KR100411149B1 - 액정패널의스페이서산포방법및산포장치와그방법에의해제작된액정패널구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 액정 패널을 제작하는데 있어서, 상판과 하판을 부착 할 때, 부착 간격을 균일하게 하고, 부착 상태를 양호하게 하기 위해 스페이서를 산포하는 방법과 장치, 그리고, 그 방법에 의해 제작된 액정 패널에 관한 것이다. 액정 패널의 상판과 하판에는 각각 액정 표시 장치로서의 역할을 담당한 소자들이 박막 형태로 적층 되기 때문에, 기판의 표면상에서 높이 차이가 있는 층을 이루고 있다. 이렇게 표면이 균일하지 않은 두 개의 기판을 일정 간격을 두고 부착하는 것은 상당히 어렵다. 본 발명은 층간의 단차가 거의 동일한 부분에만 스페이서를 산포하여 가급적 균일한 간격으로 부착하도록 하는 여러 가지 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 부착되는 상, 하판의 간격을 균일하게 할 수 있어 합착시 단차 부분에서의 배선 단절과 같은 문제점이 생기지 않아 양질의 제품을 얻을 수 있고, 생산 수율도 높아진다.

Description

액정 패널의 스페이서 산포 방법 및 산포 장치와 그 방법에 의해 제작된 액정 패널 구조

본 발명은 액정 표시 장치 패널의 스페이서 산포 방법 및 산포 장치에 관련된 것이다. 특히, 원하는 부분에만 스페이서를 산포하는 방법 및 산포 장치에 관련된 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치에 사용하는 액정 패널은 여러 가지 소자들이 설치된 두 개의 투명 기판(제1기판과 제2기판)이 일정 간격으로 부착되어 있고, 그사이에 액정 물질이 채워진 구조로 만들어진다. 이러한 액정 패널의 제1기판(상판)에는 칼라 필터, 블랙 매트릭스, 공통 전극 등이 형성되어 있다. 그리고, 이와 대향하여 부착된 제2기판(하판)에는 화소 전극, 박막 트랜지스터, 신호선, 어드레스선 등이 형성되어 있다.

상기와 같은 액정 패널의 상판과 하판을 제작하고, 상판과 하판 각각에 액정의 초기 배열 방향을 결정하기 위한 배향막을 형성한다. 상, 하판을 일정 간격을 두고 서로 대향하도록 맞붙인 다음 그 사이에 액정 물질을 주입한다. 액정 주입구를 밀봉하고, 규격에 맞도록 마감 작업을 하여 액정 패널이 만들어진다.

이 때, 액정 표시 장치의 화질을 좋게 유지하기 위해서는 상판과 하판을 맞붙이는 간격이 균일하게 유지되어야 하는 것이 첫 번째 조건이다. 예를 들면, 상, 하판 합착 사이 간격이 수십 ㎛정도가 되는데, TN 액정을 사용하는 액정 패널의 경우에는 0.3㎛ 정도의 오차 범위 내에서, STN 액정을 사용하는 경우에는 0.03㎛ 정도의 오차내에서 간격이 유지되어야 한다. 이와 같이 상, 하판 사이의 간격을 균일하게 합착하기 위해서 두 기판 사이에 사이 간격과 동일한 직경을 갖는 유리 섬유나 플라스틱 볼로 이루어진 스페이서를 개입시킨다. 스페이서를 개입하기 위해 일반적으로 사용하는 방법에는 건식과 습식 방법이 있다. 이들을 살펴보면 다음과 같다.

건식 스페이서 산포 장치는 스페이서 용기(1), 스페이서 분사 장치(5), 스페이서 분사 노즐(7), 반송 테이블(11), 반송 장치(9)등으로 이루어져 있다(제1a도). 이를 이용한 건식 산포 법은 반송 테이블(11)에 얹은 기판(13)을 반송 장치(9)를 통해 스페이서 분사 노즐(7)아래 적당한 곳에 기판이 위치하면, 스페이서 용기(1)에 담긴 스페이서(3)를 분사 장치(5)를 이용하여 분사 노즐(7)을 통해 기판(13)에 분사하는 것으로 이루어진다. 이 때, 스페이서가 뭉치는 것을 방지하기 위해서 스페이서가 이동하는 동안 대전 장치(15)로 전하를 띠게 하여, 정전기에 의한 반발력으로 서로 뭉치지 않도록 하기도 한다. 그러나, 이 방법은 기판 전면에 걸쳐 고르게 분사하는 것이 어렵다.

