수 있으며, 분단 후의 액정 표시장치의 배치패턴이 동일하므로 대향하는 다른 한 쪽의 기판과 조합하기가 쉽고 효율적이다.

Description

액정 표시장치의 제조방법{Manufacturing method for LCD}

본 발명은 액정 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 하나의 기판 상에 복수개의 액정 표시장치 패턴이 형성되어 있는 액정 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

화상정보 시대에서 정보전달의 주 매개체인 표시장치의 퍼스널화, 스페이스(space)의 절약화라는 요구에 부응하여, 지금까지 표시장치의 주종이었던 거대한 음극선관(Cathod Ray Tube)을 대신하여 액정 표시장치 (Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel; PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence; EL) 등 각종 평판 표시장치가 개발되어 급속도로 보급되고 있다. 그 중에서도 특히 액정 표시장치는, 전기장(electric field)에 의하여 분자의 배열이 변화하는 액정의 광학적 성질을 이용하는 액정기술과, 미세 패턴 형성을 가능하게 하는 반도체 기술을 융합한 표시장치로서, 평판 표시장치의 대명사로 불리고 있다.

우선, 종래의 일반적인 액정 표시장치의 구조를 도면을 이용하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 일반적인 액정 표시장치의 기본 구성을 측면에서 살펴본 측면도이다.

유리 등의 투광성물질로 이루어진 한쌍의 투명기판(2)의 상부에 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide; ITO) 등으로 투명전극(3)이 형성되어 있고, 상기 투명전극(3)의 상부에는 액정과 전극(3) 사이의 절연을 위한 절연막(도시되지 않음)과 액정의 배향을 위한 배향막(4)이 차례로 형성되어 있다. 상기 배향막(5) 사이에는 상기 두 기판 사이의 간격을 규제할 뿐만아니라 적당한 액정층의 두께를 유지하기 위하여 스페이서(6)가 일정한 셀갭(cell gap)을 유지하고 있으며, 이 셀갭에 전기장에 의하여 분자의 배열이 변화하는 액정물질이 주입되어 액정층(7)을 이루고 있다. 상기 기판(2)의 배면에는 입사광 및 투과광의 편광을 위한 편광판(1)이 구비되어 있다.

상기한 구조를 갖는 액정 표시장치는 일반적으로, 하나의 기판 상에 동일한 액정 표시장치 패턴을 복수개 형성하여 공정을 진행한 후 이 기판을 분단(分斷)하여 사용하고 있다. 예를 들어, 도 5는 하나의 기판에 4면의 액정 표시장치 패턴을 형성한 경우로서, 종래에는 도시된 바와 같이 액정 표시장치 패턴들이 가능한한 기판의 중심에 근접하게 형성되어 있는데, 이는 형성되는 액정 표시장치의 특성의 균일성과, 이물질 또는 먼지등을 막기 위한 것이다.

종래에는 액정 표시장치의 제조시 상기한 4면의 패턴이 모두 정상적으로 동작하는 기판만을 사용하여 왔다. 이 4면의 패턴 중 1, 2면의 패턴이 정상적으로 동작하지 않는 경우에는 가능한한 수정작업을 실시하나, 수정이 불가능하거나 그 작업이 채산이 맞지 않으면 폐기하거나 이미 형성된 패턴을 식각하여 다시 재형성하고 있다.

또한, 종래의 액정 표시장치 제조라인의 대다수는 상기 기판이 한 장씩 반송되며, 다음에 설명될 공정을 실시하도록 되어 있다. 기판을 반송할 때에는 원래 기판의 짧은 변을 반송폭으로 하여 긴 변의 방향으로 보내는 것이 일반적이다.

도 2는 종래의 액정 표시장치의 일반적인 제조방법을 나타낸 공정 흐름도로서, 유리기판에 동일한 액정 표시장치 패턴이 4면 형성되어 있는 경우이다. 상기 기판에는 도 5에 나타낸 바와 같이 액정소자 패턴이 가능한한 기판의 중심에 근접되게 배치되어 있다.

