KR100352919B1

KR100352919B1 - 액정디스플레이 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR100352919B1
Application number: KR1020010004913A
Authority: KR
Inventors: 에가미노리히코
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-09-16
Also published as: KR20010078261A; TW525016B; US20010021000A1; US6552772B2; JP2001215459A

Abstract

본 발명은 두 투명기판이 정확하게 배치된 액정디스플레이(100)를 제공한다. 이를 위해, 하부기판(12) 아래에 배치되며, 수평방향으로 이동하는 하부흡착기구(24)가 하부기판과 대면하는 부분에 흡착공(48)을 구비한다. 상부기판(14)의 상부에 배치된 상부흡착기구(28)는 상부기판과 대면하는 부분에 흡착공(54)을 구비한다. 무기공탄성시트(50)가 하부기판(12)과 하부흡착기구(24) 사이 또는 상부기판(14)과 상부흡착기구(28) 사이에 배치된다.

Description

액정디스플레이 제조장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 컴퓨터장치, 텔레비전 세트 등의 영상표시패널에 이용된 액정디스플레이를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 6은 액정디스플레이의 개략 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 이 액정디스플레이(10)는 투명재료(예컨대 유리)로 이루어진 하부기판(12), 이와 같게 투명재료로 형성된 상부기판(14) 및 상기 하부기판(12)과 상부기판(14) 사이에서 유지되는 액정재료(16)를 포함하고 있다. 이 도 6에는 도시하지 않았지만, 하부기판(12)과 상부기판(14)의 표면위에 전극이 형성된다. 이 하부기판(12)과 상부기판(14)은 그 주변 연부를 따라 연속적으로 도포된 접착제(12)로 서로 접착된다. 접착제(18)는 각기 임의의 직경, 예를 들어 약 5㎛의 직경을 가지는 볼형 스페이서(20)를 포함한다. 이에 따라 하부기판(12)과 상부기판(14)의 사이에는 상기 스페이싱 볼의 직경과 보통 동일한 일정의 갭이 형성된다.

액정디스플레이(10)는 도 7A 내지 도 7D에 도시된 공정에 의해 제조된다. 특히 자외선의 노출로 경화될 수 있는 접착제(18)가 하부기판(12)의 상부면의 주변 연부를 따라 연속적으로 인가된다(도 7A). 도면에는 도시하지 않았지만, 이접착제(18)는 도 6에 도시한 스페이서(20)를 포함한다. 기판(12)에 도포된 접착제(18)의 통상의 두께는 약 30㎛이다. 이어서 액정재료(16)가 상기 접착제(18)에 의해 형성된 하부기판(12)의 상부면의 한 영역내에 고르게 적하된다(도 7B). 그리고 액정재료(16)와 더불어 하부기판(12)이 사이에 개재된 탄성시트(22)를 통하여 하부흡착기구(24) 위에 배치된다(도 7C). 이어서 상부흡착기구(28)에 의해 지지된 상부기판(14)이 진공분위기(26)에서 하부기판(12)쪽으로 하강되어 그 위에서 가압된다. 이에 의해 액정재료(16)가 기판(12, 14) 사이의 모든 방향에서 연장한다. 이어서 하부흡착기구(24)는 수평방향으로 이동하여 상부기판(14)에 대하여 하부기판(12)을 정확히 위치설정한다. 이 상태에서, 상부기판(14)과 더불어 상부흡착기구(28)가 더욱 하강하여 하부기판(12)과 상부기판(14) 사이의 갭이 상기 스페이서의 직경과 거의 같은 소정의 값에 도달하기까지 압력이 가해진다. 최종으로 접착제(18)가 자외선램프(30)에서 방사된 자외선(32)에 노출되어 경화되어(도 7D) 액정디스플레이(10)를 완성한다.

그러나, 이러한 종래의 액정디스플레이 제조장치에 있어서, 하부기판(12)과 하부흡착기구(24) 사이에 배치된 탄성시트(22)는 다수의 소기공(small void)을 포함한다. 각각의 기공은 바람직하지 못하게 진공분위기(26)내에서 팽창하므로, 상부기판(14)을 하부기판(12)에 부세함에 있어서 팽창된 기공에 의해 이전의 위치설정단계에서 하부기판에 대해 정확하게 위치설정된 상부기판(14)쪽으로 하부기판(12)의 불필요한 수평이동이 일어난다.

따라서 본 발명의 목적은 하부기판 또는 상부기판이 다른 기판으로부터 이동하는 것을 방지함과 동시에, 상부기판이 하부기판에 대해 가압됨으로써 하부기판이 상부기판에 대해 정확하게 위치설정되는 액정디스플레이를 얻을 수 있는 액정디스플레이 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.