습식 스페이서 분사 장치는 건식 장치와 거의 비슷한 장치들을 포함하고 있다(제1b도). 이를 이용한 습식 분사 방법은 기판(13)위에 용매(4)와 잘 섞인 스페이서(3)를 스페이서 분사 장치(5)를 이용하여 분사함으로써 이루어진다. 이 방법은 기판(13) 전면에 고르게 분사할 수는 있으나, 용매(4)에 의해 스페이서(3)가 서로 뭉치는 현상이 있다.

상술한 바와 같이 종래 방법에 의해서는 기판 상에 균일하게 스페이서를 산포하기가 어렵다. 또한 액정 패널은 박막 상태로된 여러 소자들을 적층 하여 제작되기 때문에 액정 패널의 단면을 보면, 제2도에 도시된 바와 같이 소스 배선부와 TFT 어레이 부분이 화소 전극보다 높은 층을 이루고 있다. 그러므로, 높이 차이가 있는 표면에 스페이서를 산포하고 난 후의 모습은 기판들의 합착 간격을 균일하게 유지하기에 적합한 상태가 아니다.(제2도 a). 더욱이 블랙 매트릭스가 TFT위에 형성되는 구조에서는 화소 전극 부분과 블랙 매트릭스가 형성된 부분의 높이 차이가 더욱 크게 나타난다(제2도 b). 이 경우에 스페이서들이 불균일한 높이를 갖는 표면에 산포되기 때문에 상, 하판을 합착 한다면, 액정 패널 전면에 걸쳐 균일한 합착 간격을 유지할 수 없다. 균일한 합착 간격을 유지하기 위해서는 표면의 높이가 높은 부분에만 스페이서를 산포하여 균일한 간격을 유지하든지, 낮은 부분에만 스페이서를 산포하여 균일한 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적은 원하는 부분에만 스페이서를 산포하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 원하는 부분에만 스페이서를 산포함으로써, 합착 간격이 균일한 액정 패널을 제공하는데 있다.

제1도는 종래의 스페이서 산포 장치를 나태는 개략도이다.

제2도는 종래 방법으로 스페이서를 산포한 상태를 나타내는 단면도이다.

제3도는 실 인쇄 패턴과 스페이서 인쇄 패턴을 동시에 갖는 스크린 마스크를 이용하여 액정 패널에 스페이서를 인쇄한 것을 나타내는 개략도이다.

제4도는 건식 스페이서 산포 장치에서 스크린 마스크를 사용하고, 대전된 스퀴즈를 이용하여 마스크의 개구부를 통해 스페이서를 인쇄하는 장치를 나타내는 개략도이다.

제5a도는 건식 스페이서 산포 장치에서 기판의 소스 배선과 게이트 배선에 신호 발생기를 연결하여 화소 전극부에만 스페이서를 산포하는 장치의 개략도이다.

제5b도는 제5a도의 장치를 사용하여 스페이서를 산포한 결과를 나타내는 개략도이다.

제6도는 마스크를 사용하여 소스 배선과 게이트 배선부에 접착성 물질을 도포하고, 스페이서를 산포하는 방법을 보여주는 공정도이다.

제7도는 자외선 경화제를 도포하고 소스 배선과 게이트 배선부에 스페이서를 산포한 후, 소스 배선과 게이트 배선부의 자외선 경화제만을 노광하여 스페이서를고착시키는 방법을 보여주는 공정도이다.

제8도는 블랙 매트릭스가 TFT 어레이 위에 형성되는 구조에서 블랙 매트릭스 재질과 자외선 경화제를 연속 증착하고, 블랙 매트릭스 부분의 자외선 경화제만을 노광하여 스페이서를 고착시키는 방법을 보여주는 공정도이다.

