KR100709718B1

KR100709718B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR100709718B1
Application number: KR1020010038016A
Authority: KR
Inventors: 이봉우; 남효학
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2007-04-19
Also published as: KR20030002417A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나 또는 두 기판 상부에 배향막을 형성한 후, 배향막이 배향 방향을 가지도록 배향막을 배향 처리한다. 이어, 두 기판 중 하나의 상부에 스페이서를 산포하고, 기판 상부 둘레에 액정 셀 영역을 정의하는 봉인재를 도포한다. 이어, 봉인재가 형성되어 있는 기판의 상부에 액정 물질을 떨어뜨리고, 두 기판을 결합한다. 여기서, 액정 물질을 떨어뜨릴 때, 배향이 시작하거나 끝나는 액정 셀 영역의 가장자리에서 봉인재에 인접한 최외각의 액정 물질은 다른 부분의 최외각의 액정 물질보다 봉인재로부터 멀리 떨어뜨린다.

액정, 봉인재, 액정셀

Description

액정 표시 장치의 제조 방법 {Method for manufacturing a liquid crystal display}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 완성된 액정 표시 장치용 액정 패널의 구조를 도시한 구조를 도시한 평면도이고,

도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 순서도이고,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 기판의 상부에 형성된 액정 물질의 배열을 도시한 평면도이다.

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 상부에 액정 물질을 떨어뜨려 액정 물질층을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질층을 포함하며, 두 기판은 가장자리에 둘레에 인쇄되어 있 으며 액정 물질을 가두는 봉인재로 결합되어 있으며 두 기판 사이에 산포되어 있는 간격재에 의해 지지되고 있다.

이러한 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질층에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시하는 장치이다.

액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 우선, 두 기판에 액정 물질의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 도포하고 배향 처리를 실시한 다음, 그 중 한 기판에 스페이서를 산포하고, 액정 주입구를 가지는 봉인재를 둘레에 인쇄한다. 이어, 두 기판을 정렬한 다음 핫 프레스(hot press) 공정을 통하여 두 기판을 부착하고, 액정 주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 액정 물질층을 형성한 다음 액정 주입구를 봉합하여 액정 셀을 만든다.

하지만, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 액정 주입 공정은 진공 상태에서 진행해야 하는데, 좁은 셀 간격을 유지한 상태에서 진공을 이용하여 좁은 액정 주입구로 액정 물질을 주입하므로 액정 주입 공정에 소요되는 시간이 오래 걸린다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 두 기판을 접합하기 전에 두 기판 중 하나의 상부에 액정 물질을 떨어뜨려 액정 물질층을 형성하는 액정 적하 방식이 개발되었지만, 두 기판을 접합할 때 액정 물질이 균일하게 퍼지지 않아 액정 셀의 간격이 불균일해지거나, 액정 물질이 기판 둘레에 형성되어 있는 봉인재 밖으로 흐르게 되어 두 기판을 접합하는 공정에서 접합 불량이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 과제는 두 기판의 접합 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 각각의 단위 액정 셀 영역에 액정 물질을 떨어뜨릴 때, 배향 방향이 시작되거나 끝나는 부분의 가장자리에서는 다른 부분보다 액정 물질을 가두는 봉인재로부터 멀리 액정 물질을 떨어뜨린다.

더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나 또는 두 기판 상부에 배향막을 형성한 후, 배향막이 배향 방향을 가지도록 배향막을 배향 처리한다. 이어, 두 기판 중 하나의 상부에 스페이서를 산포하고, 기판 상부 둘레에 액정 셀 영역을 정의하는 봉인재를 도포한다. 이어, 봉인재가 형성되어 있는 기판의 상부에 액정 물질을 떨어뜨리고, 두 기판을 결합한다. 여기서, 액정 물질을 떨어뜨릴 때, 배향이 시작하거나 끝나는 액정 셀 영역에서 봉인재에 인접한 최외각의 액정 물질은 다른 부분의 최외각의 액정 물질보다 봉인재로부터 멀리 떨어뜨린다.

봉인재를 직사각형 모양으로 형성하고, 배향 방향은 봉인재의 한 변에 대하여 임의의 각을 가질 때, 배향이 시작하거나 끝나는 봉인재의 제1 모서리부와 제1 모서리부로부터 가장 인접한 최외각의 액정 물질 사이의 거리는 봉인재의 변 방향으로 제1 모서리부와 마주하는 제2 모서리부와 제2 모서리로부터 가장 인접한 최외 각의 액정 물질 사이의 거리보다 멀리 떨어뜨리는 것이 바람직하다. 이때, 제1 모서리로부터 제2 모서리부에 가까워질수록 최외각의 액정 물질은 봉인재로부터 점진적으로 가깝게 떨어뜨릴 수 있다.