그러면, 종래의 액정 표시장치의 일반적인 제조방법을 도면을 도 2 및 도 5를 통해 설명하기로 한다.

처음에, 접합시킬 2장의 기판을 세정하고(단계 105), 각각 4면의 패턴면에 폴리이미드(polyimide) 배향막을 인쇄하여 형성시킨다. 이어서, 이 기판을 가열소성하고 용제를 증발시킴과 동시에, 폴리이미드 배향막을 중합 내지는 경화시킨다(단계 110). 이 상태에서는 액정분자가 한 방향으로 배열하지 않으므로, 상기 배향막의 표면을 한방향으로 문지르는, 이른바 러빙(rubbing) 배향처리를 실시한다. 이 러빙 배향처리는 대다수의 경우 벨벳천을 이용하기 때문에 기판의 표면에 천에서 빠진 실보푸라기가 다수 부착된다. 따라서, 이것을 제거하기 위해 러빙후 세정을 실시하는 경우가 많다(단계 115).

다음으로, 기판을 접합시켰을 때 일정한 간격을 유지하기 위하여 스페이서를 한쪽 유리기판의 일면에 산포시키고 그 주변부에 접착제를 인쇄하는데, 여기에는 씰 마스크(seal mask)를 이용하여 접착제를 인쇄하는 경우가 많다(단계 120).

이어서, 이 기판과 또다른 기판을 상, 하 위치가 어긋나지 않도록 정밀제어하여 접합시키고(단계 125), 예를 들어 0.5㎏/㎠ 정도의 압력으로 기판을 가압하여 원래 접착제의 높이, 즉 30㎛부터 스페이서의 높이까지, 예를 들어 5㎛까지 균일하게 누른 다음, 온도를 가하여 접착제를 경화시킨다(단계 130). 이 공정까지는 분단하기 전의 원래 기판의 크기(이 경우 400×500㎜)에서 처리한다.

이어서, 상기 기판을 각각의 패널로 분단하는데, 이 예에서는 한 장의 기판을 4장의 패널로 나누는 것으로 한다(단계 135).

다음, 액정의 주입은 우선 챔버를 진공상태로 한 뒤 각 패널의 한쪽 끝을 액정에 담근다. 이 때, 공기를 도입하여 압력차를 이용하는 경우가 많다. 액정을 주입한 후의 패널의 간격은, 유리가 휘어지기 때문에 스페이서의 직경보다 두꺼워지고 면내에서 불균일해진다. 액정 표시장치를 단조 레벨에서도 균일하게 표시하기 위해서는 액정을 주입한 패널의 간격이 모든 표시위치에서 균일하게 하는 것이 필요하다(단계 140). 균일한 패널간격을 얻기 위해서는 주로 패널의 양면을 예를 들면 0.5㎏/㎠의 압력으로 가압하고, 유리의 휘어짐을 제거한 상태에서 액정을 주입한 주입구를 봉지한다(단계 145). 이어서, 패널을 세정하고 외면에 부착된 액정을 제거하며, 마지막으로 양면에 편광판을 부착한다(단계 150).

상기한 종래의 액정 표시장치의 제조공정에서는 커다란 한 장의 기판에 배치된 여러 면, 상기한 예의 경우 4면의 패널패턴이 모두 동작하는 기판이 이용된다. 4면 중에서 1, 2면의 패턴이 정상적으로 동작하지 않는 경우에는 우선 수정작업을 실시하지만, 만일 수정이 불가능하거나 그 작업이 채산에 맞지 않는 경우에는 폐기하거나, 이미 형성된 패턴을 식각하여 다시 형성한다. 특히, 공정단계가 많고 복잡한 공정을 포함하는 박막 트랜지스터 공정이나 컬러필터(color filter) 공정 등에서는 모든 패턴에 결함, 동작불량이 없는 제품을 얻기가 힘들고, 이 때문에 수율을 향상시키고 생산능력을 개선하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 생산능력이 개선됨과 동시에 수율이 향상되어 제조단가를 절감시킬 수 있는 액정 표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 액정 표시장치의 기본 구성을 측면에서 살펴본 측면도이다.