이를 위한 액정디스플레이 제조장치는 하부기판 아래에 배치되며, 수평방향으로 이동할 수 있는 하부흡착기구를 포함하며, 이 하부흡착기구는 하부기판에 대향하며, 복수의 흡착공을 가지는 표면부를 구비한다. 상부기판 위에 배치된 상부흡착기구는 상부기판에 대향하며, 복수의 흡착공을 가지는 표면부를 구비한다. 하부기판과 하부흡착기구 사이 및/또는 상부기판과 상부흡착기구 사이에 탄성시트가 설치된다. 바람직하게 이 탄성시트는 내부에 격리 기공이 없는 부재로 이루어지며, 이러한 탄성시트 재료의 예로는 실리콘 또는 플루오르 재료가 있다.

본 발명에 따르면, 기판과 흡착기구 사이에 배치된 탄성시트는 진공내에서 사실상 팽창되지 않으므로, 탄성시트는 상부기판과 하부기판 사이에서 가압될 때 부세방향에 수직인 다른 방향(즉, 수평방향)이 아니라 상기 부세방향(즉, 수직방향)에서만 변형한다. 따라서 이전 단계에서 결정된 상부기판과 하부기판 사이의 위치관계(즉, 수평관계)가 진공으로 만들어진 연속 공정에서 지속되며, 또한 최종제품에서 유지된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 탄성시트는 그를 통해 연장하는 복수의 관통공을 가지므로, 이 탄성시트를 통해 인접기판에 진공이 인가되어 흡착기구쪽으로의 기판의 이동을 방지한다.

또한, 액정디스플레이 제조방법은 하부지지면을 가지는 하부흡착기구를 제공하는 단계;

상기 하부지지면상에, 사실상 대기와 소통하는 독립의 기공을 포함하지 않는 무기공 부재로 된 탄성시트를 제공하는 단계;

상기 하부흡착기구에 탄성시트를 흡착하는 단계;

상기 하부탄성시트 위에 하부투명기판을 배치하는 단계;

상기 하부투명기판 위에 액정재료를 배치하는 단계;

상부지지면을 가지는 상부흡착기구를 제공하는 단계;

상기 상부지지면 위에 상부투명기판을 배치하는 단계;

상기 상부흡착기구에 상부투명시트를 흡착하는 단계; 및

진공내에서 상기 하부흡착기구쪽으로 상부흡착기구를 이동시켜 상부투명기판이 하부투명기판상에 배치된 액정재료와 접촉하게 하여 액정재료가 하부기판과 상부기판 사이로 연장하도록 하는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 액정디스플레이 제조장치의 일부를 도시한 단면도.

도 2는 도 1과 같이 본 발명에 따른 액정디스플레이 제조장치 및 액정디스플레이 제조공정을 도시한 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2와 같이 본 발명에 따른 액정디스플레이 제조장치 및 액정디스플레이 제조공정을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정디스플레이 제조장치 및 액정디스플레이 제조공정을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정디스플레이 제조장치 및 액정디스플레이 제조공정을 도시한 단면도.

도 6은 액정디스플레이를 개략 도시한 단면도.

도 7A 내지 도 7D는 액정디스플레이를 제조하는 여러 공정을 도시하는 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

12 : 하부기판 14 : 상부기판

16 : 액정재료 24 : 하부흡착기구

46 : 하부흡착판 48 : 흡착공

50, 70 : 탄성시트 52 : 상부흡착판

72 : 관통공 100 : 액정디스플레이 제조장치

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 다른 액정디스플레이 제조장치를 상세히 설명한다. 도면에 있어서, 동일 부품은 동일 참조번호로 부여한다.

(제1실시예)

도 1 내지 도 3은 제1실시예에 따른 액정디스플레이 제조장치(이하 "제조장치"라 함)(100) 및 이 제조장치(100)를 이용한 액정디스플레이 제조공정의 일부를도시한다. 도 1 내지 도 3에 있어서, 상기 제조장치(100)는 진공용기(40)를 구비한다. 이 진공용기(40)는 내부에 챔버 및 이 챔버의 상부에 개구를 형성하는 하우징(42)을 구비한다. 진공용기(40)는 또한 하우징(42)의 상부개구에서 챔버를 폐쇄하는 리드(44)를 구비한다. 또한 상기 진공용기(40)의 저부, 즉, 벽(45)은 진공용기(40)의 내부와 외부 사이를 유동적으로 접속하는 다수의 소공, 즉, 통로(미도시)를 구비한다. 이 소공은 또한 다른 통로(43a)를 통해 진공원, 즉, 진공펌프(43b)에 유동적으로 접속되어 이 챔버가 진공원(43b)의 구동에 의해 진공화 될 수 있다.

