KR100490055B1 - 액정패널셀갭제어를위해제트인젝터를사용한스페이서형성방법 - Google Patents

Abstract

스페이서에 전기장을 인가하여 양으로 대전되게 하고, TFT 기판에 전기장을 걸어준 다음 양으로 대전된 스페이서를 제트 인젝터에 담아 TFT 기판의 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 부분에 스페이서를 선택적으로 산포하여 인가되어 있는 전기장에 의하여 스페이서가 순간적으로 TFT 기판에 부착되도록 한다.

Description

액정 패널 셀 갭 제어를 위해 제트 인젝터를 사용한 스페이서 형성 방법

본 발명은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(thin film transistor liquid crystal display: 이하 'TFT-LCD'라 한다)의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 TFT-LCD의 셀 갭(cell cap)을 제어하는 스페이서의 산포 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TFT-LCD는 TFT 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 만든다. TFT-LCD가 대형화됨에 따라 두 기판 사이의 간격(이하 '셀 갭'이라 한다.)을 균일하게 하는 것은 중요한 문제로 되고 있으며, 이를 위해 두 기판 사이에 스페이서를 산포한다.

종래의 TFT-LCD 제조 공정에서는 하나의 기판(예컨데, 컬러 필터 기판)에 스페이서를 다운 스프레이(down spray) 방식으로 랜덤(random)하게 산포하기 때문에 다음과 같은 문제점이 생기게 된다. 즉, 스페이서가 랜덤하게 산포되기 때문에 TFT 기판의 블랙 매트릭스 영역뿐만 아니라 컬러 필터 기판의 빛이 조사되는 부분인 액티브 영역에도 산포된다. 따라서, 광특성의 저하를 초래한다. 또한, 스페이서와 두 기판 사이의 접착력이 크지가 않아, 외부에서 액정 패널에 충격이 가해지면 스페이서가 주위로 움직이게 되는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광특성의 저하를 방지하고, 두 기판 내에서의 스페이서 이동을 방지하기 위한 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 블랙 매트릭스가 형성된 TFT 기판 또는 컬러 필터 기판에 제트 인젝터를 이용하여 스페이서를 선택적으로 산포한다. 스페이서 산포시 스페이서의 전자를 일부 분리시켜 스페이서 자체를 양극을 가진 입자로 대전되게 하고, TFT 기판 하부에 전기장을 인가한다. 양으로 대전된 스페이서를 제트 인젝터에 넣어 고속으로 위치별로 주사함으로써 인가되어 있는 전기장에 의하여 스페이서 입자가 가속되어 순간적으로 TFT 기판상에 부착되도록 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조방법을 도시한 흐름도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 제1 기판 및 제2 기판을 각각 제조하여 한 기판에 TFT 회로를, 다른 기판에 컬러 필터 패턴을 형성한다(S10,S11). 이 때, 제1 기판 또는 제2 기판에는 블랙 매트릭스가 형성된다. 제1 기판과 제2 기판 중 한 기판에 액정 주입구를 가지는 봉인재를 둘레에 인쇄하고(S20), 다른 기판에는 스페이서를 형성한다. 이 때, 스페이서는 외부 전기장을 인가하여 외곽 전자를 분리시켜 양으로 대전되게 한다(S30). 그 다음에, 양으로 대전된 스페이서를 제트 인젝터에 담아서 TFT 회로가 형성된 기판의 블랙 매트릭스 부분에 스페이서를 산포한다. 그리고 나서, 핫 프레스 공정을 통하여 두 기판을 조립하고, 액정 주입구를 봉합하여 액정 표시 장치를 형성한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 산포를 위한 제트 인젝터의 구조도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ´를 도시한 단면도이다.

도 2 및 도 3에서, 본 발명의 실시예에 따른 제트 인젝터에 의하면 가스를 공급하는 실린더(10)가 형성되어 있고, 실린더(10) 밑에 일정 수의 밸브(20)가 연결되어 있다. 각 밸브(20)에는 튜브(50)가 연결되어 있다. 실린더(10), 밸브(20), 튜브(50)는 자동 제어부(40)를 구성한다. 튜브(50)의 밑부분의 가로로 노즐 유닛(nozzle unit)(31)이 통과되도록 연결되어 있다. 노즐 유닛(30)에는 실린더(10)에서 나오는 아르곤, 질소, 헬륨 등의 가스(90)와 양으로 하전된 스페이서(100)가 각각 상하로 담겨져 있다. 노즐 유닛(30)의 양 끝은 지지대(60)가 연결되어 있다. 노즐 유닛(30) 밑에 스페이서(100)를 분사하는 노즐(80)이 연결되어 있다. 이 노즐(50) 아래에 스페이서(100)가 산포될 기판(70)이 놓여지게 된다.

도 4를 참조하여 제트 인젝터를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 LCD 패널의 제조방법을 상세하게 설명한다.

우선, 0.5∼1.1㎜의 두께를 가진 두 개의 유리 기판에 TFT 회로와 컬러 필터 패턴을 막 형성, 식각 등의 방법을 이용하여 형성한다. 그리고 나서 두 기판의 상부에 폴리비닐 알코올(PVA), 유기 실란(Silane)계, 폴리이미드(Polyimide)등의 유기 배향막과 산화규소(SiO)등의 무기 배향막을 인쇄 또는 스핀 코팅 방법으로 도포하고, 약 72 ℃로 5분간 소프트 베이킹 처리한다. 그리고 나서 액정의 선경사각(pretilt)을 조정하기 위하여 러빙 머신(rubbing machine)으로 러빙하고, 이어 순수(DI Water), 이소 프로필 알코올(IPA), 메가소닉(Megasonic) 등을 이용하여 세정처리 한다.

