KR20030095655A - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 폐쇄형으로 씨일재를 도포하는 단계; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계; 상기 액정을 상기 씨일재 안쪽 영역에 대응하는 영역에 균일하게 충진시키는 단계; 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

Description

액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정 적하 방식을 적용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 브라운관(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 액정표시장치가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 텔레비전 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이러한 액정표시장치는 크게 어레이(Array) 공정, 칼라 필터(Color Filter) 공정, 액정 셀(Cell) 공정 등을 거쳐 제조된다.
상기 어레이 공정은 증착(Deposition) 및 사진 석판술(Photolithography), 식각(Etching) 공정을 반복하여 제 1 기판 상에 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT로 약칭) 및 화소전극을 형성하는 공정이다.
상기 칼라 필터 공정은 화소 전극이 형성된 영역을 제외한 영역에는 빛의 누설을 방지하기 위해 제 2 기판에 블랙 매트릭스(Black Matrix)를 형성하고, 염료나 안료를 사용하여 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 칼라 필터를 제작한 후, 공통전극용 ITO(Indium Tin Oxide)막을 형성하는 공정이다.
상기 액정 셀 공정은 스페이서를 이용하여 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 일정한 셀겝을 유지하고 씨일재를 이용하여 양 기판을 합착한 후, 단위 패널로절단하고 액정을 주입하여 액정 셀을 완성하는 공정이다.
이하, 도면을 참조로 종래의 액정 셀 공정 중 액정주입공정을 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 진공주입 방법을 이용하여 단위 패널 내에 액정을 주입하는 방법을 보여주는 개략도이다.
도 1과 같이, 우선, 챔버(20) 내에 액정 물질(25)을 담은 용기(30)를 위치시킨 후, 챔버(20) 내부를 진공상태로 유지하여 액정(25) 물질 속이나 용기(30) 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 제거한다.
그후, 여러 장의 단위 패널(40)을 용기(30)에 담그거나 접촉시킨 후, 챔버(20) 안에 질소(N2) 가스를 유입하여 챔버 내의 압력을 대기압 상태까지 높이면, 단위 패널(40) 안의 압력과 챔버(20) 내의 압력 사이의 차이에 의하여 액정물질(25)이 단위 패널(40)의 내부로 주입되게 된다.
이때, 단위 패널(40)에는 기판 합착을 위해 도포되는 씨일재가 패터닝되어 액정 주입구가 형성되어 있으므로, 상기 주입구를 통해 액정물질(25)이 단위 패널(40) 내에 주입되는 것이다.
그후, 액정(25)이 단위 패널(40)에 충진되면, 주입구를 밀봉하는 봉지 공정을 수행하여 액정셀을 완성하게 된다.
그러나, 이러한 진공 주입 방법은 압력차에 의해 단위 패널 내에 액정을 주입하게 되므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되는 문제점이있다.
또한, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 단위 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 액정의 미충진 영역이 발생하거나, 또는 과충진 영역이 발생되어 화상 재현시 불량의 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 짧은 시간 내에 액정층을 형성시켜 생산성이 향상된 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 액정을 균일하게 분포시켜 액정의 과충진 또는 미충진 영역이 발생하지 않는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 진공주입 방법을 이용하여 단위 패널 내에 액정을 주입하는 방법을 보여주는 개략도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 액정적하방식을 이용한 액정표시장치의 제조방법을 보여주는 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도.
도 4는 본 발명의 액정 충진 방법을 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 제 2 기판 110 : 액정
120 : 씨일재 200 : 분사기
상기 목적 달성을 위해서, 본 발명은 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 폐쇄형으로 씨일재를 도포하는 단계; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계; 상기 액정을 상기 씨일재 안쪽 영역에 대응하는 영역에 균일하게 충진시키는 단계; 및 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
즉, 본 발명은 제 1 기판 및 제 2 기판을 합착한 후 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라, 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 액정을 적하한 후 양 기판을 합착하므로써, 제조시간이 단축되어 생산성이 향상되게 된다.
