KR20050051245A - 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 은 페이스트를 형성할 때 제 1 기판과 제 2 기판의 도통 불량을 줄이어 생산성 및 소자의 신뢰성을 향상시키도록 한 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로서, 은 페이스트가 저장된 실린더부와, 상기 실린더부의 끝단에 구성되는 상기 실린더부에 저장된 은 페이스트를 외부로 배출하는 배출부와, 상기 실린더부의 내부에 구성되어 상기 은 페이스트의 고형분에 대해 여과하는 필터부와, 상기 실린더부의 일측에 구성되어 상기 실린더부의 내부에서 발생하는 버블을 배출하는 버블 배출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법{dispensing apparatus and method for manufacturing liquid crystal display device using it}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 소자의 신뢰성을 향상시키는데 적당한 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박막트랜지스터 액정표시소자 공정은 기판 제작공정, 셀 제조공정 및 모듈 공정의 세 가지 공정으로 나눌 수 있다.
먼저, 기판 제작공정은 세정된 유리 기판을 사용하여 각각 박막트랜지스터 제작과 칼라필터 제작 공정으로 나눈다.
여기서, 상기 박막트랜지스터 제작공정은 제 1 기판 상에 복수의 박막트랜지스터와 화소전극을 제작하는 공정을 말하는 것이며, 칼라필터 제조공정은 차광막이 형성된 제 2 기판 상에 염료나 안료를 사용하여 R. G. B 색상의 칼라 필터층을 형성하여 공통전극(ITO)을 형성하는 공정을 일컫는다.
또한, 셀 공정은 박막트랜지스터 및 화소전극 공정이 완료된 상기 제 1 기판과 칼라필터 및 공통전극 공정이 완료된 상기 제 2 기판을 두 기판 사이에 일정한 간격이 유지되도록 합착하고 액정을 주입하여 액정표시소자 셀을 제조하는 공정이다.
그리고, 모듈 공정은 신호처리를 위한 회로부를 제작하고 박막트랜지스터 액정표시소자 패널과 신호처리 회로부를 연결시켜 모듈을 제작하는 공정이다.
여기서, 상기 셀 공정은 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 공정뿐만 아니라 전기적인 신호에 따라 두 기판의 전압차를 만들기 위해서 접지시키는 공정이 필요하다. 따라서, 이러한 접지는 상기 제 2 기판의 공통전극을 제 1 기판에 접지시킴으로써 가능하다.
이하, 도면을 참조하여 종래 기술의 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 액정표시소자를 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(1)에 형성된 복수개의 게이트 라인(3)과 상기 각 게이트 라인(3)에 수직한 방향으로 복수개의 데이터 라인(5)이 매트릭스 형태로 배열되어 복수개의 화소영역(6)으로 이루어진 액티브(Active) 영역(12)이 있고, 상기 액티브 영역(12)내의 액정(도시하지 않음)을 보호하기 위해 상기 액티브 영역(12)의 외곽을 둘러싸도록 형성되어 상기 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)을 합착시키는 실 패턴(7)(Seal pattern)이 있고, 상기 실 패턴(7)의 외곽에 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)을 도통시키기 위한 은 페이스트(8)(Ag paste)가 있다.
이때, 상기 은 페이스트(8)는 일정간격을 갖고 형성되어 도전성 물질인 은을 이용하여 상기 제 1 기판(1)과 상기 제 2 기판(2)을 접지시킨다.
따라서, 상기와 같은 종래의 은 페이스트(8)의 형성방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 종래의 도팅법을 이용한 은 페이스트 형성방법을 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 공통전극과 배향막 형성을 마친 제 2 기판(21)과, 상기 제 2 기판(21)상의 소정부분에 디스펜싱 장비(22)를 이용하여 은 페이스트를 도팅(dotting)하여 은 페이스트(23)를 형성한다.
여기서, 상기 은 페이스트(23)를 도팅(dotting)하기 위해 사용되는 디스펜싱 장비(22)는 다수개의 노즐(배출구)이 구비되어 있다.
이때, 상기 디스펜싱 장비(22)는 0.1∼1MPa 정도의 공압을 이용한 압출방식의 노즐을 구비하며, 상기 노즐은 프로그래밍이 되어있는 로봇 암(Robot arm)이 상기 제 2 기판(21)의 원하는 위치에 상기 은 페이스트(23)를 도팅(dotting)하여 형성한다.
이때, 상기 액정표시소자 셀 공정에서 은 페이스트(23)는 생산성 향상을 위해서 상기 실 패턴(도 1의 7) 주위에 일정한 크기와 간격을 갖도록 위치시켜야만 한다.