도 2는 종래의 액정 표시장치의 일반적인 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 의한 액정 표시장치의 제조방법의 일 예를 나타낸 공정 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 의한 액정 표시장치의 디자인을 도시한 개략도이다.

도 5는 종래의 액정 표시장치의 디자인을 도시한 개략도이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 액정 표시장치의 제조방법은, 그 일면에 복수개의 액정 표시장치 패턴이 형성되어 있는 기판을 각각의 액정 표시장치 패턴으로 분할하여 액정 표시장치를 제조하는 방법에 있어서, 분할된 각각의 기판에서의 상기 액정 표시장치 패턴의 위치가 서로 동일하도록 원래의 기판에 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 액정 표시장치의 다른 제조방법은, 그 일면에 액정 표시장치 패턴이 형성된 기판과, 컬러필터 패턴이 형성된 기판을 준비하되, 분할된 각각의 기판에서의 패턴의 위치가 서로 동일하도록 상기 액정 표시장치 패턴 및 컬러필터 패턴을 각각 형성하는 단계와, 상기 기판들을 각각 1차로 분할하는 단계와, 상기 분할된 각각의 기판을 배향처리하는 단계와, 상기 기판의 일면에 스페이서를 산포하고, 그 주변부에 접착제를 인쇄하는 단계와, 상기 분할된 각 기판들과 대향기판을 소정 셀갭(cell gap)을 유지하도록 접합시키는 단계와, 상기 접합된 기판들을 각 액정 셀로 분할하는 단계와, 상기 접합 및 분할된 각각의 기판의 셀갭에 액정을 주입한 다음, 주입구를 봉지하는 단계, 및 상기 기판의 후면에 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 기판을 준비하는 단계에서 상기 기판의 일면에, 분할된 각각의 기판에서의 패턴의 위치가 서로 동일하도록 상기 액정 표시장치 패턴 및 컬러필터 패턴을 각각 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 기판을 배향처리하는 단계는, 상기 기판상에 배향막을 형성하는 단계와, 상기 배향막을 소성시키는 단계와, 상기 배향막을 러빙하는 단계, 및 상기 기판을 세정하는 단계로 이루어진다. 그리고, 상기 기판을 접합시키는 단계는, 상기 액정 표시장치 패턴이 형성된 기판과 컬러필터 패턴이 형성된 기판을 마주보도록 접합시키는 단계와, 접합된 상기 기판을 소정의 압력으로 가압하는 단계와, 상기 기판에 형성된 접착제를 경화시키는 단계로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 생산능력이 개선됨과 동시에 수율이 향상되어 제조단가를 절감시키는 데에 크게 기여할 수 있으며, 분단 후의 액정 표시장치의 배치패턴이 동일하므로 대향하는 다른 한 쪽의 기판과 조합하기가 쉽고 효율적이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 의한 액정 표시장치의 디자인을 도시한 개략도이다.

언급한 바와 같이, 종래에는 형성되는 액정 표시장치의 특성의 균일성과 이물질 또는 먼지 등의 오염을 막기 위하여 액정 표시장치 패턴들이 가능한한 기판의 중심에 근접하게 배치하였다(도 5 참조). 이렇게 배치된 기판을 하나로 묶어 접합시키고 실(seal) 경화시킨 후에 각각의 패널로 분단(이 경우에는 4개)하였다. 따라서, 기판을 분단한 후 다른 2장의 기판이 생기므로 중합시킬 또 다른 기판과의 조합을 고려해야 하는 점에서 비효율적이었다.