또한, 액정 적하후 액정이 균일한 밀도로 분포되도록 액정 충진공정을 수행함으로써 액정이 과충진 또는 미충진될 우려가 없다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 액정적하방식을 이용한 액정표시장치의 제조방법을 보여주는 개략도이다.
도 2a에서 알 수 있듯이, TFT 기판(1)에 액정주입구가 없는 프레임(Frame) 형상의 자외선 경화형 씨일재(3)를 소정의 두께로 도포하고, 상기 씨일재(3) 안쪽(박막트랜지스터 어레이 부분)에 적당량의 액정(2)을 고르게 적하한다. 이때, 상기 액정(2)은 시린지(Syringe, 10)를 이용하여 일정한 피치(Pitch)와 패턴(Pattern)으로 일정량만큼 균일하게 도팅(Dotting)된다.
다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(도시되지 않음) 내에서 컬러필터 기판(5)을 상기 씨일재(3)가 인쇄된 TFT 기판(1)위에 위치시킨 다음, 합착한다.
그런 다음, 도면에는 도시하지 않았지만, 진공 챔버 내를 대기압으로 복원하면 상기 합착된 TFT 기판(1) 및 컬러필터 기판(5)이 챔버 내와 기판 사이의 압력차로 인하여 기판이 가압되면서 TFT 기판(1)과 컬러필터 기판(5) 사이에 액정이 충진되어 액정층을 이룬다. 그런 다음, 상기 씨일재(3)의 도포 영역에 UV 광원을 이동시키면서 조사하여 씨일재(3)를 경화시킴으로써 액정표시장치를 제조한다.
이러한 액정적하방식은 짧은 시간 동안에 직접 기판상에 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시장치의 액정층 형성도 매우 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있게 되므로 액정표시소자의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가진다.
도 3은 본 발명의 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도이고, 도 4는 도 3의 액정 전면 도포 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 제 1 기판(TFT 기판) 및 제 2 기판(Color Filter 기판)이 제공된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 제 1 기판에는 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(Gate Line)과 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 데이터 라인(Data Line)과 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 매트릭스(Matrix) 화소 영역에 각각 형성되는 복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극들이 형성되어 있다.
제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층과, 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 삼원색으로 이루어지는 컬러 필터층과, 상기 화소 전극들과 함께 액정을 구동시키는 공통전극 등이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 2 기판상에는 액정표시장치의 대면적화에 유리한 컬럼 형상의 스페이서(Spacer)가 약 3.5㎛의 높이로 제 1 기판상의 게이트 라인 및 데이터 라인에 대응되는 면에 형성되어 있을 수 있다.
이와 같이 구성되는 제 1, 제 2 기판은 다음과 같은 액정 셀 공정에 의해 액정표시장치가 구현된다.
먼저, 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 배향물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정을 동시에 수행한다. 상기 배향공정은 배향막 도포 전 세정(20S), 배향막 인쇄(21S), 배향막 소성(22S), 배향막 검사(23S), 러빙(24S) 순으로 차례로 진행한다.
다음, 배향 공정이 수행된 제 1 기판과 제 2 기판을 세정(25S)한 다음, 제 1 기판의 화소 영역 외곽쪽으로 제 2 기판이 일정 간격을 갖고 합착되도록 하는 주입구가 없는 폐쇄형의 씨일재를 제 2 기판 상에 프레임 형상으로 도포(26S)한다. 그리고, 제 1 기판 상에는 제 2 기판상의 공통전극과의 전기적 연결을 위해 은(Ag)을 도트(dot) 형상으로 도포(27S)한다. 이때, 상기 씨일재의 형성은 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 형성할 수도 있고, IPS(In-Plane Switching Mode) 모드에서는 제 1 기판상에 화소전극과 공통전극이 형성되므로 상기 은(Ag) 도트를 형성할 필요가 없다.
다음, 제 2 기판 상에 상기 씨일재 안쪽 영역에 액정을 적하한다(28S). 상기 액정 적하는 스프레이(Spray) 방식 또는 액정 디스펜싱(LC Dispensing) 장치에 의한 방식으로 액정을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 상기 액정을 제 1 기판상의 씨일재 안쪽 영역과 대응되는 영역에 적하할 수도 있다.
