JP4094528B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
このような第1、第2ガラス基板はスペーサによって一定空間を有し液晶注入口を有するシール剤によって合着され前記両基板の間に液晶が注入される。
このような構造の液晶表示装置において、前記第1ガラス基板と第2ガラス基板の間に液晶層を形成する方法として、従来には毛細管現象と圧力を利用した真空注入方式を使ったが、以下真空注入方式による従来の液晶表示装置の製造方法を説明すれば次の通りである。
また、両基板の間の均一なセルギャップを維持するために、いずれか一つの基板にスペーサを散布して、液晶が外に漏れることを防止し、両基板を接着するようにいずれか一つの基板端にシールパターンを形成する。この時、前記シールパターンではエポキシシールパターンのような熱硬化形シールパターンが主に使われる。
そして、前記両基板を合着する。この時前記エポキシシールパターンはエポキシ樹脂と開始剤が混合したものであって、加熱されれば開始剤によって活性化したエポキシ樹脂が架橋結合を通じて高分子化して接着力にすぐれたシールパターンとして作用する。
そして、前記液晶が両基板の間にある程度満たされた時、徐々に窒素(N2)を真空チャンバー内へ注入すれば両基板の間と周囲との圧力差が発生して液晶が両基板の間の空の空間を満たすことになって結局両基板の間に液晶層が形成される。
図1は一般的な液晶表示装置をあらわした平面図である。
図1に図示したように、下部基板10上に画素領域(P)を定義するために一定間隔を有して片側方向に複数個のゲートライン11が配列されて、 前記ゲートライン11に垂直な方向に一定間隔を持って複数個のデータライン12が配列される。
そして前記ゲートライン11とデータライン12が交差して定義された各画素領域(P)にはマトリックス形態に形成される画素電極16と、前記ゲートライン11の信号によってスイッチングされて前記データライン12の信号を前記各画素電極16に伝達する複数個の薄膜トランジスタが形成される。
ここで、前記ドレーン電極15Bは前記画素電極16とコンテックホール17を通じて電気的に繋がれる。
ここで、前記上部基板には下部基板10に形成された画素領域(P)にそれぞれ対応する開口部を持ち、光を遮断する役割を果すブラックマトリックス(black matrix)層と、カラー色相を具現するための赤/緑/青(R/G/B)カラーフィルター層及び前記画素電極(反射電極)16と共に液晶を駆動させる共通電極を含めて構成されている。
このような下部基板10と上部基板はスペーサ(spacer)によって一定空間を有し、液晶注入口を有するシールパターンによって合着された二つの基板の間に液晶が注入される。
図2Aに図示したように、スクリーン印刷装備は概略的にシールパターン形成領域が選択的に露出されるように開口部31を持つスクリーンマスク32と、前記スクリーンマスク32を通じて基板10にシーラント(sealant)を選択的に供給してシールパターンを形成するゴムローラー(squeeze)33が具備されている。
また、前記シールパターンに含有された溶媒はレベリング(leveling)させる乾燥工程を通じて蒸発させる。
しかし前記のようなスクリーン印刷法は、工程の便宜性に優れるので普遍的に使われているが、スクリーンマスク32の全面にシーラントを塗布し、ゴムローラー33で印刷してシールパターンを形成することによってシーラントの消費量が多くなるという短所がある。
また、前記スクリーンマスク32と基板10が接触することによって基板10上に形成された配向膜(図示せず)のラビング(rubbing)不良が発生して液晶表示装置の画質を低下させるという短所がある。
図2Bはディスペンシング法による従来の液晶表示装置のシールパターン形成方法をあらわした図面である。
図2Bに図示したように、基板10がローディングされたステージ(図示せず)を前後左右方向に移動させながら、シーラントが保存されたシリンジ34に一定の圧力を印可してシーラントを排出することで基板10の端にシールパターン7を形成するようになる。
すなわち、メインシールパターン及びダミーシールパターンは粘度が高いから前記ディスペンシング装置のノズル先端に固まっており、このように固まっているシールパターンによってシールパターンが過多分布することになる。
また、基板の面積が増加するか、液晶表示パネルのモデル変更によって基板上に形成される画像表示部の面積が変更される場合に效率的に対処することができない。
また、前記メインシールパターンは複数個の液晶表示パネルが形成された基板上に少なくとも一つの液晶表示パネルに対応するように開口部を持つマスクを整列させる段階と、前記マスクを利用して開口部に対応する少なくとも一つの液晶表示パネルにメインシールパターンを印刷する段階と、前記マスクを残り液晶表示パネルに整列させて該当液晶表示パネルに繰り返してメインシールパターンを印刷する段階を含めてなる。