봉인재를 직사각형 모양으로 형성하고, 배향 방향은 봉인재의 한 변에 평행할 때, 배향이 시작하거나 끝나는 액정 셀 영역의 가장자리에서 배향 방향과 수직인 봉인재의 제1 변과 제1 변에 가장 인접한 최외각의 액정 물질 사이의 거리는 배향 방향과 평행한 봉인재의 제2 변과 제2 변에 가장 인접한 최외각의 액정 물질 사이의 거리보다 멀리 떨어뜨리는 것이 바람직하다.

그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 완성된 액정 표시 장치용 액정 패널의 구조를 도시한 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 통하여 완성되어 하나의 원판으로 이루어진 액정 패널(100)은 동시에 여러 개의 액정 표시 장치용 액정 셀을 가질 수 있으며, 대형 패널인 경우에는 하나의 액정 표시 장치용 액정 셀만을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 1에서와 같이, 서로 마주하는 절연 기판(110, 120) 및 두 기판(110, 120) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층(130)을 포함하는 액정 패널(100)에는 4 개의 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)이 만들어진다. 액정 물질층(130)과 혼합되어 있는 구형의 스페이서(140)는 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하고 있으며, 주입된 액정 물질층(130)은 두 기판(110, 120)의 가장자리 둘레에 형성되어 있으며 액정 셀의 단위로 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 정의하는 봉인재(150)에 의해 봉인되어 있다. 이때, 도면에서 보는 바와 같이 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하기 위해 봉인재(150)도 스페이서(140)를 포함할 수도 있으며, 스페이서(140) 대신 질화 규소 또는 유기 절연 물질 등으로 이루어진 기판 간격재용 돌기를 가질 수도 있다. 또한, 각각의 기판(110, 120) 상부 안쪽에는 액정 물질층(130)의 액정 분자를 특정한 방향으로 배향하기 위한 배향막(160, 170)이 형성되어 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 액정 패널(100)은 액정 셀의 단위로 분리되지 않은 상태에서 액정 물질층(130)이 주입되어 있으며, 도면 부호 a 및 b는 액정 주입 및 기판 결합 공정을 마친 후에 액정 패널을 셀 단위로 분리하기 위한 절단선을 나타낸 것이다.

이러한 액정 패널(100)의 기판(110, 120)에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 주사 신호 또는 영상 신호와 같은 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수의 배선, 영상 신호를 제어하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터, 액정 분자를 구동하기 위해 전기장을 형성하는 화소 전극과 공통 전극 또는 화상을 표시하는데 요구되는 적, 녹, 청의 컬러 필터를 포함할 수 있다.

다음은, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 공정도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 기판의 상부에 형성된 액정 물질의 배열을 도시한 평면도이다.

우선, 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 원판으로 이루어진 액정 패널(100)의 두 기판(110, 120) 중 하나 또는 두 기판(110, 120) 모두의 상부에 배향막(160, 170)을 형성한 후 마찰을 이용한 러빙(rubbing) 또는 자외선 조사를 통하여 액정 물질층(130)의 액정 분자가 초기 상태에서 임의의 방향으로 배열하도록 배향 처리를 실시한다(S100, S200). 이때, 배향 방향은 도 4a 내지 도 4b에서 화살표로 나타낸 바와 같이 이후에 형성되는 직사각형 모양의 가지는 봉인재(150)의 한 변에 대하여 임의각(θ)을 가지거나 한 변과 평행하게 할 수 있다.

이어, 두 기판(110, 120) 중 하나의 상부에 두 기판(110, 120)의 간격을 유지하기 위한 스페이서(140)를 원하는 밀도로 산포한다(S300). 이때, 박막 트랜지스터 및 배선을 제조하는 공정에서 기판 간격재용 돌기를 형성하는 경우에는 스페이서를 산포하는 공정을 생략할 수도 있다. 스페이서(140)는 만들고자 하는 액정 패널(100)의 간격보다 10%~30% 정도 큰 직경을 가지며 구형 또는 원통형의 모양을 가지는 것이 바람직하다.

이어, 스페이서(140)가 산포된 기판(110)의 상부에 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 정의하는 봉인재(150)를 도포한다(S400). 이때, 봉인재(150)는 액정 주입구를 가지지 않도록 폐곡선 모양으로 형성하며, 열 경화재 또는 자외선 경화재 로 형성할 수 있으며, 두 기판(110, 120)의 간격을 지지하기 위한 스페이서를 포함할 수 있다. 한편, 봉인재(150)는 다른 기판(120)의 상부에 형성할 수도 있으며, 액정 물질층(130)과 봉인재(150)와 반응하기 않도록 봉인재(150)의 표면에 반응 방지막을 형성을 형성하는 것이 바람직하다.

