KR100760931B1 - 액정패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 형성된 배향막에 불량이 발생할 때 화학물질을 이용하여 불량 배향막을 제거한 후, 새로운 배향막을 재형성함으로써 생산 효율을 증대시키는 액정패널의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 공정과, 상기 배향막에 불량 발생시 가온된 화학물질을 이용하여 상기 배향막을 제거하는 공정과, 상기 배향막이 제거된 기판을 세정하고 건조하는 공정과, 상기 기판에 새로운 배향막을 형성하는 공정을 포함하며,상기 화학물질로서 스트립퍼, 배향막 박리액 또는 현상액 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
배향막, 박리액, 스트립퍼

Description

액정패널의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
도 1은 액정패널의 제조방법을 설명하기 위한 일반적인 액정패널의 평면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 배향막 제거공정을 설명하기 위한 장치도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 배향막 제거공정을 설명하기 위한 장치도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
1 : 게이트 배선 1a : 게이트 전극
2 : 데이터 배선 2a : 소스 전극
2b : 드레인 전극 3 : 반도체층
5 : 화소전극 11 : 기판
12 : 구동롤러
13,14,15 : 제 1 ,제 2 ,제 3 분사수단
16 : 에어 나이프
본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로, 특히 배향막에 불량이 발생할 때 화학물질을 이용하여 상기 배향막을 제거한 후, 새로운 배향막을 재형성함으로써 생산 효율을 증대시키는 액정패널의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 계속해서 주목받고 있는 평판표시소자 중 하나인 액정표시소자는 액체의 유동성과 결정의 광학적 성질을 겸비하는 액정에 전계를 가하여 광학적 이방성을 변화시키는 소자로서, 종래 음극선관(Cathod Ray Tube)에 비해 소비전력이 낮고 부피가 작으며 대형화 및 고정세가 가능하여 널리 사용되고 있다.
이러한 액정패널은 두 개의 기판을 일정 간격 이격되도록 대향 합착한 후, 상기 두 기판 사이에 액정을 주입하여 형성하는데, 그 기능은 액정분자의 배열 특성에 따라 결정되므로 액정분자의 배향을 균일하게 제어하는 기술은 매우 중요하다.
액정패널의 제조방법을 좀 더 자세히 살펴보면, 먼저 제 1 기판 상에 게이트 배선 및 데이터 배선을 교차 형성하여 화소 영역을 정의하고, 상기 각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극을 형성한다.
이 때, 상기 박막트래지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 적층하여 형성한다.
다음, 제 2 기판 상에 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스 사이에 컬러필터층을 형성한 뒤, 상기 컬러필터층을 포함한 전면에 공통전극을 형성한 다.
이와 같이, 액정패널을 구성하는 패턴들을 형성한 후, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 액정 분자를 배향시킬 수 있는 배향막을 형성한다.
이 때, 배향막으로는 주로 폴리이미드(polyimide)와 같은 유기고분자 물질을 이용한다.
계속하여, 상기 배향막을 형성한 후에 그 표면을 특수 형태의 천으로 러빙하여 배향막 처리를 한다.
하지만, 배향막을 잘못 도포하여 오염되거나 홀(hole)이 생기면 액정분자를 균일하게 배향할 수 없게 되고 이로 인해 소자에 불량이 발생하므로 유의해야 한다.
이어서, 상기 제 2 기판의 가장자리에 접착제 역할을 하는 실란트를 형성하고, 상기 제 1 기판에 스페이서를 골고루 산포한 뒤, 상기 제 1 ,제 2 기판을 대향하도록 합착시킨다.
이 후, 상기에서와 같이 합착된 두 기판 사이에 액정을 주입하고 액정주입구를 봉함으로써 소정의 액정패널을 완성한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 액정패널의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 기판 상에 배향막을 도포하거나 또는 배향막 처리할 때, 이물질에 의해 배향막이 오염되거나 배향막에 홀이 생기게 되면 액정분자를 균일하게 배향시킬 수 없을 뿐만 아니라 소자에 큰 불량을 초래하게 된다.
그리고, 배향막 상태가 매우 좋지 못한 기판은 사용되지 못하고 폐기처분되므로 생산 마진이 감소하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 배향막에 의한 불량을 조기 발견했을 때, 화학물질을 이용하여 불량 배향막을 제거하고 새로운 배향막을 재형성함으로써 생산 효율을 증대시키는 액정패널의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정패널의 제조방법은 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 공정과, 상기 배향막에 불량 발생시 가온된 화학물질을 이용하여 상기 배향막을 제거하는 공정과, 상기 배향막이 제거된 기판을 세정하고 건조하는 공정과, 상기 기판에 새로운 배향막을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 화학물질로서 스트립퍼, 배향막 박리액 또는 현상액 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
즉, 배향 상태가 좋지 못한 기판의 배향막을 화학물질을 이용하여 제거하고, 새로운 배향막을 다시 도포함으로써 생산 효율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 화학물질은 배향막 하부의 패턴을 손상시키지 않고 배향막을 제거할 수 있는 스트립퍼(stripper), 현상액, 배향막 박리액 등으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정패널의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 액정패널의 제조방법을 설명하기 위한 일반적인 액정패널의 평면도이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 배향막 제거공정을 설명하기 위한 장치도이고, 도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 배향막 제거공정을 설명하기 위한 장치도이다.
