KR100211633B1 - A thin glass substrate having passivation layer of lcd and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
액정표시장치에 적용되는 박형 유리기판은 얇은 두께로 에칭된 유리를 가공하여 기판을 형성한 후, 한층 이상의 무기막 또는 유기막을 형성하여 완성한다. 무기막은 압축응력을 가진 물질을 증착함으로서 형성되고, 유기막은 점도계수가 작은 물질을 도포한 후 빛을 조사하여 경화시킴으로써 형성된다. 무기막 또는 유기막은 유리기판의 표면에 생긴 홈을 메워서 그 홈의 실질적 크기를 작게 만들며, 기판에 균열이 생겼을 경우에는 기판에 단단히 달라 붙어서 균열이 전파되는 것을 방지한다.A thin glass substrate applied to a liquid crystal display device is formed by forming a substrate by processing an etched glass with a thin thickness, and then forming an inorganic film or an organic film in one or more layers. The inorganic film is formed by depositing a material having a compressive stress, and the organic film is formed by applying a material having a small viscosity and irradiating it with light to harden it. The inorganic film or the organic film buries the groove formed on the surface of the glass substrate so as to reduce the substantial size of the groove. When the substrate is cracked, the inorganic film or the organic film sticks firmly to the substrate to prevent crack propagation.
Description
제1도는 본 발명에 따른 보호막이 형성된 박형 유리기판을 나타내는 도면으로서,FIG. 1 is a view showing a thin glass substrate on which a protective film according to the present invention is formed,
제1(a)도는 기판 표면에 홈(pore)이 생겼을 경우의 보호막을 나타내는 도면이고,FIG. 1 (a) is a view showing a protective film when a pore is formed on the substrate surface,
제1(b)도는 도면에 균열이 발생했을 경우의 보호막을 나타내는 도면.Fig. 1 (b) is a view showing a protective film when cracks are generated in the figure.
제2도는 제1도의 유리기판이 적용된 액정표시장치의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device to which a glass substrate of FIG. 1 is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
1, 10a, 10b : 유리기판 12 : 투명전극1, 10a, 10b: glass substrate 12: transparent electrode
13a, 13b : 배향층 14a, 14b : 편광판13a and 13b: alignment layers 14a and 14b:
15 : 액정층 8, 18a, 18b : 보호막15: liquid crystal layer 8, 18a, 18b:
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 기판에 보호층을 형성하여 표면이 매끈하고 균열이 발생하는 것이 방지되며 기계적인 충격에도 강한 유리기판이 적용된 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a liquid crystal display device in which a protective layer is formed on a substrate to prevent a smooth surface and crack from occurring and a glass substrate resistant to mechanical impact, and a method of manufacturing the same.
텔레비젼이나 퍼스널 컴퓨터의 표시장치에 주로 사용되고 있는 CRT(cathod ray tube)는 대면적의 화면을 만들 수 있다는 장점이 있지만, 이러한 대면적의 화면을 만들기 위해서는 전자총(electron gun)과 발광물질이 도포된 스크린과의 거리가 일정 이상을 유지해야만 하기 때문에 그 부피가 커지는 문제가 있었다. 따라서, CRT는 현재 활발하게 연구되고 있는 벽걸이용 텔레비젼 등에 적용할 수 없을 뿐만 아니라, 근래에 주목받고 있는 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등과 같이 저전력을 필요로 하며 소형화를 요구하는 전자제품에도 적용할 수가 없었다.A cathode ray tube (CRT), which is mainly used in a display device of a television or a personal computer, has an advantage that a screen of a large area can be formed. However, in order to make such a large screen, an electron gun and a screen There is a problem in that the volume of the film is increased. Therefore, the CRT can not be applied to wall-mounted televisions which are actively researched at present, and has not been applied to electronic products requiring low power and requiring miniaturization, such as portable televisions and notebook computers, which have been attracting attention in recent years.