以下、添付された図面を参考にして本発明による液晶滴下方式を適用した液晶表示装置の製造方法を詳しく説明すれば次の通りである。
以下、本発明の実施例に図示された図面には四つの液晶表示パネルだけが図示されているが、基板の大きさによって基板上に複数個の液晶表示パネルが形成されることもできる。
図3Aに図示したように、下部基板20と上部基板30を準備する。
図面には図示していないが、下部基板20上には縦横に交差して画素領域を定義する複数個のゲート配線とデータ配線を形成し、前記ゲート配線とデータ配線の交差点にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層、オミックコンタクト層、ソース/ドレーン電極、及び保護膜からなる薄膜トランジスタを形成して、前記薄膜トランジスタに繋がれる画素電極を前記画素領域に形成する。
また、前記カラーフィルター層と共通電極の間にオーバーコート層を追加して形成することもできる。また、前記共通電極上に配向膜を形成する。
そして、前記下部基板20の外郭部には銀(Ag)をドット(dot)状に形成して前記両基板20、30の合着後、前記上部基板30上の共通電極に電圧を印加するようにする。
図3Bに図示したように、前記下部基板20上に液晶40を滴下して液晶層を形成する。
図3Dに図示したように、ディスペンシング装置50を利用して前記メインシールパターン70が形成された前記上部基板30の縁のダミー領域にダミーシールパターン60を形成する。
また、前記ダミーシールパターン60は上部基板30のダミー領域のどこに形成しても構わず、前記ダミーシールパターン60形成時、前記メインシールパターン70より先に形成するか後で形成することもできる。
また、前記ダミーシールパターン60とメインシールパターン70ではUV硬化型シールパターンを使っており、前記UV硬化型シールパターンは両末端にアクリル基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを開始剤と混合して使うか、一方末端にはアクリル基が他方末端にはエポキシ基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを開始剤と混合して使うことができる。
前記のように中央部に滴下した液晶40は前記メインシールパターン70が硬化された後まで徐々に広がって基板全体に等しい密度に分布される。
一方、ここに限定されず、前記液晶40を上部基板30上に形成することができ、前記ダミーシールパターン60とメインシールパターン70を下部基板20上に形成することもできる。
また、前記液晶40とダミーシールパターン60及びメインシールパターン70を同一基板に形成する場合、液晶とUV硬化型シールパターンが形成される基板と、そうではない基板との工程間に不均衡が発生して工程時間が多く所要され、液晶とシールパターンが同一基板に形成されるので合着前にシールパターンに汚染物質が形成されても基板洗浄ができなくなるので、前記液晶とシールパターンとはお互いに異なる基板に形成することが望ましい。
また、図面には図示していないが、前記両基板20、30中、いずれか一つの基板、望ましくは前記上部基板30上にセルギャップ維持のためのスペーサを形成することができる。
図3Eに図示したように、前記下部基板20と上部基板30を合着する。
図3Fに図示したように、前記合着基板20、30に UV照射装置80を通じてUVを照射する。
この時、前記UV硬化型シールパターンとして、一方の末端にはアクリル基が他方の末端にはエポキシ基が結合されたモノマー、またはオリゴマーを開始剤と混合して使った場合は、このようなUVの照射によってエポキシ基が反応しないので、 前記UV照射工程後に追加で約120℃で1時間ほど行ってシールパターンを硬化させる。
したがってメインシールパターン70内部のアクティブ領域を覆うマスク(図示せず)を合着基板20、30とUV照射装置80との間に整列させた後にUVを照射することができる。
本発明の実施例で説明した液晶的方式以外に真空注入方式によって液晶層を形成することもできる。この時メインシールパターンとダミーシールパターンは同一平面に形成され、前記ダミーシールパターンは非表示領域におけるセルギャップを均一に維持する役割を果す。前記メインシールパターンは注入口付きの形態で形成される。
図4Aないし図4Cから分かるように、基板30上にはメインシールパターン70が注入口のない閉鎖されたパターンに形成されており、前記メインシールパターン70の外郭ダミー領域にはダミーシールパターン60が多くの形態を持って形成されている。