진공용기(40)내의 저부벽(45) 위에 배치된 하부흡착기구(24)는 하부흡착판(46)을 구비하며, 이 하부흡착판(46)은 소정의 평탄도를 가지는 그 상부면에 형성되며, 상기 챔버내에 위치설정되고 구동기구(47)에 구동적으로 접속되어 이 하부흡착판(46)이 제1수평방향 및 이에 수직인 제2수평방향으로 이동한다. 또한 상기 하부판(46)의 전체 또는 일부는 다수의 흡착공(48)으로 형성되며, 그 각각은 임의의 밀도 또는 간격으로 그 상부면과 하부면 사이로 연장함으로써, 하부판(46)이 저부벽 위에 위치되는 경우, 흡착공(48)이 상기 진공원(43b)과 소통된다. 이에 의해 순서적으로 하부판(46)상에 위치한 부재, 즉, 이하 상세히 설명하는 탄성시트 및 하부기판이 흡인되어 상기 흡착공(48)으로의 진공유도에 의해 하부판(46)의 상부면상에 고정적으로 유지된다.

탄성시트(50)는 하부판(46)의 상부면 위에 배치된다. 바람직하게 탄성시트(50)는 내부에 격리 기공을 가지지 않는 약 0.5mm 이상의 직경을 가지는시트(즉, 무기공 시트 또는 기체밀폐구조)로 이루어진다. 또한, 이 무기공시트(50)는 바람직하게 -100,980 Pa의 게이지압(gauge pressure)하에서 1.1 이하의 팽창율을 나타내는데, 상기 압력은 제로 Pa로 정의된 대기압에 대한 상대압이다. 이 탄성시트(50)의 예로서 실리콘 고무 및 플루오르 고무가 있다.

탄성시트(50)는 접착제(18) 및 액정재료(16)를 유지하는 하부투명기판을 가지며, 이들은 이전의 액정디스플레이 제조공정에 도포 또는 적하된다.

이어서 상부투명기판(14)이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하부기판(12)에 놓여지고 그 위에서 가압된다. 이러한 공정에서, 상부흡착기구(28)는 하우징(42)의 내측에 위치설정된다. 상부흡착기구(28)는 강성 상부흡착판(52)를 구비하며, 바람직하게 이 상부흡착판(52)은 소정의 평탄도를 가지는 하부면을 가진다. 또한 상부기판(14)과 접촉을 이루는 상부흡착판(52)의 일부는 임의의 밀도 또는 간격으로 다수의 흡착공(54)으로 형성된다. 이 흡착공(54)은 통로(43c)를 통해 진공원(43b)과 소통되어 흡착공(54)에 진공이 유도되어 상부흡착판(52)의 하부면상에 부재, 즉, 이하 상술하는 상부기판을 유지한다.

바람직하게 무단 탄성링으로 이루어진 실링부재(sealing member; 56)는 상부흡착판(52)의 외주부와 하우징(42)의 사이에 적합하게 배치되어 상부흡착판(52) 아래에 밀폐공간(58)을 형성한다. 상부흡착판(52)은 상기 리드(44)내에 형성된 관통공을 통해 연장하는 축(60)의 일단에 지지된다. 축(60)의 타단은 리드(44)에 고정된 축승강기구(62)에 구동적으로 연결되어 이 축승강기구(62)의 동작에 의해 상부흡착판(52)이 상하로 이동한다.

하부기판(12)을 상부기판(14)에 접착하는 동작에 있어서, 상부기판(14)은 상부흡착판(52)의 하부면 소정 영역상에 위치설정되며, 그 후 흡착공(54)에서 유도된 진공에 의해 유지된다. 이어서 상부기판(14)을 유지하는 상부흡착판(52)이 도 2에 도시한 바와 같이 하우징(42)내에 배치된다. 이때, 리드(44)는 하우징(42)에 고정된다. 이어서, 하우징의 하부면에 인접한 하우징(42)의 밀폐공간(58) 뿐만아니라 하부흡착기판(46)의 흡착공(48)에 진공이 유도된다.