이러한 표시장치의 요구에 부응하여 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)와 같은 여러 가지의 평판표시장치가 연구되고 있지만, 그 중에서도 LCD(액정표시장치)가 여러 가지의 단점에도 불구하고 화질이 우수하며 저전력을 사용한다는 점에서 근래에 가장 활발하게 연구되고 있다. 이 LCD를 채용한 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터가 현재 시중에 시판되고 있지만, 아직도 해결해야 할 문제가 여러 가지 존재하는 실정이다. 특히, 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등은 사용자가 항상 휴대하고 다니기 때문에 크기나 중량을 줄이는 것이 LCD개발의 주요한 성공요건이 되고 있다.Various flat panel display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an electroluminescent display (ELD), and a vacuum fluorescent display (VFD) have been studied in response to the demand of the display device. (Liquid crystal display) has been actively studied in recent years because of its excellent image quality and low power consumption in spite of various disadvantages. Portable televisions or notebook computers employing this LCD are currently on the market, but there are still many problems to be solved. Particularly, since portable TVs and notebook computers are always carried by users, reducing the size and weight is a major success factor for LCD development.
LCD의 크기나 무게를 줄이기 위해서는 여러 가지 방법이 적용될 수 있지만, 그 구조나 현재 기술상 여러 종류의 박막(thin film)이나 구동회로 등과 같은 LCD의 필수 구성요소를 줄이는 것은 한계가 있다. 더욱이, 이러한 필수 구성요소는 중량이 대단히 작기 때문에 이것에 의해 크기나 중량을 줄이는 것은 대단히 어려운 실정이다. 반면에 LCD의 가장 기본적인 구성요소인 유리기판은 기술이 진전되어감에 따라 그 중량을 줄일 수 있는 여지가 많이 남아 있다. 특히, 유리기판은 LCD를 구성하는 구조중에서 가장 중량이 크기 때문에 그 중량을 줄이기 위한 연구가 계속되어 있다.Various methods can be applied to reduce the size or weight of the LCD. However, there are limitations in reducing the necessary components of the LCD such as the structure and various kinds of thin films and driving circuits in the present technology. Moreover, since these essential components are very small in weight, it is very difficult to reduce their size or weight. On the other hand, glass substrates, which are the most basic components of LCDs, have a lot of room to reduce their weight as technology advances. Particularly, since the glass substrate is the heaviest structure among the structures constituting the LCD, researches for reducing the weight thereof are continuing.
유리기판의 중량을 줄인다는 것은 기판의 두께를 얇게 한다는 것을 의미한다. 그러나, 유리의 두께가 얇아지면, 유리가 파손되기 쉽고, 또한 유리의 가공과정에서 유리표면이 매끈하게 되지 않으면 LCD의 화질에 중대한 결합을 일으킨다는 점에서 대단히 어렵고 중요한 일이다.Reducing the weight of the glass substrate means reducing the thickness of the substrate. However, when the thickness of the glass is reduced, the glass tends to be broken, and if the glass surface is not smooth during the processing of the glass, it is very difficult and important that it causes a serious bonding to the image quality of the LCD.
유리기판의 두께를 얇게 하기 위한 여러 가지 에칭방법이 현재 제시되고 있지만, 그 중 가장 대표적인 방법이 에천트(etchant)가 채워진 용기에 유리기판을 담가 기판을 에칭하는 방법이다. 그러나, 이 에칭방법은 에칭과정에서 생성된 불순물이 기판에 달라 붙게 되어, 이 부분에는 에천트가 작용을 하지 않기 때문에, 기판이 균일하게 에칭되지 않는 문제가 있었다. 그래서 제안된 다른 에칭방법이 기판을 일렬로 배열한 후, 구멍이 다량으로 형성된 다공판을 통해 기포를 에천트에 공급하여 에칭과정중에 생성된 불순물을 기포에 의해 제거하면서 기판을 에칭하는 방법이다.Various etching methods for thinning the thickness of the glass substrate are currently proposed, but the most typical method is a method of etching the substrate by immersing the glass substrate in a container filled with etchant. However, this etching method has a problem that the impurities produced in the etching process adhere to the substrate, and the etchant does not act on this portion, so that the substrate is not uniformly etched. Therefore, another proposed etching method is a method of arranging substrates in a line and then etching the substrate while bubbles are supplied to the etchant through a perforated plate having a large number of holes to remove impurities generated during the etching process by bubbles.