また、図4Bのように、前記ダミーシールパターン60は前記メインシールパターン70が形成された基板30の角部分にクランプ(clamp)形態で各メインシールパターン70を覆うように形成することもできる。
ここで、前記ダミーシールパターン60では両末端にアクリル基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを開始剤と混合したものや、一方の末端にはアクリル基が、他方の末端にはエポキシ基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを開始剤と混合したものを使うことができる。
図5Aに図示したように、上部基板30上に複数個のマスクアラインマーク31を形成する。
ここで、前記マスクアラインマーク31は上部基板30の対角線方向に少なくとも二つを形成することもでき、角隣接領域に四つを形成することもできる。
この時、前記マスクアラインマーク31は+形、×形、四角形、円形など多様な形態に変更して形成することができる。
また、前記スクリーンマスク33を整列させた後、前記スクリーンマスク33上の一定部門にシーラントを塗布してゴムローラー(squeeze)34を利用して矢印方向に塗布されたシーラントを押しながら開口部32に対応された上部基板30上に図5Cに図示したように、4個の液晶表示パネルに合うようにメインシールパターン70を印刷する。
すなわち、図6Aは原版マスクをあらわす平面図で、図6Bは分割マスクをあらわす平面図である。
図6Aに図示したように、4個の液晶表示パネルにそれぞれメインシールパターン70を印刷する時にメインシールパターン70が形成される部分に開口部32が形成された一枚のスクリーンマスク33を使って同時にメインシールパターン70を印刷している。
また、液晶表示パネルのサイズが大きくなることによって、これに対応して原版マスクのサイズも増加することでマスク保管及び管理に困難がある。
例えば、基板上に第1サイズの液晶表示パネルのみを製作する場合に、その第1サイズの液晶表示パネルを製作することができない領域は廃棄されるによって基板の利用效率が低下する。
このように基板上にお互いに異なるサイズを持つ液晶表示パネルを製作する方式を詳しく説明すれば次のようである。
図7に図示したように、一つの基板21上に第1サイズを持つ第1液晶表示パネル22を一つまたはいくつか配置し、前記第1液晶表示パネル22が形成されることができない基板21内の余剰領域に第2サイズを持つ第2液晶表示パネル23を形成する。
図8に図示したように、光硬化性シールパターン(UV硬化性樹脂)で二つの基板の間の液晶を密封するメインシールパターン70と、合着及び加圧工程の時、メインシールパターン70を保護して真空を維持するために複数個の液晶表示パネルを覆うように形成されるダミーシールパターン60と、前記基板の端部分(カットティングされて除去される部分)すなわち、ダミーシールパターン60の外郭部に一定間隔で上部基板30に形成される固定用シールパターン90で構成される。
このように前記固定用シールパターン90を形成して、前記二つの基板を合着した後、その状態で前記固定用シールパターン90に光(UV)を照射して前記固定用シールパターン90を硬化させるので、前記合着された二つの基板が固定される。
もし、前記固定用シールパターン90が前記メインシールパターン70と違う物質に形成される場合には、前記固定用シールパターン90をメインシールパターン70が形成されない下部基板、またはメインシールパターン70が形成された上部基板30に形成することができる。
一方、前記固定用シールパターン90はディスペンシング方法を利用して所望の領域に形成する。
また、前記固定用シールパターン90は前記ダミーシールパターン60の外郭部またはダミーシールパターン60と同一ラインに直線形態で形成することができる。
第一、メインシールパターンはスクリーン印刷法で形成し、ダミーシールパターンはディスペンシング方法で形成することで、生産性を高めて液晶の汚染を防止して素子の信頼性を高めることができる。
第二、基板が大型化することによって分割マスクまたは原版マスクを使ってメインシールパターンを印刷することでタックタイム(tact time)を短縮して、多様なサイズを持つMMG(Multi Models on a Glass)モデルに適用することができる。
30 : 上部基板
40: 液晶
50 : ディスペンシング装置
60: ダミーシールパターン
70 : メインシールパターン
Claims (18)
- 下部基板及び上部基板を準備する段階と;
前記両基板内のいずれか一つの基板上にスクリーン印刷法でメインシールパターンを形成する段階と;