또한, 축승강기구(62)가 구동하여 하부흡착판(52)을 하강시켜서 상부기판(14)이 하부기판(12)상에 지지된 접착제(18) 및 액정재료(16)와 접촉하여 모든 수평방향으로 접착제(18)와 액정재료(16)를 확장시킨다. 그러면 상부기판(!4)과 하부기판(12) 사이의 갭이 소정의 값(즉, 5㎛)이 되기 전에 구동기구(47)가 하부흡착판(46)을 수평으로 이동시켜, 하부기판(12)이 상부기판(14)에 대하여 수평방향으로 적정하게 위치설정된다.

위치설정 후, 상부기판(52)이 더욱 하강하여, 상부기판(14)과 하부기판(12) 사이의 갭이 소정의 값(즉, 5㎛)이 되기까지, 하부기판(12)에 대하여 상부기판(14)이 가압된다. 이때, 무기공 시트로 된 탄성시트(50)가 밀폐공간(58)에 도입된 진공에 의해 사실상 팽창하지 않으므로, 하부기판(12)은 상부기판(14)이 하부기판(12)에 대해 가압되는 경우 수평방향으로 이동하지 않는다. 따라서 하부기판(12) 및 상부기판(14)이 수평방향에 대해 위치결정되면, 하부기판(12)과 상부기판(14)간의 수평위치관계는 제조공정의 최종단계까지 유지된다.

상부기판(14)과 하부기판(12) 사이의 갭이 소정의 값으로 감소하면, 밀폐공간(58)에서 진공에 제거되어 액정디스플레이(10)과 더불어 상부흡착판(52)이 하우징(42)으로부터 취출된다. 이어서 액정디스플레이(10)는 자외선에 조사되어 접착제(18)를 경화하여 최종제품을 얻는다(도 7D).

(제2실시예)

도 4는 제2실시예에 따른 다른 제조장치(100')를 도시한다. 제조장치(100')에 있어서, 하부흡착판(46)에 있는 탄성시트(70)에는 복수의 관통공(72)이 형성되어 있다. 관통공(72)은 하부흡착판(46)에 형성된 흡착공(48)과 같은 방식, 즉, 간격으로 배치되므로, 탄성시트(70)가 하부흡착판(46)상에 바르게 위치설정되면, 관통공(72)이 각기 대응흡착공(48)과 소통한다.

제조장치(100')의 이러한 구성에 의해, 하부흡착판(46)의 흡착공(48)에 도입된 진공이 탄성시트(70)의 관통공(72)을 통해 하부기판(12)의 하부면상에 작용한다. 따라서, 하부기판(12)이 하부흡착판(46)에 대하여 그 위에 정확하게 배치되며, 또한 하부기판(12)의 수평이동이 효과적으로 방지된다. 더불어 관통공(72)이 있음으로써 하부기판(12)이 탄성시트(70)에 그들 사이의 공간을 두지않고 밀착된다. 이로써, 탄성시트(70)로서 높은 변형성을 가지는 탄성재료가 선택될 수 있다. 이 경우, 하부기판(12)은 상부기판(14)의 마주보는 면의 구성에 따라 변형하여 상부기판(12)과 하부기판(14) 사이의 모든 부분에 일정한 갭을 확보할 수 있다.

바람직하게 하부기판(12)의 효과적인 흡인을 위해, 탄성시트(70)내의 관통공(72)의 개구율(open ratio), 즉, 하부기판(12)과 접촉하는 탄성시트의 면적에 대한 관통공(72)의 면적은 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 각관통공(72)을 과도하게 크게 하면, 기판(12)의 대향부분의 변형이 일어난다. 이 때문에, 각 관통공(72)의 직경은 약 5mm 이하로 되어야 한다. 또한 하부흡착판(46)의 흡착공(48)내에 도입된 진공이 하부기판(12)에 효과적으로 작용하게 하기 위하여 관통공(72)은 탄성시트(70)가 하부흡착판(46)과 하부기판(12) 모두와 접촉할 수 있는 제한된 영역에 형성되어야 한다.

(제3실시예)

도 5는 제3실시예에 따른 다른 제조장치(100")를 도시한다. 이 제조장치(100")에 있어서, 제2실시예와 유사하게 탄성시트(70)에는 다수의 관통공(72)이 형성되어 있다. 또한, 바람직하게 폴리에틸렌으로 된 박리시트(fissile sheet; 80)가 탄성시트(70)와 하부기판(12) 사이에 개재되어 있다. 이 박리시트(80)에는 탄성시트(70)의 각 관통공(72)과 소통하는 복수의 관통공(82)이 형성되어 있어서, 하부흡착판(46)의 흡착공(48)에 도입된 진공이 탄성시트(70)의 관통공(72) 및 박리시트(80)의 관통공(82)을 통해 전달되어 하부기판(12)의 하부면에 효과적으로 인가된다.