그러나, 상기한 박형(薄型) 유리기판에는 유리를 에칭함에 따라 기판 표면에 홈(pore)이 생기거나 기계적인 충격에 의해 균열이 발생하는 문제가 있다. 기판 표면에 생긴 홈은 유리 자체의 제작과정에서 생성된 것으로 약 수 수십의 크기이다. 이 홈이 생긴 기판을 LCD에 적용하는 경우에 백라이트(back light)로부터 기판으로 입사된 빛이 상기한 홈영역에서 산란되어 원하는 화질을 얻을 수 없게 된다. 또한, 유리의 에칭과정이나 기계적인 충격에 의해 기판에 균열이 생기면, LCD제작과정에서 불순물이 LCD에 침투하게 되어 품질이 저하되는 주요한 요인이 된다. 더욱이, 이러한 균열은 시간이 지남에 따라 매우 미세한 힘에도 그 크기가 더욱 커지는 경향이 있기 때문에 결국 기판 자체가 파손된다.However, there is a problem in the above-mentioned thin glass substrate that pores are formed on the substrate surface due to etching of glass or cracks are generated by mechanical impact. The grooves formed on the surface of the substrate were generated during the manufacturing process of the glass itself, Dozens . When the substrate having the grooves is applied to the LCD, light incident from the back light to the substrate is scattered in the above-mentioned groove region, and thus a desired image quality can not be obtained. In addition, if cracks occur in the substrate due to the etching process or mechanical impact of the glass, impurities penetrate into the LCD during the manufacturing process of the LCD, thereby deteriorating the quality. Moreover, such a crack tends to become larger even with a very small force over time, eventually destroying the substrate itself.
따라서, 기판을 에칭하는 것에 의해 LCD의 중량을 줄이기 위해서는 에칭방법도 중요하지만, 에칭 후에 기판에 생기는 결함을 어떻게 줄이느냐가 경량의 LCD 제조방법의 중요한 관건이 된다.Therefore, although the etching method is important to reduce the weight of the LCD by etching the substrate, how to reduce the defects occurring on the substrate after etching becomes an important issue of a lightweight LCD manufacturing method.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 경량이면서 표면이 매끄럽고 기계적인 충격에 강한 박형 유리기판이 적용된 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device which is lightweight and has a smooth surface and is resistant to mechanical impact.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정표시장치는 제1기판 및 제2기판과, 상기한 제1기판 및 제2기판의 바깥쪽에 형성된 적어도 한층으로 구성된 보호막과, 상기한 제1기판 또는 제2기판의 안쪽에 형성된 투명전극과, 상기한 투명전극 위에 형성된 배향층과, 상기 제1기판 및 제2기판에 부착된 편광판으로 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including a first substrate and a second substrate, a protective film formed on at least one of the first substrate and the second substrate, Or a transparent electrode formed on the inside of the second substrate, an orientation layer formed on the transparent electrode, and a polarizer attached to the first and second substrates.