TFT 기판이나 컬러 필터 기판 중 하나를 스페이서(100)를 산포하려는 기판(70)으로 선택하고, 선택된 기판(70)을 플레이트(120) 상부에 올려놓는다. 그 다음, 플레이트(120)에 200∼800V 범위의 전기장을 가한 상태로 10∼30분간 유지한다. 이 때, 플레이트(120)의 전기적 단락을 방지하기 위하여 도전막이 코팅되어 있지 않은 단락 방지 절연판(110)을 스페이서를 산포하려는 기판(70) 하부에 수㎜ 두께로 2차 절연시킨다. 그리고 나서, 스페이서(100)자체의 여기(勵起) 문턱 전압 이상의 외부 전기장(130)을 스페이서(100)에 인가하여 외곽전자를 분리시킴으로써 스페이서(100)가 전체적으로 양전하를 갖도록 한다. 그 다음, 양전하로 대전된 스페이서(100)를 휘발성 무용해(無溶解) 액체에 담아서 상부에 공기가 차있는 제트 인젝터의 노즐 유닛(30)에 담는다. 이어, 미리 입력된 산포위치에 따라 스페이서(100)를 산포한다. 이 때, 노즐유닛(30)내에는 아르곤(Ar), 질소(N₂), 헬륨(He)등과 같은 가스(91)가 봉입되어 있으며, 이들 가스의 압력으로 2∼10㎛ 범위의 노즐(50) 직경을 통하여 스페이서(100)가 산포된다. 이렇게 산포된 스페이서(100)는 양전하로 대전되어 있기 때문에 노즐(50)에서 산포됨과 동시에 전기장 인가 기판(120) 하부에 인가된 전기장(130)에 의하여 가속되어 미리 입력된 위치에 부착된다. 이러한 원리로 부착되는 스페이서(100)는 가속되는 힘에 의해 물리적으로 고착됨과 동시에, 배향막과 스페이서(100) 표면에서 분자간 상호 확산이 일어나 화학적으로 결합하기 때문에 안정된 고착성을 가지게 된다. 이 때, 배향막 특성을 파괴하지 않는 범위의 압력으로 스페이서(100)를 산포해야 한다. 그리고, 화학적으로 결합하는 과정 중에서 원래 양전하로 대전된 스페이서(100)가 순간적으로 전자를 흡수하여 중성이 되지만, 일부 배향막에서 상호간 전자 전이가 되지 않을 경우에는 스페이서(100)가 부착되어 있는 기판(70) 전면에 전자를 뿌려주어 전체적으로 스페이서(100)가 중성을 유지하도록 한다. 그 다음으로 실 재를 인쇄방법이나 산포방법으로 도포하고, 양 기판을 자외선 경화재를 도포하여 두 기판을 결합하고, 끝으로 가열 압착하여 셀 갭을 제어한다.

본 발명은 스페이서를 블랙 매트릭스가 형성된 부분에 산포할 수 있기 때문에 스페이서에 의한 광 특성 열화를 방지할 수 있으며, 또한 스페이서를 견고하게 부착할 수 있기 때문에 스페이서의 이동을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 흐름도이고,

도 2는 스페이서(spacer) 분사용 제트 인젝터(jet injecter)의 구조도이고,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ´부분을 나타낸 스페이서 분사용 제트 인젝터의 단면도이고,

도 4는 본 발명의 스페이서 산포 방법을 도시한 것이다.

Claims (6)

1. 제1 기판 및 블랙 매트릭스가 형성되어 있는 제2 기판을 형성하는 단계,

   상기 제 1 기판에 봉인재를 형성하는 단계,

   상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 하나에 산포하기 위한 대전된 스페이서를 형성하는 단계,

   상기 스페이서를 산포할 위치에 대향하여 형성되어 있는 제트 인젝터를 이용하여 상기 대전된 스페이서를 산포하는 단계,

   상기 봉인재를 경화시킴으로써 제 1 기판 및 제 2 기판을 결합하는 단계를 포함하는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.
2. 제1항에서,

   상기 대전된 스페이서는 스페이서에 전자 여기 문턱 전압 이상의 전기장을 인가함으로써 형성되는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.
3. 제1항에서,

   상기 제트 인젝터에는 휘발성 무용해 액체와 상기 무용해 액체 상부에 있는 불활성 가스를 포함하며, 상기 대전된 스페이서를 상기 휘발성 무용해 액체가 담겨 있는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.
4. 제1항에서,

   상기 대전된 스페이서는 상기 블랙 매트릭스가 위치하는 영역내에 산포되는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.
5. 제4항에서,

   상기 대전된 스페이서를 산포하려는 기판에 전기장을 인가함으로써 산포시키는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.
6. 제5항에서,

   상기 스페이서가 산포된 기판 전면에 전자를 뿌려서 대전된 스페이서가 중성을 유지하도록 하는 단계를 더 포함하는 액정 패널의 스페이서 제조 방법.

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