그러나, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 분단한 이후의 각 기판에서의 패턴의 위치가 장변의 중앙에서 동일해지도록 설계되어 있다. 따라서, 분단 후에 패턴위치가 동일한 2장의 기판이 얻어진다. 이 때문에, 접합시킬 또다른 한쪽의 기판과의 조합이 간단해지고 효율적으로 된다. 또한, 기판을 반송하는 폭(단변측)이 남아 있기 때문에, 종래의 제조라인을 특별히 개선시킬 필요가 없이 반송할 수 있다. 물론, 분단하기 이전에도 종래의 제조라인에서 생산에 공여할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 액정 표시장치의 제조방법의 일 예를 나타낸 공정 흐름도로서, 도 5를 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시장치의 제조방법을 설명한다. 본 발명의 실시예에서는 액정 패널이 되는 패턴이 4면 형성되어 있는 것을 사용한다. 이 가운데 1면의 패턴은 동작불량이며, 지금까지 불량기판이어서 사용되지 않았던 것이다. 상기 패턴은, 분할된 각각의 기판에서의 위치가 서로 동일하도록 형성되어 있다.

먼저, 4면의 패턴이 형성되어 있는 기판을 중앙에서 분단한다(단계 200). 이 때, 상기 4면의 패턴은 분단한 이후 장변에서의 패턴의 위치가 동일해지도록 설계되어 있었기 때문에, 분단된 두 개의 기판은 동일하다. 물론, 본 실시예에서는 기판을 절반으로 분단하였으나, 분단 후의 기판의 패턴의 배치가 각각의 기판에서 동일하다면 분할하는 수와 방법은 임의로 결정할 수 있다.

다음에, 분단된 기판을 순수(純水)의 초음파층에서 수 분간, 2회 정도에 걸쳐 세정한 후 표면의 물기를 제거하고 핫 플레이트(hot plate)에서 건조시킨 후 냉각시킨다(단계 205).

세정 및 건조된 상기 기판의 표면에 배향막으로, 예를 들어 폴리이미드를 소정 두께로 스핀코팅(spin coating)한 후 상기 기판을 가열하여 용매를 증발시킨다. 다음에, 이 기판을 약 200℃ 정도의 오븐을 통과시키면서 30분간 가열소성하여 상기 배향막을 중합시킨다(단계 2110). 이어서, 액정분자를 한 방향으로 배열시키기 위하여 배향막이 코팅된 상기 기판을 한 방향으로 문질러 러빙배향 처리를 한다. 상기 러빙 배향처리는 벨벳 천을 사용하므로 기판의 표면에 천에서 빠진 실보푸라기가 많이 부착되는데, 이것을 제거하기 위해 러빙후 세정을 실시한다(단계 215).

다음에, 한 쪽의 기판의 일면에 스페이서를 산포시킨 후 다른 한쪽의 기판위에 씰 마스크를 이용하여 접착제를 인쇄한다(단계 220). 다음에, 상, 하 기판의 위치가 어긋나지 않도록 정밀제어하여 접합시키고(단계 225), 원래 접착제의 높이 30㎛에서 5㎛ 정도가 될 때까지 0.5㎏/㎠ 정도의 압력으로 기판을 균일하게 가압한 다음, 상기 기판을 가열하여 접착제를 경화시킨다(단계 230).

이어서, 1차 분단된 상기 기판을 각각의 패널로 분단시킨다. 즉, 이미 1차 분단된 2장의 기판을 겹친 후 1장의 기판을 2장의 패널로 분단한다(단계 235).

이 상태에서 액정의 주입과정은 다음과 같다. 우선 챔버를 진공상태로 한 뒤, 패널의 한쪽 끝을 액정에 담근다. 이어서, 공기를 도입함으로써 압력차를 이용하여 액정을 상기 접합된 두 기판 사이로 주입한다(단계 240). 액정 주입후의 패널의 간격은 유리가 휘어짐으로 인해 스페이서의 두께보다 두꺼워지고 또한 내면이 불균일해지므로, 패널의 양면을 다시 가압하여 유리의 휘어짐을 제거한 상태에서 액정을 주입한 주입구에 자외선 경화수지를 바른 후 자외선을 조사하여 주입구를 봉지한다(단계 245).

그 다음, 액정이 주입되어 봉지된 패널을 세정하고 외면에 부착된 액정을 제거한 후 마지막으로 패널의 양면에 편광판을 부착한다(단계 250)함으로써 액정 표시장치를 완성한다.