보호막은 압축응력이 있는 무기물 또는 점도계수가 작은 유기물로서, 한층의 무기막이나 유기막으로 구성되거나, 같은 물질 혹은 다른 물질로 이루어진 복수의 층으로 구성된다. 무기막은 박막증착법에 의해 기판에 형성되며, 유기막은 기판에 도포된 열경화성 수지의 빛의 조사에 의해 경화하여 형성된다.The protective film is an inorganic substance having a compressive stress or an organic substance having a small viscosity, which is composed of a single layer of an inorganic film or an organic film, or a plurality of layers made of the same substance or another substance. The inorganic film is formed on the substrate by a thin film deposition method, and the organic film is formed by curing by irradiation of light of a thermosetting resin applied to the substrate.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 보호막이 형성된 유리기판을 나타내는 도면이다. 제1(a)도에 나타낸 바와 같이 0.7이하의 두께로 에칭된 박형(薄型) 유리기판(1)에는 에칭에 의해 유리자체의 생산공정중에 약 수 수십의 홈(pore)이 그 표면에 생긴다. 또한, 이 유리기판(1)은 두께가 매우 얇기 때문에 미세한 기계적인 충격에도 제1(b)도에 나타낸 바와 같이 균열이 쉽게 발생한다.1 is a view showing a glass substrate on which a protective film is formed. As shown in Fig. 1 (a), 0.7 The thin glass substrate 1 etched at a thickness equal to or less than the thickness of the glass substrate 1 is etched, Dozens The pores of the pores are formed on the surface. Further, since the glass substrate 1 has a very thin thickness, cracks easily occur even in the case of a slight mechanical impact as shown in FIG. 1 (b).
기판(1)위에 형성된 투명한 보호막(8)은 무기물이나 유기물 또는 유기물과 무기물로 이루어진 복수의 막으로서, 각 막은 약 1.41.6의 굴절율을 보유한다. 무기막(8)은 스퍼터링(sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition), 증착(evaporation) 등과 같은 일반적인 박막증착법으로 기판(1) 위에 형성되며, 유기막(8)은, 예를 들면 점도가 큰 열경화성 수지(resin) 등을 기판(1)에 도포한 후, 자외선(ultraviolet light)이나 가시광선(visual light) 등을 조사하여 상기한 수지를 경화시켜 형성된다. 이때, 무기물은 압축응력(compress stress)를 갖는 물질을 사용하며, 유기막(8)은 점성계수가 작은(수수십η)물질을 사용한다.The transparent protective film 8 formed on the substrate 1 is a plurality of films made of an inorganic substance, an organic substance, or an organic substance and an inorganic substance, And has a refractive index of 1.6. The inorganic film 8 is formed on the substrate 1 by a general thin film deposition method such as sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), evaporation or the like, and the organic film 8 is formed, for example, A resin or the like is coated on the substrate 1 and then irradiated with ultraviolet light or visible light to cure the resin. At this time, the inorganic material uses a material having a compressive stress, and the organic film 8 has a small viscosity coefficient Η) material is used.
제1(a)도에 나타낸 바와같이 기판(1) 표면에 홈이 생기면, 기판(1)에 입사되는 빛이 홈영역에서 산란되기 때문에 이러한 기판(1)을 LCD에 적용하였을 경우, LCD의 화질을 저하시키게 된다. 기판(1) 위에 형성된 보호막(8)은 기판(1) 표면 뿐만 아니라 상기한 홈을 채우도록 형성되므로 결과적으로 기판표면의 홈이 수 수십에서 옹스트롬(Å)단위까지 작아지게 된다. 따라서, 이 기판(1)을 LCD에 적용하였을 경우, 이 영역에서의 빛의 산란이 대폭 줄어 들기 때문에 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.As shown in FIG. 1 (a), when a groove is formed on the surface of the substrate 1, light incident on the substrate 1 is scattered in the groove region. Therefore, when such a substrate 1 is applied to an LCD, . The protective film 8 formed on the substrate 1 is formed so as to fill not only the surface of the substrate 1 but also the above grooves, Dozens To an angstrom (A) unit. Therefore, when the substrate 1 is applied to an LCD, scattering of light in this region is greatly reduced, so that the image quality can be prevented from being lowered.