다만, 상기 액정과 씨일재를 동일기판에 형성할 경우, 액정과 씨일재가 형성되는 기판과 그렇지 않은 기판과의 공정간에 불균형이 발생되어 공정시간이 많이 소요되며, 액정과 씨일재가 동일기판에 형성되므로 합착전에 씨일재에 오염물질이 형성된다 하더라도 기판 세정을 할 수 없게 되므로, 상기 액정과 씨일재는 서로 다른 기판에 형성할 수 있다.
이어, 씨일재 안쪽 영역에 적하된 액정을 균일하게 충진시킨다(29S). 이때, 상기 액정을 충진하는 방식은 불활성 기체 또는 질소(N2) 기체를 분사하는 분사기를 이용하여 기판 상에 적하된 액정을 원하는 면적에 균일하게 도포할 수 있도록 한다. 이때 상기 불활성 기체 및 질소 기체는 액정과 비반응성을 가지는 기체이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(100) 상에 적하된 액정(110)을 예로 들면, 분사기(200)가 제 2 기판(100)과 일정한 갭(Gap)을 유지하면서, 적하된 액정(110)으로 접근한 다음, 질소 기체를 분사하면서 곳곳에 적하된 액정(110)을 고르게 퍼지도록 하여 제 2 기판(100)의 씨일재(120) 내부 영역까지 균일하게 액정이 충진될 수 있도록 한다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 기판 및 제 2 기판을 합착한다(30S). 이때, 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 미리 액정이 균일하게 충진되어 있으므로, 종래와 같이 진공합착기를 이용하여 서로 대향하는 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 적하된 액정이 충진되도록 하는 가압 공정이 필요없게 되어 간단하게 합착 공정만을 수행할 수도 있다. 이에 의해 종래의 액정 적하량의 과부족 문제와, 액정 적하량 조절 실패로 인한 중력 불량 문제를 미연에 방지할 수 있다.
이어, 상기 씨일재를 경화시켜 액정 원판을 형성한 다음(31S), 상기 액정 원판을 각 패널 별로 절단한다(32S).
그 후, 절단된 각 패널을 연마 가공(33S)한 다음, 외관 및 전기적 불량 등의최종 검사(34S)를 수행하여 액정표시장치를 완성한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상술한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 액정을 적하한 후 액정을 씨일재 안쪽 영역에 균일하게 충진시키고 제 1, 제 2 기판을 합착함으로써, 액정층 형성시간이 단축되고 액정 적하량에 따른 액정의 과부족 현상의 문제점을 방지할 수 있다.
둘째, 액정을 적하한 후, 간단한 공정을 통해 적하된 액정을 원하는 면적에 균일하게 확산시킬 수 있도록 함으로써, 전체적인 공정 시간을 단축할 수 있다.
셋째, 최적의 액정량으로 액정 원판을 형성함으로써, 기판과 기판 사이의 내압차로 인한 중력 불량을 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 폐쇄형으로 씨일재를 도포하는 단계;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계;
    상기 액정을 상기 씨일재 안쪽 영역에 대응하는 영역에 균일하게 충진시키는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액정을 균일하게 충진시키는 단계는
    상기 액정이 적하된 기판과 일정한 갭(Gap)을 유지하면서 액정과 반응하지 않는 기체를 분사기를 통해서 분사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 액정과 반응하지 않는 기체는 불활성 기체 또는 질소 기체인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판을 제공하는 단계는
    상기 제 1 기판 상에 서로 교차하여 화소영역을 정의하도록 복수개의 게이트 라인 및 데이터 라인을 형성하고,
    상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 화소 영역에 각각 복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 기판을 제공하는 단계는
    상기 제 2 기판 상에 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층 사이에 형성되어 적, 녹, 청의 삼원색을 나타내는 컬러 필터층과, 상기 화소 전극과 공통으로 액정을 동작시키는 공통 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상의 공통 전압 공급 라인에 은(Ag) 도트를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 액정을 적하하는 단계는 스프레이 방식 및 액정 디스펜싱 장치를 이용한 적하 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101276748B1 (ko) * 2006-06-20 2013-06-19 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치용 액정분사장치 및 이를 이용한 액정층형성방법

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