이어, 액정 도포기를 이용하여 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)의 크기에 따라 액정 물질층(130)을 형성할 수 있도록 소정의 양만큼 방울 모양으로 봉인재(150)가 형성되어 있는 기판(110, 120)의 상부 봉인재(150) 안쪽에 액정 물질(133)을 떨어뜨린다(S500).

이때, 이후의 기판 결합 공정에서 액정 물질(133)이 퍼져 균일한 두께로 액정 물질층(130)을 형성하여 균일한 두께의 액정 셀 간격이 형성하고, 기판 결합 공정에서 두 기판(110, 120)이 압착하는 시간 동안에 봉인재(150) 밖으로 액정 물질(133)이 넘쳐흐르는 것을 방지하기 액정 물질(133)은 배향 방향을 고려하여 떨어뜨려야 한다. 왜냐하면, 러빙을 통하여 배향막(160, 170)을 배향 처리하는 경우에는 배향막(160, 170)에 배향 방향을 따라 미세한 골이 형성되어, 이후의 기판 결합 공정에서 액정 물질(133)이 퍼질 때 배향 방향과 배향 방향의 법선 방향을 포함하는 다른 방향으로 액정 물질(133)이 퍼지는 속도에는 차이가 발생한다. 즉, 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141) 각각의 최외각에 위치한 액정 물질(133)들 모두가 봉인재(150)와 동일한 거리를 가지도록 떨어뜨렸을 때 앞에서 설명한 바와 같이 배향으로 형성된 골로 인하여 기판 결합 공정에서 배향 방향으로 액정 물질(133)이 퍼지는 속도는 다른 방향으로 액정 물질(133)이 퍼지는 속도보다 빨라 배향이 시작 되거나 끝나는 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)의 가장자리에서는 액정 물질(133)이 봉인재(150)를 넘쳐흐를 수 있고, 이로 인하여 기판 결합 공정에서 두 기판(110, 120)의 접합 불량이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 도 4a 및 도 4c에서 보는 바와 같이 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)에서 배향이 시작되거나 끝나는 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)의 가장자리(A, B)에서는 최외각의 액정 물질(133)을 다른 부분보다 봉인재(150)로부터 멀리 떨어뜨린다.

도 4a는 배향 방향(↘)이 봉인재(150)의 한 변에 대하여 임의의 각(θ)을 가지도록 액정 분자를 배향한 경우를 나타낸 것으로, 배향 방향(↘)이 봉인재(150)의 한 변에 대하여 임의의 각(θ)을 가지므로 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)에서 배향이 시작되거나 끝나는 가장자리 부분(A, B)은 서로 대각선 방향에 대하여 마주하는 모서리 부분이 된다. 이때, A 또는 B 부분에서 봉인재(150)의 모서리부와 이로부터 가장 인접하게 떨어진 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 각각 a 및 b라 하고 봉인재(150)의 변 방향으로 A 및 B 부분과 마주하는 다른 모서리 부분(C, D)에서 봉인재(150)의 모서리부와 이로부터 가장 인접하게 위치하는 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 c 및 d라 하면, a 및 b는 c 및 d보다 크게 액정 물질(133)을 떨어뜨린다. 또한, 도 4a에서 보는 바와 같이 봉인재(150)에 가장 인접하게 떨어진 최외각의 액정 물질(133)들은 C 및 D 부분에서 A 및 B 부분에 가까워질수록 봉인재(150)로부터 점차적으로 멀리 떨어뜨린다. 도 4b는 배향 방향(→)이 직사각형 모양의 봉인재(150)의 한 변, 수평 방향의 변과 평행하도록 액정 분자 를 배향한 경우를 나타낸 것으로, 이때에는 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)에서 배향이 시작되거나 끝나는 가장자리 부분(A, B)은 배향 방향에 대하여 수직한 봉인재(150) 변과 이와 인접한 최외각의 액정 물질(133) 사이가 된다. 이때, A 또는 B 부분에서 배향 방향과 평행한 봉인재(150) 변과 이로부터 가장 인접하게 떨어진 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 각각 a', b', c' 및 d'이라 하고 배향 방향에 수직한 봉인재(150) 변과 이로부터 가장 인접하게 위치하는 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 a", b", c" 및 d"라 하면, a", b", c" 및 d" 각각은 a', b', c' 및 d'보다 크도록 액정 물질(133)을 떨어뜨린다. 도 4c는 배향 방향(↓)이 직사각형 모양의 봉인재(150)의 한 변, 수직 방향의 변과 평행하도록 액정 분자를 배향한 경우를 나타낸 것으로, 이때에는 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)에서 배향이 시작되거나 끝나는 가장자리 부분(A, B)은 수평 방향의 봉인재(150) 변과 이와 인접한 최외각의 액정 물질(133) 사이가 된다. 이때, A 또는 B 부분에서 수평 방향의 봉인재(150) 변과 이로부터 가장 인접하게 떨어진 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 각각 a', b', c' 및 d'이라 하고 수직 방향의 봉인재(150) 변과 이로부터 가장 인접하게 위치하는 최외각의 액정 물질(133) 사이의 거리를 a", b", c" 및 d"라 하면, a", b", c" 및 d" 각각은 a', b', c' 및 d'보다 작도록 액정 물질(133)을 떨어뜨린다.