또한, 기판(1)에 제1(b)도에 나타낸 바와 같이 균열이 생겼을 경우에도, LCD의 제작과정중의 작은 충격에도 이 균열이 점점 커지게 되어 기판(1)이 파손되는 일이 생기게 된다. 더욱이, LCD 제작공정중에 균열된 틈으로 불순물이 침투하게 되어 LCD의 품질이 저하된다. 그러나, 무기막은 상기한 기판(1)에 형성되어 압축응력(compressive stress)에 의해 압축되어 균열이 점차 전파되는 것을 방지해 주며, 유기막은 기판(1) 위에서 경화되어 역시 균열이 커지는 것을 방지해 주기 때문에 기계적인 충격에 강한 유리기판을 얻을 수 있게 된다.In addition, even when cracks are formed on the substrate 1 as shown in FIG. 1 (b), the cracks gradually increase even in a small impact during the manufacturing process of the LCD, and the substrate 1 is damaged . Further, impurities penetrate into the cracks formed during the LCD manufacturing process, and the quality of the LCD is deteriorated. However, the inorganic film is formed on the substrate 1 and is compressed by compressive stress to prevent the crack from propagating gradually. The organic film is hardened on the substrate 1 to prevent the crack from becoming too large. Therefore, it is possible to obtain a glass substrate which is resistant to mechanical impact.
보호막(8)은 한층 또는 복수층의 무기막 또는 유기막으로 구성되거나 서로 다른 물질로 이루어진 복수층으로 구성된다.The protective film 8 is composed of one or more layers of an inorganic film or an organic film or a plurality of layers made of different materials.
제2도는 상기한 보호막이 형성된 유리기판이 적용된 액정표시장치를 나타내는 도면이다. 서로 평행한 제1기판(10a) 및 제2기판(10b)은 두께가 약 0.7이하의 얇은 박형 기판으로서, 제1기판의 안쪽에는 ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어진 투명전극(12)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 투명전극(12)이 비록 제1기판(10a)의 안쪽에 형성되어 있지만, 제2기판(10b)의 안쪽에 형성되는 것도 물론 가능하다. 투명전극(12) 위에는 폴리이미드(polyimide)나 광배향물질과 같은 배향막(13a, 13b)이 형성되어 있다. 이 배향막(13a, 13b)에는 기계적 또는 광학적 방법에 의해 배향방향이 결정되어 액정분자의 배향이 정해지다. 제1기판(10a) 및 제2기판(10b) 사이에는 액정이 주입되어 액정층(15)이 형성된다. 보호막(18a, 18b)은 유기막이나 무기막, 또는 상기한 유기막과 유기막이 형성된 복수의 막으로서, 제1기판(10a) 및 제2기판(10b)의 바깥쪽에 형성되며, 그 위에 제1편광판(14a) 및 제2편광판(14b)이 부착된다. 또한, 도면에는 표시되지 않았지만, 제1기판(10a)에는 박막트랜지스터(thin film transistor)가 형성되며, 제2기판(10b)에는 컬러필터층(color filter layer)이 형성된다.FIG. 2 is a view showing a liquid crystal display device to which a glass substrate having the above-described protective film is applied. The first substrate 10a and the second substrate 10b, which are parallel to each other, A transparent electrode 12 made of ITO (Indium Tin Oxide) or the like is formed on the inner side of the first substrate. Although the transparent electrode 12 is formed on the inner side of the first substrate 10a in this embodiment, it is of course possible to form the transparent electrode 12 on the inner side of the second substrate 10b. On the transparent electrode 12, alignment films 13a and 13b such as polyimide and photo alignment material are formed. The alignment direction is determined by the mechanical or optical method in these alignment films 13a and 13b, and the orientation of the liquid crystal molecules is determined. A liquid crystal is injected between the first substrate 10a and the second substrate 10b to form a liquid crystal layer 15. [ The protective films 18a and 18b are formed on the outer sides of the first substrate 10a and the second substrate 10b as organic films or inorganic films or a plurality of films in which the organic film and the organic film are formed, The polarizing plate 14a and the second polarizing plate 14b are attached. Though not shown in the figure, a thin film transistor is formed on the first substrate 10a and a color filter layer is formed on the second substrate 10b.