그러나 상기와 같은 종래의 은 페이스트의 형성방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 제 2 기판의 공통전극에 신호를 인가하기 위해 제 1 기판의 패드와 도통시키기 위한 페이스트의 정밀한 도포가 어려울 뿐만 아니라, 디스펜싱 장비의 노즐이 막힘과 압력 부족으로 인하여 상기 은 페이스트의 부재 또는 미달 상태를 야기하는데, 이들로부터 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 단락을 유발할 수 있다.
더욱이, 이와 같은 은 페이스트의 형성시 상기 은 페이스트의 불량 발생은 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 도통되지 않아 플릭커(flicker) 불량 등을 유발하기도 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 은 페이스트를 형성할 때 제 1 기판과 제 2 기판의 도통 불량을 줄이어 생산성 및 소자의 신뢰성을 향상시키도록 한 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 디스펜싱 장비는 은 페이스트가 저장된 실린더부와, 상기 실린더부의 끝단에 구성되는 상기 실린더부에 저장된 은 페이스트를 외부로 배출하는 배출부와, 상기 실린더부의 내부에 구성되어 상기 은 페이스트의 고형분에 대해 여과하는 필터부와, 상기 실린더부의 일측에 구성되어 상기 실린더부의 내부에서 발생하는 버블을 배출하는 버블 배출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법은 공통전극이 형성된 제 1 기판을 제 2 기판상에 접지시키기 위해 은 페이스트를 형성하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판상에 필터부와 버블 배출부를 포함하여 구성된 디스펜싱 장비를 이용하여 은 페이스트를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 디스펜싱 장비를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 은 페이스트(Ag paste)(301)가 저장된 실린더부(302)와, 상기 실린더부(302)의 끝단에 구성되는 상기 실린더부(302)에 저장된 은 페이스트(301)를 외부로 배출하는 노즐부(303)와, 상기 실린더부(302)의 내부에 구성되어 상기 은 페이스트(301)의 고형분에 대해 여과하는 필터(filter)부(304)와, 상기 실린더부(302)의 일측에 구성되어 상기 실린더부(302)의 내부에서 발생하는 버블(bubble)을 배출하는 버블 배출부(305)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 필터부(304)는 상기 실린더부(302)에 구성된 배출부(305)의 크기보다 작은 크기를 갖고, 이물을 걸러주는 역할을 하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 디스펜싱 장비는 상기 실린더부(302)의 내부에 저장된 은 페이스트(301)를 기판(306)상의 원하는 부위에 도팅(dotting)할 때 상기 은 페이스트(301)의 고형분이 응고되어 있을 경우 노즐부(303)가 막혀 도팅되지 않는 것을 방지하기 위하여 실린더부(302)의 중간에 필터부(304)를 설치하여 고형분에 대한 여과를 실시한 후 상기 노즐부(303)를 통해 상기 은 페이스트(301)의 도팅을 실시한다.
여기서, 상기 은 페이스트(301)를 도팅할 때 상기 실린더부(302)의 내부에 발생하는 버블(bubble)을 상기 버블 배출부(305)를 통해 배출한다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(31) 상에 게이트 전극(32)을 구비하여 일방향으로 형성된 게이트 라인(도시하지 않음)과, 상기 게이트 전극(32)을 포함한 기판 전면에 게이트 절연막(33)과, 상기 게이트 전극(32) 상측의 게이트 절연막(33)상에 섬 모양으로 형성된 반도체층(34)과, 상기 반도체층(34)의 양측단에 소정부분 오버랩되면서 그 일부에 형성된 데이터 라인(도시하지 않음)을 포함한 소오스/드레인 전극(35a)(35b)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 게이트 전극(32), 반도체층(34) 및 소오스/드레인 전극(35a)(35b)은 박막트랜지스터를 이룬다.
또한, 상기 드레인 전극(35b)의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖고 상기 제 1 기판(31) 전체에 걸쳐 형성된 보호막(36)과, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(35b)과 연결되도록 형성된 화소전극(37)과, 상기 화소전극(37)을 포함한 제 1 기판(31)의 전면에 걸쳐 형성되는 제 1 배향막(38)을 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 제 2 기판(41) 상에 상기 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터에 상응하는 부분의 빛을 차단하는 차광막(42)과, 상기 화소전극(37)의 상응하는 부분의 색상을 구현하기 위한 칼라 필터층(43)과, 상기 칼라 필터층(43) 및 상기 차광막(42) 상에 상기 제 1 기판(31)의 화소 전극(37)으로부터 전위차를 만들기 위해 형성된 공통전극(44)과, 상기 공통전극(44)을 포함한 제 2 기판(41)의 전면에 걸쳐 형성되는 제 2 배향막(45)으로 구성된다.