박리시트(80)를 이용한 제조장치(100")에 의하면, 가압된 액정디스플레이의 제거시, 박리시트(80)에 의해 하부기판(12)이 하부흡착기구(24)로부터 용이하게 제거되므로, 하부흡착판(24)으로부터 하부기판(12)의 분리시 하부기판(12)에서 불필요한 힘이나 임의의 변형이 일어나지 않는다.

하부기판에 대향하는 탄성시트의 한 면에 폴리에틸렌 시트 대신 플루오르 또는 폴리테트라플루오르에틸렌층이 사용될 수 있다. 이 경우, 플루오르 또는 폴리테트라플루오르에틸렌층에는 탄성시트의 관통공에 대응하게 관통공이 형성되어 있다.

상기 실시예에 있어서, 하부기판과 하부흡착판 사이에 탄성시트 및 박리시트가 배치되어 있지만, 상부기판과 상부흡착판 사이에 탄성시트 및 박리시트를 설치해도 좋다.

이상 설명에서 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정디스플레이 제조장치에 의하면, 두 기판 사이에 액정재료를 유지하여 가압하는 공정에 있어서, 두 기판이 수평방향에서의 임의의 오프셋 없이 바르게 유지될 수 있다. 또한 액정디스플레이는 기판이 서로 접착된 직후, 액정디스플레이의 임의의 변형없이 제조장치로부터 제거될 수 있다.

Claims

액정표시재료가 투명재료에 의해 하부기판상에 적하되며, 투명재료로 된 상부기판이 진공으로 액정표시재료에 배치되어 하부기판과 상부기판 사이에 액정표시재료를 유지하는 액정디스플레이 제조장치에 있어서:

상기 하부기판 아래에 배치되어 수평방향으로 이동하고, 상기 하부기판에 대향하며, 복수의 흡착홀이 형성된 면을 가지는 하부흡착기구;

상기 상부기판 위에 배치되고, 상기 상부기판에 대향하며, 복수의 흡착홀이 형성된 면을 가지는 상부흡착기구; 및

상기 하부기판과 상기 하부흡착기구 사이 및/또는 상기 상부기판과 상기 상부흡착기구 사이에 배치되며, 사실상 대기와 소통하는 독립의 기공을 포함하지 않는 부재로 된 탄성시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성시트는 실리콘 또는 플루오르 재료로 된 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성시트는 그를 통해 연장하는 복수의 관통공을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성시트의 각각의 관통공은 탄성시트에 인접한 흡착기구의 흡착공의 각 해당 흡착공과 소통하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 관통공의 내경은 5mm 이하인 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 탄성시트의 관통공은 탄성시트에 인접한 흡착기구의 흡착공을 포함하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 탄성시트의 관통공은 탄성시트에 인접한 흡착기구의 흡착공을 포함하는 영역의 10% 이상을 점유하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 하부기판과 대면하는 탄성시트의 표면은 폴리에틸렌으로 된 시트를 가지며, 상기 폴리에틸렌 시트에는 상기 탄성시트의 관통공에 대응하는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
제3항에 있어서, 상기 하부기판과 대면하는 탄성시트의 표면은 플루오르 또는 테플론으로 된 층을 가지며, 이 표면에는 상기 탄성시트의 관통공에 대응하는 관통공이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조장치.
하부지지면을 가지는 하부흡착기구를 제공하는 단계;

상기 하부지지면상에, 사실상 대기와 소통하는 독립의 기공을 포함하지 않는 무기공 부재로 된 탄성시트를 제공하는 단계;

상기 하부흡착기구에 탄성시트를 흡착하는 단계;

상기 하부탄성시트 위에 하부투명기판을 배치하는 단계;

상기 하부투명기판 위에 액정재료를 배치하는 단계;

상부지지면을 가지는 상부흡착기구를 제공하는 단계;

상기 상부지지면 위에 상부투명기판을 배치하는 단계;

상기 상부흡착기구에 상부투명시트를 흡착하는 단계; 및

진공내에서 상기 하부흡착기구쪽으로 상부흡착기구를 이동시켜 상부투명기판이 하부투명기판상에 배치된 액정재료와 접촉하게 하여 액정재료가 하부기판과 상부기판 사이로 연장하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 탄성시트는 다수의 관통공을 구비하여 하부기판이 이 관통공을 통해 하부흡착기구로 흡착되는 것을 특징으로 하는 액정디스플레이 제조방법.