이어, 진공 상태에서 두 기판(110, 120)을 결합하여 원판의 액정 패널(100)을 완성한다. 이때, 두 기판(110, 120)은 각각 압축 플레이트에 장착되어 평행하게 정렬되며, 압축 플레이트에 균일한 힘으로 압력을 가하여 두 기판을 압착시키면 배향이 시작되거나 끝나는 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)의 가장자리(A, B)에 떨어져 있는 액정 물질(133)들은 다른 부분에 떨어져 있는 액정 물질(133)들보다 봉인재(150)로부터 멀리 떨어져 있지만, 배향을 통하여 형성된 골을 따라 빠르게 퍼지게 되어 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141) 전반에 걸쳐 균일한 두께로 퍼지게 되어 액정 물질층(130, 도 2 참조)이 형성된다. 이어, 원하는 셀의 갭으로 두 기판(110, 120)의 간격을 맞춘 다음, 봉인재(150)를 완전히 경화시켜 두 기판(110, 120)을 결합시킨다.

이어, 완성된 액정 패널(100, 도 1 참조)을 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)으로 액정 패널(100)을 분리하여 액정 표시 장치용 액정 셀로 분리한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 배향을 방향을 고려하여 액정 셀 영역 중 배향이 시작되거나 끝나는 가장자리 부분에서 봉인재에 가장 인접하게 위치하는 최외각의 액정 물질은 다른 부분보다 봉인재로부터 멀리 떨어뜨려 두 기판을 접합할 때 액정 물질을 전면적으로 균일하게 퍼지도록 하고, 액정 물질이 기판 둘레에 형성되어 있는 봉인재 밖으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이로 인하여 두 기판의 접합 불량을 방지할 수 있으며, 액정 셀의 간격을 균일하게 형성할 수 있다.

Claims

적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나 또는 두 기판 상부에 배향막을 형성하는 단계,

상기 배향막이 배향 방향을 가지도록 상기 배향막을 배향 처리하는 단계,

상기 두 기판 중 하나의 상부에 스페이서를 산포하는 단계,

상기 두 기판 중 하나의 기판 상부 둘레에 상기 액정 셀 영역을 정의하는 봉인재를 도포하는 단계,

상기 봉인재가 형성되어 있는 상기 기판의 상부에 소정의 간격으로 액정 물질을 떨어뜨리는 단계 및

상기 두 기판을 결합하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법에서,

상기 배향이 시작하거나 끝나는 상기 액정 셀 영역의 가장자리에서 상기 봉인재에 인접한 최외각의 액정 물질은 다른 부분의 최외각의 액정 물질보다 상기 봉인재로부터 멀리 떨어뜨리는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 배향 방향이 상기 봉인재의 한 변에 대하여 임의의 각을 가질 때,

배향이 시작하거나 끝나는 상기 봉인재의 제1 부분과 상기 제1 부분으로부터 가장 인접한 최외각의 상기 액정 물질 사이의 거리는 상기 제1 부분과 변 방향으로 마주하는 제2 부분과 상기 제2 부분으로 가장 인접한 최외각의 상기 액정 물질 사 이의 거리보다 멀리 떨어뜨리는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제2항에서,

상기 제1 부분으로부터 상기 제2 부분에 가까워질수록 최외각의 상기 액정 물질은 상기 봉인재로부터 점진적으로 가깝게 떨어뜨리는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제1항에서,

상기 배향 방향이 상기 봉인재의 한 변에 평행할 때,

배향이 시작하거나 끝나는 상기 액정 셀 영역의 가장자리에서 상기 배향 방향과 평행한 상기 봉인재의 제1 변과 상기 제1 변에 가장 인접한 최외각의 상기 액정 물질 사이의 거리는 상기 제1 변과 수직한 상기 봉인재의 제2 변과 상기 제2 변에 가장 인접한 최외각의 상기 액정 물질 사이의 거리보다 가깝게 떨어뜨리는 액정 표시 장치의 제조 방법.