마지막으로, 상기 제 1 기판(31)과 상기 제 2 기판(41) 사이는 상기 제 1, 제 2 배향막(38,45)에 의해 방향성을 갖는 액정(50)과, 상기 제 1 기판(31)과 상기 제 2 기판(41)간의 간격을 유지하는 절연 물질의 스페이서(51)와, 상기 액정(50)을 보호하기 위해 상기 제 1 기판(31)과 제 2 기판(41)의 가장자리를 접착/밀봉하는 실 패턴(52)과, 상기 실 패턴(52)의 외곽에서 상기 공통전극(44)을 상기 제 1 기판(31)과 접지시키는 은 페이스트(53)(Ag-paste)로 이루어져 있다.
여기서, 상기 은 페이스트(53)는 상기 제 2 기판(41)뿐만 아니라, 상기 제 1 기판(31)에도 형성되어질 수 있는데, 제조과정의 효율을 위해 바람직하게는 상기 제 2 기판(41) 상에 위치한다.
상기와 같은 액정 디스펜싱 장비를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 제조 공정도이다.
먼저, 복수개의 TFT 기판이 적재된 카세트(Cassette;도시되지 않음)와 복수개의 칼라필터 기판이 적재된 카세트(도시되지 않음)가 각각 로더(Loader;적재기)에 의해 각각의 포트(Port)상에 안착된다.
여기서, 상기 TFT 기판에는 어레이 공정에 의해 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.
또한, 상기 칼라필터 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층과 칼라 필터층 및 공통전극 등이 형성되어 있다.
이어, 상기 복수개의 TFT 기판 및 복수개의 칼라필터 기판을 각각 하나씩 선택하도록 프로그램(Program) 된 로봇 암(Robot Arm)을 이용하여 TFT 기판 및 칼라필터 기판을 선택한다.
이어, 상기 선택된 TFT 기판과 칼라필터 기판상에 배향 물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정(S10)을 각각 진행한다.
여기서, 상기 배향 공정(S10)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.
이어, 상기 TFT 기판 및 칼라필터 기판을 각각 세정(S20)한 다음, 상기 TFT 기판상의 일정영역에 상기 칼라필터 기판상의 공통전극과 전기적 연결을 위해 도 3과 같은 디스펜싱(dispensing) 장비를 이용하여 은(Ag) 도트를 도포한다(S30).
그리고, 상기 TFT 기판상에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포(S40)하고, 상기 칼라필터 기판의 외곽부에 실 패턴을 도포(S50)한 후, 상기 TFT 기판과 칼라필터 기판에 압력을 가하여 합착 및 경화(S60)하는 공정으로 이루어진다.
여기서, 상기 갭 공정은 TFT 기판과 칼라필터 기판이 각각 다른 라인에서 진행하는 2선 이중 라인의 공정으로 진행되다가, 합착 공정에서는 단선 단일 라인으로 진행된다. 다시 말하면, 상기 갭 공정은 2선 이중 라인에서 공정이 진행되다가 단선 단일 라인으로 공정이 진행되는 복합 라인으로 구성되는 공정이다.
한편, 상기 TFT 기판과 칼라필터 기판은 서로 대향하는 대면적의 유리기판 상에 복수 개의 영역으로 형성되어 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 단위기판 영역들이 형성되어 있고, 상기 단위 기판 영역 중 하부의 단위기판(TFT 기판) 영역들 내에는 별도의 화소전극들이 각각 형성되어 있다.
그리고, 상부의 단위기판(칼라필터 기판) 영역들을 포함하는 대면적 유리기판에는 상기 화소전극과 더불어 액정을 구동시키는 공통전극이 상기 유리기판 전면에 형성되어 있다.
따라서, 일정 규격의 단위패널의 화소전극에 해당하는 전압을 각각 인가하여 각 단위패널별로 그에 해당하는 투과율에 따른 각각의 단위 패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단/가공한다(S70).
이후, 상기와 같이 가공된 개개의 단위패널에 액정 주입구를 통해 액정을 주입 및 상기 액정 주입구를 봉지(S80)하여 액정층을 형성한다. 다음, 각 단위패널의 절단된 면을 연마한 다음, 단위패널의 외관 및 전기적 불량 검사(S90)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.