제9도는 본 발명에 의해 원하는 부분에만 스페이서를 산포한 결과를 보여주는 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스페이서 용기 2 : 용매 용기

3 : 스페이서 4 : 스페이서 용매

5 : 스페이서 분사 장치 7 : 스페이서 분사 노즐

9 : 반송 장치 11 : 반송 테이블

13 : 액정 기판 15 : 스페이서 대전 장치

17 : 신호 발생 장치

21 : 실 인쇄 마스크 패턴 22 : 스페이서 마스크 패턴

25 : 분사된 스페이서 27 : 스퀴즈

29 : 스크린 마스크

31 : 하부용 액정 기판 33 : 게이트 전극

34 : 게이트 버스 배선 35 : 소스 버스 배선

36 : 소스 전극 37 : 드레인 전극

39 : 화소 전극

41 : 접착성 물질

43a : 경화되지 않은 자외선 경화제

43b : 자외선에 의해 경화된 자외선 경화제

57 : 블랙 매트릭스(BM)

61 : 배선부 마스크 63 : 화소 전극부 마스크

G₁, G₂: 산포된 스페이서간의 높이 차이

본 발명은 액정 패널 제작시 상판과 하판의 간격을 일정하게 유지하도록 상, 하판 사이에 스페이서를 산포하는데 있어서 산포 밀도 및 산포 부위를 조절하는 여러가지 방법을 제공한다. 그럼으로써 양질의 화면을 제공하는 액정 패널을 제작할 수 있도록 한다. 다음 실시 예에서 여러 가지 스페이서 산포 법을 자세히 언급한다.

실시예 1

기존의 스페이서 산포 공정을 제거하고, 액정 패널 합착을 위한 실 인쇄 공정에서 스크린 마스크(29)에 실 인쇄를 위한 마스크 패턴(21)과 스페이서를 인쇄하기 위한 마스크 패턴(22)을 동시에 작성하여 스페이서를 인쇄한다(제3도). 이러한 인쇄 방법은 원하는 부분에만 스페이서를 산포할 수 있으며, 산포 밀도를 고르게 할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 즉, 소자들이 적층 되어 현성된 기판 상에 높이 차이를 극복하기 위해 화소 전극 상에만 스페이서를 산포할 수 있도록 설계된 스크린 마스크를 사용할 수도 있다(제9도 a). 또한, 칼라 필터 사이의 블랙 매트릭스 부분에만 스페이서가 산포되도록 고안된 스크린 마스크를 사용할 수도 있다(제9도 b). 그럼으로써, 같은 높이를 갖는 소자 부분에 스페이서가 산포되어 균일한 합착 간격을 유지할 수 있다.

실시예 2

종래의 정전기 건식 스페이서 산포 법에서 화소 전극이나 블랙 매트릭스 부분등 특정 부위에만 스페이서가 산포 되도록 하기 위해 스크린 마스크(29)를 이용하여 스페이서(25)를 산포하고, 스페이서와 같은 전하로 대전된 스퀴즈(27)를 이용하여 스페이서를 마스크의 개구부를 통하여 기판의 표면에 압착시킨다(제4도). 이렇게 하면, 건식 산포 방법에서 정전력으로 뭉침이 없도록 하는 장점을 살리면서 고르게 분포하기 어려웠던 단점을 보완하여 원하는 부분에 스페이서를 분포할 수 있게 된다. 이 때, 화소 전극부에만 스페이서가 산포되도록 고안된 마스크를 사용할 수도 있고(제9도 a), 버스 배선부와 TFT부에 스페이서가 산포되도록 고안된 마스크를 사용할 수도 있다(제9도 b).

실시예 3

종래의 정전기 건식 스페이서 산포 법에서 스페이서를 액정 패널의 하판에 산포하는데 있어서, 화소 전극 영역에만 산포하기 위한 방법으로 신호 발생 장치(17)를 사용한다. 상기 신호 발생 장치(17)는 하판(13)에 형성된 게이트 버스 배선(34)과 소스 버스 배선(35)에 펄스 전압 신호를 인가하도록 연결된다(제5a도). 신호 발생 장치(17)를 통해 스페이서에 대전된 전하와 같은 종류의 전압 펄스 신호를 게이트 버스 배선(34)과 소스 버스 배선(35)에 보내어 주면, 스페이서가 산포될 때 정전기의 반발력으로 게이트 버스 배선(34), 게이트 전극(33)과 데이터 버스 배선(35), 소스 전극(36)을 제외한 부분에만 산포된다(제5b도). 이 때, 게이트 버스 배선과 소스 버스 배선에 동시에 전압 신호가 인가되면, 능동 스위치인 TFT가 작동되어 화소 전극에도 동일한 전압이 인가되므로, 스페이서가 제대로 산포되지 않는다. 그러므로, 게이트 버스 배선(34)과 소스 버스 배선(35)에 인가되는 전압 펄스 신호를 180℃ 의 위상차를 두고 인가하는 것이 바람직하다. 그 결과 액정 패널에 스페이서가 산포된 모습은 제5b도와 같이 된다.