제1기판(10a) 및 제2기판(10b)은 일반적인 에칭방법에 의해 유리를 에칭하여 그라인딩(grinding)하고 스크라이빙(scribing)하여 유리를 가공한 후, 그 위에 보호막(18a, 18b)을 형성하여 제작되며, 투명전극(12)은 스퍼터링방법에 의해 적층된다. 이때, 에칭된 유리에 보호막(18a, 18b)을 형성한 후, 그라인딩작업과 스크라이빙작업을 실시하여 기판을 제작하는 것도 물론 가능하다. 또한, 제1기판(10a)에 형성된 TFT는 금속막을 적층하고 포토에칭(photoetching)하여 형성되며, 배향층(13a, 13b)은 기판에 배향물질을 기계적으로 도포하거나 분사하여 형성한다. 그 후, 제1기판(10a) 및 제2기판(10b) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해 도면에 표시하지 않은 스페이서(spacer)를 산포한 후 진공상태에서 액정을 주입한 후 밀봉하여 액정층(15)을 형성함으로서 LCD를 완성한다.The first substrate 10a and the second substrate 10b are formed by etching the glass by a general etching method and grinding and scribing the glass to form the protective films 18a and 18b thereon And the transparent electrode 12 is laminated by a sputtering method. At this time, it is of course possible to manufacture the substrate by forming the protective films 18a and 18b on the etched glass, then performing the grinding operation and the scribing operation. The TFTs formed on the first substrate 10a are formed by laminating a metal film and photoetching, and the alignment layers 13a and 13b are formed by mechanically applying or spraying an alignment material on the substrate. After that, a spacer (not shown) is dispersed to keep the gap between the first substrate 10a and the second substrate 10b constant, and then liquid crystal is injected in a vacuum state and sealed to form a liquid crystal layer (15) to complete the LCD.
상기한 구조의 액정표시장치에서, 에칭공정을 통해 두께가 얇아진 유리기판은 무기물이나 유기물의 보호막이 형성되어 기판을 보호하고 있기 때문에 기판이 기계적인 충격에 강해지게 된다. 더욱이, 에칭과정중에 기판표면에 홈이 생길 경우에 막을 형성하는 무기물 또는 유기물이 상기한 홈을 막게 되어 액정표시장치의 작동과정중에 끼치는 실질적인 홈의 크기가 줄어든다. 따라서, 기판의 표면이 매끄럽고 화질이 뛰어난 LCD를 얻게 된다. 기판의 에칭과정중에, 혹은 기계적인 충격에 의해 균열이 생긴 경우에도 보호막이 기판에 단단히 달라 붙어 균열이 전파되는 것을 방지해 주기 때문에 기판이 파손되는 것을 방지한다.In a liquid crystal display device having the above structure, a glass substrate having a reduced thickness through an etching process forms a protective film of an inorganic material or an organic material to protect the substrate. Further, when grooves are formed on the surface of the substrate during the etching process, the inorganic or organic materials forming the film block the grooves, thereby reducing the size of the substantial grooves during operation of the liquid crystal display device. Therefore, an LCD having a smooth substrate surface and excellent image quality can be obtained. The protective film is firmly adhered to the substrate even when cracks are generated during the etching process of the substrate or by mechanical impact, thereby preventing the crack from propagating, thereby preventing the substrate from being broken.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같이 보호막이 형성된 두께가 얇은 박형 유리기판을 사용하였으므로, 경량이면서도 화질이 우수하며 기계적인 충격에도 강한 LCD를 제작할 수 있게 된다.Accordingly, since the present invention uses a thin thin glass substrate having a protective film formed thereon as described above, it is possible to manufacture an LCD which is light in weight, has excellent image quality and is resistant to mechanical impact.
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