여기서, 상기 액정주입공정을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 액정 물질을 주입할 때에는, 액정 물질을 용기에 담은 다음, 챔버(chamber) 속에 용기를 집어넣고 챔버 안의 압력을 진공상태로 유지함으로써 액정 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포한다.
이어, 챔버안의 압력을 진공 상태로 유지한 채로 빈 액정 셀의 액정 주입구를 액정 물질이 담아져 있는 용기에 담그거나 접촉시킨 다음, 챔버 안의 압력을 진공 상태로부터 대기압 상태까지 높이면, 빈 액정 셀 안의 압력과 챔버의 압력 차이에 의하여 액정 주입구를 통하여 액정 물질이 주입된다.
여기서, 상기 액정 주입을 액정 주입 방식으로 설명하고 있는데, 액정 적하 방식에 의해 액정을 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에서 액정적하공정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 액정주입방법은 단위패널로 절단한 후 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정주입구를 액정 물질이 담아진 액정 용기에 담그거나 접촉시켜 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하된다. 또한, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 될 수 있다.
따라서 도 6에서와 같이, TFT 기판(61) 주위에 프레임(frame)상으로 형성된 메인 실링(main sealing)의 프레임내의 기판면상에 규정량의 액정(36)을 적하하고, 진공 중에서 TFT 기판(36)과 칼라필터 기판(62)을 접하여 액정봉입을 하는 액정적하방식을 적용한다.
상기와 같은 액정적하방식은 패널내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 대면적 유리기판에 적하(dropping)하고 기판의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다.
즉, TFT 기판(61)과 칼라필터 기판(62)을 합착하기 전에 TFT 기판(61)상에 방울 형상으로 액정(63)을 적하한다. 또한, 이에 한정하지 않고 상기 액정(63)은 칼라??터 기판상에 적하할 수도 있다.
다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT 기판(61)과 칼라필터 기판(62) 중 어느 기판도 가능하다. 그러나 두 기판의 합착시 액정(63)이 적하된 기판은 하부에 놓여져야만 한다.
이때 상기 칼라필터 기판(62)의 외곽영역에 실 패턴(64)이 도포되어 상기 칼라필터 기판(62)과 TFT 기판(61)에 압력을 가함에 따라 TFT 기판(61) 및 칼라필터 기판(62)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정 방울이 외부로 퍼져 상기 칼라필터 기판(62)과 TFT 기판(61) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다.
다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 합착 공정 전에 TFT 기판(61)상에 미리 액정(63)을 적하한 후 실 패턴(64)에 의해 두 기판을 합착하는 것이다.
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 액정표시장치의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다.
한편, 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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 디스펜싱 장비 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 은 페이스트는 버블 및 고형분을 제거하여 도팅하기 때문에 은 페이스트 불량을 제거할 수 있기 때문에 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 액정표시소자를 나타낸 평면도
도 2는 종래의 도팅법을 이용한 은 페이스트 형성방법을 나타낸 단면도
도 3은 본 발명에 의한 디스펜싱 장비를 나타낸 개략적인 구성도
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에서 액정적하공정을 설명하기 위한 도면
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
301 : 은 페이스트 302 : 실린더부
303 : 노즐부 304 : 필터부
305 : 버블 배출부

Claims (5)

  1. 은 페이스트가 저장된 실린더부와,
    상기 실린더부의 끝단에 구성되는 상기 실린더부에 저장된 은 페이스트를 외부로 배출하는 배출부와,
    상기 실린더부의 내부에 구성되어 상기 은 페이스트의 고형분에 대해 여과하는 필터부와,
    상기 실린더부의 일측에 구성되어 상기 실린더부의 내부에서 발생하는 버블을 배출하는 버블 배출부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 디스펜싱 장비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터부는 상기 배출부의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 디스펜싱 장비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 필터부는 상기 실린더부의 중앙 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 디스펜싱 장비.
  4. 공통전극이 형성된 제 1 기판을 제 2 기판상에 접지시키기 위해 은 페이스트를 형성하는 액정표시장치의 제조방법에 있어서,
    상기 제 1 기판 또는 제 2 기판상에 필터부와 버블 배출부를 포함하여 구성된 디스펜싱 장비를 이용하여 은 페이스트를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 은 페이스트가 형성된 기판은 공통전극이 형성된 제 1 기판인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101147165B1 (ko) * 2010-10-27 2012-05-25 주식회사 나래나노텍 태양전지의 전극 패턴 형성용 멀티 디스펜싱 노즐, 및 이를 구비한 태양 전지의 전극 패턴 형성 장치

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