도 1을 참고로 하여 액정패널의 제조방법을 살펴보면, 먼저 제 1 기판 상에 복수개의 게이트 배선(1) 및 데이터 배선(2)을 교차 형성하여 화소 영역을 정의하고, 상기 각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극(5)을 형성한다.
이 때, 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 배선(1)과 동시에 형성된 게이트 전극(1a)과, 절연물질로 형성된 게이트 절연막(도시하지 않음)과, 비정질 실리콘으로 형성되어 액티브층으로서 역할을 하는 반도체층(3)과, 상기 데이터 배선(2)과 동시에 형성된 소스/드레인 전극(2a/2b)을 적층함으로써 구비한다.
다음, 제 2 기판 상의 소정 부위에 빛샘을 막기 위해 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스 사이에 색상을 표현하기 위해 RGB의 컬러필터층을 형성하고, 상기 컬러필터층을 포함한 전면에 공통전극을 형성한다.
그리고, 상기에서와 같은 구성요소들이 형성된 제 1 기판 또는 제 2 기판 전면에 배향막을 도포한 후, 선택적으로 러빙 처리(배향처리)한다.
이 때, 상기 배향막으로는 통상 폴리이미드(polyimide)를 사용한다.
다음, 배향막 처리된 제 1 ,제 2 기판을 대향 합착시키고 그 사이에 액정을 주입하고 봉지함으로써 액정패널을 완성한다.
하지만, 배향막을 도포하거나 또는 배향막을 러빙 처리할 때, 배향막에 불량 이 발생하거나 이물질에 의한 오염이 발생하면 상기 배향막을 제거한다.
이하에서 상기 배향막 제거 공정에 대해서 실시예를 나누어 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
배향막 제거공정을 위한 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 로딩부, 스트립퍼부, IPA부, 세정부, 건조부, 언로딩부로 구성되는데, 먼저 제거해야 할 배향막이 형성된 기판(11)을 상기 로딩부에 로딩시킨다.
이와 같이 로딩된 기판(11)은 구동롤러(12)를 이용하여 스트립퍼부로 반송하고, 상기 스트립퍼부 상부에 설치된 제 1 분사수단(13)을 통해 스트립퍼를 분사하여 배향막을 제거한다.
이 때, 상기 스트립퍼는 통상 포토 레지스트를 제거하는 화학물질로서, 오염되었던 이물 및 변성물까지도 동시에 제거되는 이중 효과가 있다.
상기와 같이 분사수단을 이용한 방식을 노즐분사 방식이라 하는데, 이외에 딥 방식이 있다,
상기 딥 방식은 로봇 암(robot arm)을 이용하여 스트립퍼가 채워진 챔버에 기판을 담궈 배향막을 제거하는 방식이다.
이상의 스트립퍼부에서의 배향막 제거 공정에서는 70℃의 스트립퍼(stripper)를 이용하며, 약 10초 내지 30분간 분사하여 배향막과 스트립퍼가 반응하도록 한다.
다음, 스트립퍼로써 배향막을 제거한 기판은 IPA부로 반송되어 기판 상에 잔 류하는 배향막과 스트립퍼를 제거한다.
상기 IPA부도 딥 방식과 노즐 분사 방식을 이용할 수 있으며, 이 중 도 2에서와 같이 노즐 분사 방식을 이용한 것을 살펴보면, 제 2 분사수단(14)을 통하여 IPA(isopropyl alcohol)를 분사함으로써 잔류하는 유기성 물질 즉, 배향막과 스트립퍼 용액을 제거한다.
계속하여, 상기 기판은 구동롤러에 의해 세정부로 반송되며 제 3 분사수단(15)에서 분사되는 순수에 의해 잔류하는 IPA가 완전히 제거된다.
이어서, 세정된 기판을 건조부로 반송시켜 건조시킨다.
건조는 도 2에서와 같이 에어 나이프(air knife)(16)를 이용한 방식을 적용하거나 또는 스핀 드라이 방식을 적용할 수 있다.
이 중 에어 나이프 방식은 순수로 세정된 기판 표면에 압축공기를 분사하여 수분을 제거/건조시키는 방식이고, 스핀 드라이 방식은 스핀 드라이 장치를 고속으로 회전시켜서 원심력에 의하여 수분을 신속하게 제거시키는 방식이다.
마지막으로, 건조까지 마친 기판을 언로딩부로 반송하면 불량 배향막이 완전히 제거된 기판을 얻게 된다.