상기한 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 액정 표시장치에 60㎐의 교류를 인가하여 전면을 점등시킨 결과 균일하게 나타남을 알 수 있었으며, 표시성능은 종래의 방법으로 제조된 경우와 차이가 없었고, 신뢰성의 시험에서도 좋은 성능을 나타내었다.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 본 발명에 의한 액정 표시장치의 제조방법에 따르면, 기판에 복수개의 액정 표시장치 패턴을 설계한 후 이 기판을 각각의 액정 표시장치 패턴으로 분할하여 액정 표시장치를 제조하는 방법에 있어서, 분할된 각각의 기판에서의 상기 액정 표시장치 패턴의 위치가 서로 동일하도록 원래의 기판에 배치한다. 따라서, 지금까지 불량품이었던 기판을 제조에 응용할 수 있게 됨으로써, 생산능력이 개선됨과 동시에 수율이 향상되어 제조단가를 절감시키는 데에 크게 기여할 수 있다.

또한, 원래 기판의 단변측을 남기고 기판을 분단하였기 때문에, 그 상태에서 기존의 제조설비에서 기판의 반송이 가능하다. 이를 위해 특별한 설비의 개조가 필요없으므로 종래의 제조설비 및 공정조건에서 처리할 수 있고, 완성된 패널은 종래에 비해 성능이 떨어지지 않는다. 또한, 분단 후의 액정 표시장치의 배치패턴이 동일하므로, 대향하는 다른 한 쪽의 기판과 조합하기가 쉽고 효율적이다.

상기한 실시예에서는 원래의 기판을 절반으로 분단하여 사용하였으나, 분할하는 수와 방법은 임의로 결정할 수 있으며, 분단한 후의 기판 액정표시장치 패턴의 배치가 각각의 기판에서 동일하다면 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다. 물론, 원래 기판의 크기, 그 속에 형성되는 패턴의 수 등을 임의로 할 수 있으며, 본 실시예에서는 기판의 단변 방향의 폭을 남기고 분단하였으나, 제조설비가 대응되기만 하면 장변에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 그 일면에 복수개의 액정 표시장치 패턴이 형성되어 있는 기판을 각각의 액정 표시장치 패턴을 구비하는 기판으로 분할하여 액정 표시장치를 제조하는 방법에 있어서,

   분할된 각각의 기판에서의 상기 액정 표시장치 패턴의 위치가 서로 동일하도록 원래의 기판에 배치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
2. 그 일면에 액정 표시장치 패턴이 형성된 기판과, 컬러필터 패턴이 형성된 기판을 준비하되, 분할된 각각의 기판에서의 패턴의 위치가 서로 동일하도록 상기 액정 표시장치 패턴 및 컬러필터 패턴을 각각 형성하는 단계;

   상기 기판들을 각각 1차로 분할하는 단계;

   상기 분할된 각각의 기판을 배향처리하는 단계;

   상기 기판의 일면에 스페이서를 산포하고, 그 주변부에 접착제를 인쇄하는 단계;

   상기 분할된 각 기판들과 대향기판을 소정 셀갭(cell gap)을 유지하도록 접합시키는 단계;

   상기 접합된 기판들을 각 액정 셀로 분할하는 단계;

   상기 접합 및 분할된 각각의 기판의 셀갭에 액정을 주입한 다음, 주입구를 봉지하는 단계; 및

   상기 기판의 후면에 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 기판을 배향처리하는 단계는,

   상기 기판상에 배향막을 형성하는 단계와,

   상기 배향막을 소성시키는 단계와,

   상기 배향막을 러빙하는 단계, 및

   상기 기판을 세정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 기판을 접합시키는 단계는,

   상기 액정 표시장치 패턴이 형성된 기판과 컬러필터 패턴이 형성된 기판을 마주보도록 접합시키는 단계와,

   접합된 상기 기판을 소정의 압력으로 가압하는 단계와,

   상기 기판에 형성된 접착제를 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시장치의 제조방법.