前記メインシールパターンが形成された基板上にディスペンシング方法でダミーシールパターンを形成する段階と;
前記両基板内のいずれか一つの基板上に液晶を滴下する段階と;
前記両基板を合着する段階と;
前記合着された両基板にUVを照射する段階とを含めてなる液晶表示装置の製造方法。 - 前記ダミーシールパターンとメインシールパターンはUV硬化型シールパターンを使う請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記UV硬化型シールパターンは両末端にアクリル基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを利用して形成する請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記 UV硬化型シールパターンは一方の末端にはアクリル基が、他方の末端にはエポキシ基が結合されたモノマーまたはオリゴマーを利用して形成する請求項2に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記 UVの照射工程後加熱工程を追加して実施する段階を更に含む請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記上部基板上に柱状スペーサを形成する段階を更に含む請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記柱状スペーサには感光性有機樹脂を使う請求項6に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ダミーシールパターンとメインシールパターンは前記上部基板上に形成して、前記液晶は前記下部基板上に滴下する請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ダミーシールパターンとメインシールパターン、そして液晶を同一基板に形成する請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記メインシールパターンは、
複数個の液晶表示パネルが形成された基板上に開口部を持つマスクを整列させる段階と;
前記整列されたマスクを利用して開口部に対応する前記液晶表示パネルにシールパターンを印刷する段階で成り立つ請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記メインシールパターンは
複数個の液晶表示パネルが形成された基板上に少なくとも一つの液晶表示パネルに対応されるように開口部を持つマスクを整列させる段階と;
前記マスクを利用して開口部に対応する少なくとも一つの液晶表示パネルにメインシールパターンを印刷する段階と;
前記マスクを残り液晶表示パネルに整列させ、該当液晶表示パネルに繰り返しメインシールパターンを印刷する段階とを含めてなる請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記液晶表示パネルは互いに異なる大きさの液晶表示パネルである請求項11に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記メインシールパターンはマスク上の所定部分にシーラントを塗布した後にゴム押し棒を利用して開口部に対応した液晶表示パネルに印刷する請求項10または11に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記少なくとも一つの基板上にマスクアラインマークを形成する段階を更に含めてなる請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記マスクアラインマークは基板の対角線方向に少なくとも二つまたは第1、第2パネルの角隣接領域に四つを形成する請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記マスクアラインマークは+形、×形、四角形、円形など多様な形態に変更して形成する請求項14に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記ダミーシールパターンの外郭部に固定用シールパターンを形成する段階を更に含めてなる請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記固定用シールパターンはディスペンシング方法により形成する請求項17に記載の液晶表示装置の製造方法。
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