실시예 4

소스, 게이트 버스 배선 부분과 TFT 어레이 부분에만 스페이서를 산포하기 위하여 마스크(61)를 사용하여 접착성 물질(41)을 기판에 도포한다(제6도 a). 그리고, 종래의 건식 혹은 습식으로 스페이서(25)를 산포한 후 열처리하여 접착성 물질(41)을 경화시킴으로써, 접착성 물질이 도포된 부분에 산포된 스페이서(25)가 완전히 접착되도록 한다(제6도 b). 그리고, 접착제가 도포되지 않은 부분인 소스, 게이트 버스 배선 부분과 TFT 어레이 부분 이외에 산포된 스페이서는 세척 공정으로 제거한다(제6도c). 여기서 스페이서를 산포하는 방법은 건식이나 습식 어느 방법을 사용하여도 좋다. 다만, 스페이서가 서로 뭉치지 않도록 하기 위해 스페이서를 대전시키는 건식방법이 더욱 바람직하다. 화소 전극 부분에만 스페이서를 산포하기 위해서는 화소 전극 부분만 개방된 형태를 갖는 마스크를 사용하여 접착성 물질을 기판에 도포하여 스페이서를 산포할 수도 있다.

실시예 5

원하는 부분에만 스페이서를 산포하기 위해 기판의 전면에 자외선 경화제(43a)를 도포한다(제7도 a). 그리고, 종래의 건식 혹은 습식으로 스페이서를 산포한다(제7도 b). 원하는 부분에만 자외선 경화제를 경화 시킬 수 있도록 고안된 마스크(61,63)를 이용하여 원하는 부분의 자외선 경화제를 경화(43b)시킨다. 이때,소스 버스 배선부, 게이트 버스 배선부, 그리고 TFT 부분의 자외선 경화제만 노출되도록 고안된 마스크(61)를 사용하여 자외선을 조사한다. 그러면, 자외선이 조사된 부분인 소스 버스 배선부, 게이트 배선부, 그리고 TFT 부분의 스페이서들만 자외선 경화제와 함께 고착된다(제7도 d). 또 다른 방법으로 화소 전극부의 자외선 경화제만 노출되도록 고안된 마스크(63)를 사용하여 노광할 수도 있다(제7도 c'). 또한 배면 노광을 통하여 자외선 경화제를 경화 시킬 수도 있다(제7도 c'). 그러면, 화소 부분의 자외선 경화제가 스페이서를 포함한 채 경화(43b) 되고, 자외선이 조사되지 않아 경화되지 않은 자외선 경화제(43a)에 산포된 스페이서들은 세척 공정으로 제거한다(제7도 d').

실시예 6

블랙 매트릭스가 TFT 어레이 부분과 소스, 게이트 버스 배선 부분에 형성되는 구조에 있어서, TFT 어레이 부분과 소스, 게이트 버스 배선 부분에만 스페이서를 산포하는 다음과 같은 방법을 제시한다. 하판 상에 블랙 매트릭스(57)를 증착하고(제8도 a), 그 위에 자외선 경화제(43a)를 연속적으로 도포한다(제8도 b). 그리고, 스페이서(25)를 산포하고(제8도 c), 마스크(61)를 사용하여 TFT 어레이 부분과 소스, 게이트 버스 배선 부분의 자외선 경하제를 경화시켜(43b) 스페이서(25)가 고착되도록 한다. 그리고, 자외선이 조사되지 않아 경화되지 않은 자외선 경화제(43a)에 산포된 스페이서들은 세척 과정으로 제거한다(제8도 d).