불량 배향막이 완전히 제거된 기판은 다시 배향막 인쇄 장치로 이송된 후, 새로운 배향막이 재도포된다.
이와 같이 배향막이 도포된 제 1 기판 또는 제 2 기판은 선택적으로 배향 처리된 후, 액정층을 사이에 두고 대향 합착됨으로써 액정패널이 완성된다.
제 2 실시예
도 3을 참고로 하여 본 발명의 제 2 실시예에 의한 배향막 제거를 위한 장비를 살펴보면, 로딩부, 배향막 박리액부, 세정부, 건조부, 언로딩부로 구성되는데, 먼저 배향막이 형성된 기판(21)을 장치에 로딩시킨다.
다음, 로딩된 기판(21)을 구동롤러(22)를 이용하여 배향막 박리액부로 반송하고, 배향막 박리액부 상부에 설치된 제 1 분사수단(23)을 통해 배향막 박리액을 분사하여 상기 배향막과 배향막 박리액 사이에 화학반응을 일으켜 배향막을 기판으로부터 떼어낸다.
일예로, 상기 배향막 박리액 중 폴리이미드 박리액은 알칼리 빌더(Builder)인 사메틸 암모늄수산화물, 수용성 용제인 디메틸 황산화물, 금속이온 봉지제인 에틸렌디아민테트라아세트산, 계면활성제, 물로 구성된 화학물질이다.
그리고, 배향막 박리는 상기의 노즐 분사 방식 외에 딥 방식으로도 가능하다.
상기와 같은 방식을 이용한 배향막 제거 공정에서는 상온 이상의 온도 내지 230℃ 내의 가온 배향막 박리액을 이용하며, 약 10초 내지 30분간 분사한다.
배향막 박리액으로써 배향막을 제거한 기판은 곧바로 세정부로 반송되며 제 2 분사수단(25)에서 분사되는 순수에 의해 제거되지 않고 남아있던 배향막과 배향막 박리액을 완전히 씻어낸다.
상기 배향막 박리액부에서도 노즐 분사 방식 외에 딥방식을 채용할 수 있다.
세정 공정이 끝난 기판은 건조부로 반송되어 건조된다.
도 3은 에어 나이프(air knife)(26)를 이용하여 세정된 기판 표면에 압축공 기 또는 이온 바람를 분사하여 수분을 제거/건조시키는 것을 나타낸 것이다.
즉, 세정된 기판(21)이 구동롤러(22)에 의해 반송되면서 에어 나이프(26)에서 분사되는 압축공기 또는 이온바람에 의해 기판 표면의 수분이 외곽으로 날아가 건조되는 것이다.
이 외에도 기판을 회전시키면서 수분을 제거/건조하는 스핀 드라이 방식이 있다.
마지막으로, 건조까지 마친 기판을 언로딩부로 반송하면 불량 배향막이 완전히 제거된 기판을 얻게 된다.
이와 같이 불량 배향막이 제거된 기판은 다시 배향막 인쇄장치에 이송되어 다시 새로운 배향막이 도포된다.
배향막이 도포된 제 1 기판 또는 제 2 기판은 선택적으로 배향 처리된 후, 액정층을 사이에 두고 대향합착됨으로써 액정패널이 완성된다.
상기와 같은 본 발명의 액정패널의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 상태가 좋지 못한 배향막을 제거하고 새로운 배향막을 형성함으로써 기판의 재사용이 가능하게 되었고 이로써, 생산 효율이 증대된다.
둘째, 기판에 형성된 배향막의 불량을 제거할 수 있게 됨으로써 소자의 신뢰성이 향상된다.
셋째, 배향막의 불량, 오염을 제거함으로써 액정분자의 불균일한 배향을 방지하게 된다.

Claims (7)

  1. 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 공정;
    상기 배향막에 불량 발생시 가온된 화학물질을 이용하여 상기 배향막을 제거하는 공정;
    상기 배향막이 제거된 기판을 세정하고 건조하는 공정;
    상기 기판에 새로운 배향막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 화학물질로서 스트립퍼, 배향막 박리액 또는 현상액 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학물질로 스트립퍼 사용시, 스트립퍼를 이용하여 배향막을 제거한 후, IPA(isopropyl alcohol)를 이용하여 기판에 잔류하는 배향막과 화학물질를 제거하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 화학물질을 이용하여 상기 배향막을 제거하는 공정은 10초 내지 30분 동안 행하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 화학물질로 스트립퍼를 사용하는 경우, 70℃로 가온된 스트립퍼를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 화학물질로 배향막 박리액을 사용하는 경우, 상온 내지 230℃ 범위내로 가온된 배향막 박리액을 사용하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배향막이 폴리이미드로 형성된 경우, 상기 배향막 박리액은 알칼리 빌더인 사메틸 암모늄 수산화물, 수용성 용제인 디메틸 황산화물, 금속이온 봉지제인 에틸렌디아민테트라아세트산, 계면활성제, 물로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조 방법.
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