본 발명은 액정 패널을 제작 할 때, 스페이서를 이용하여 상판과 하판을 일정 간격으로 부착하기 위한 방법 및 장치에 관련된 것이다. 특히, 스페이서의 뭉침을 방지하고, 원하는 부분에만 산포할 수 있도록 하는 및 장치에 관련된 것이다. 본 발명에 의하면, 액정 패널의 간격을 균일하게 제작할 수 있으며, 액정 표시 장치의 화질을 향상시키고, 제품의 생산 수율을 높이는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 액정 패널 제작시 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포하는 방법으로서;

   상기 액정 표시 장치의 상판과 하판을 제작하는 단계와;

   상기 스페이서를 스페이서 분사 장치로 일정 전하로 대전 시킨 후 상기 기판 위에 설치된 소정의 형상을 갖는 마스크 위에 산포하는 단계와;

   상기 스페이서와 같은 전하 종류로 대전된 스퀴즈로 상기 스페이서를 압착하여, 상기 마스크 패턴에 따라 기판 위에 스페이서를 분포 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
2. 액정 패널 제작시 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포하는 방법으로서;

   상기 액정 표시 장치의 상판과 하판을 제작하는 단계와;

   상기 하판 위에 마스크를 이용하여 특정 부분에만 접착성 물질을 도포하는 단계와;

   상기 하판 위에 스페이서를 분사하는 단계와;

   상기 하판에 열처리를 하여 접착성 물질과 스페이서와 고착시키는 단계와;

   상기 하판을 세척하여 접착되지 않은 스페이서를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
3. 액정 패널 제작시 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포하는 방법으로서;

   상기 액정 표시 장치의 상판과 하판을 제작하는 단계와;

   상기 하판 상에 자외선 경화제를 도포하는 단계와;

   상기 하판 위에 스페이서를 분사하는 단계와;

   상기 하판 상에 소정의 형상을 갖는 마스크를 덮고, 자외선을 조사하는 단계와;

   상기 하판 상에서 상기 자외선에 의해 경화되지 않은 부분의 자외선 경화제와 그 위에 분사된 스페이서를 세척하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항엥 있어서,

   상기 마스크의 패턴이 화소 전극 부분에만 스페이서가 산포되도록 고안된 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
5. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 마스크의 패턴이 소스 버스 배선부, 게이트 버스 배선부, 그리고 TFT 부분에만 스페이서가 산포되도록 고안된 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
6. 액정 패널 제작시 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위해 정전기 방식으로 스페이서를 대전 시킨 후 산포하는 방법으로서;

   상기 액정 패널의 상판과 하판을 제작하는 단계와;

   신호 발생기를 이용하여 상기 스페이서에 내전된 전하와 같은 종류의 전압 펄스를 상기 하판에 형성된 소스 버스 배선과 게이트 버스 배선에 인가하는 단계와;

   상기 스페이서를 스페이서 분사 장치로 기판 상에 산포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 인가되는 전압 신호 펄스가 소스 버스 배선과 게이트 버스 배선에서 180°의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 방법.
8. 액정 패널 제작시 상판과 하반을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포하는 장치로서;

   상기 하판에위 상기 스페이서를 원하는 부분에만 분포하도록 고안된 마스크와;

   상기 스페이서를 압착하기 위한 스퀴즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 마스크의 패턴이 상기 하판의 화소 전극 부분에만 상기 스페이서를 분포할 수 있도록 고안된 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 마스크의 패턴이 소스 버스 배선 부, 게이트 버스 배선 부, 그리고 TFT 부분에만 스페이서가 산포되도록 고안된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 장치.
11. 액정 패널 제작시 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서를 산포하는 장치로서;

    상기 스페이서를 대전 장치로 일정 전하로 대전시키는 대전 장치와;

    상기 하판에 형성된 소스 버스 배선과 게이트 버스 배선에 연결된 신호 발생기와;

    상기 스페이서를 분사하는 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 인가되는 전압 신호 펄스가 소스 버스 배선과 게이트 버스 배선에서 위상 차를 가질 수 있는 신호 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스페이서 산포 장치.
13. 액정 패널의 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서가 산포된 액정 패널의 구조로서;

    상기 액정 패널의 특정 부위에만 산포된 스페이서를 포함하고,

    상기 스페이서는 접착성 물질에 의해 상기 하판 상에 접착되어 분포된 것을 특징으로 하는 액정 패널의 구조.
14. 액정 패널의 상판과 하판을 부착할 때, 그 사이에 일정 간격을 유지하기 위한 스페이서가 산포된 액정 패널의 구조로서;

    상기 액정 패널의 특정 부위에만 산포된 스페이서를 포함하고,

    상기 스페이서는 자외선 경화제에 의해 상기 하판 상에 고착되어 분포된 것을 특징으로 하는 액정 패널의 구조.