KR100494700B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 액정적하장치와 중합경화장치 및 액정층형성장치가 하나로 일원화된 액정중합장치와, 씨일런트 라인이 형성된 제1기판과, 스페이서가 산포된 제2기판을 제공하는 단계; 상기 씨일런트 라인이 형성된 제1기판상에 상기 액정중합장치의 액정적하장치로 액정을 적하시키는 단계; 상기 액정이 적하된 제1기판과 스페이서가 산포된 제2기판을 상기 액정중합장치의 중합경화장치로 합착하여 상기 씨일런트 라인을 경화시키는 단계; 및 상기 합착경화된 기판을 상기 액정중합장치의 액정층형성장치에서 상기 적하된 액정을 등방성(isotropic) 상태로 전이시킨 후 액정층을 형성하는 단계를 포함하며, 네마틱(nematic)상이 아닌 등방성(isotropic)상으로 상전이가 완료된 상태에서 액정의 확산을 유도하므로써 용이하게 액정층을 형성할 수 있으며, 또한, 액정의 적하로부터 기판 합착, 합착후 틸트 및 써머-커플(tilt & thermo-couple)로 연결된 회전대(spinner stage)에서 액정을 등방성(isotropic) 상태로 만든 후 일원화 장치를 사용하여 액정표시장치를 제조함으로써 사이클 타임(cycle time)을 단축시켜 제조수율 향상 및 생산성 향상을 유도하여 원가절감에 기여하는 효과가 있는 것이다.

Description

액정표시장치의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판합착, 씨일 경화, 액정셀 갭 형성, 액정주입 및 액정층 형성공정을 일원화한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 전계로써 액정의 배열을 변화시켜 화상을 구현하는 디스플레이 장치로서 경량박형화, 고정세화 및 대화면화 특성 등의 이유로 기존의 음극선관을 대신하여 그 용도가 점차 확대되어가고 있는 추세이다.
이러한 액정표시장치의 제조방법은 전공정과 후공정으로 대별할 수 있는데, 전공정인 셀(cell)공정은 배향막을 형성하기 위한 PI 공정, 액정의 배향을 결정하고 프리틸트각(pretilt angle)을 형성하는 러빙공정, 셀갭을 지지하기 위한 스페이서 산포공정, 액정주입 및 봉지를 위한 씨일(seal) 도포공정, 스페이서 산포기판과 씨일도포기판을 중합하는 어셈블리공정, 씨일의 경화 및 셀갭을 형성하기 위한 핫프레스 공정, 두 기판사이에 액정을 주입하기 위한 액정주입공정 및 편광판 부착공정으로 더 나뉘어 볼 수 있다.
이러한 셀 공정을 비롯한 여러 공정을 수행하면 액정표시장치가 완성된다.
그러나, 종래 기술에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 있어서는, 어셈블리공정에서 상부 및 하부기판을 정렬하고 씨일경화전 기판이 밀리는 것을 방지하기 위한 자외선 경화제만을 도포하여 중합하는 기능만을 수행한다. 그리고, 합착에서 액정주입까지 완료하는데 걸리는 싸이클 타임(cycle time)은 대략 핫프레스공정에서 8시간, 기판내 습기와 솔벤트 성분을 제거하기 위한 어닐(aneal)공정이 4시간, 액정주입공정이 10시간정도로 총 22시간 정도가 소요된다. 이러한 장시간의 싸이클 타임은 액정표시장치의 전체 공정 싸이클 타임의 2/3을 차지하는 비중으로 직접적인 액정표시장치의 생산성 향상에 저해되는 요인이 되고 있다.
이에, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 액정의 상전이 성질을 이용하여 기판합착, 씨일 경화, 액정셀 갭 형성, 액정주입 및 액정층 형성기능까지 일원화한 액정중합장치를 사용하는 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 액정적하장치와 중합경화장치 및 액정층형성장치가 하나로 일원화된 액정중합장치와, 씨일런트 라인이 형성된 제1기판과, 스페이서가 산포된 제2기판을 제공하는 단계; 상기 씨일런트 라인이 형성된 제1기판상에 상기 액정중합장치의 액정적하장치로 액정을 적하시키는 단계; 상기 액정이 적하된 제1기판과 스페이서가 산포된 제2기판을 상기 액정중합장치의 중합경화장치로 합착하여 상기 씨일런트 라인을 경화시키는 단계; 및 상기 합착경화된 기판을 상기 액정중합장치의 액정층형성장치에서 상기 적하된 액정을 등방성(isotropic) 상태로 전이시킨 후 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정별 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서 액정적하 공정을 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서 중합경화 공정을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서 액정층형성 공정을 나타내는 사시도 및 단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 액정적하 공정에서 기판에 액정을 적하한다. 그런다음, 기판운송 컨베이어에 의해 액정이 적하된 기판과 스페이서가 산포된 기판을 중합경화 공정에서 합착하고 씨일런트 라인을 경화시킨다. 이어서, 상기 중합된 기판을 액정층 형성 공정에서 회전방식으로 액정층을 형성한 다음 배출컨베이어에 의해 예정된 후속공정을 진행하여 액정표시장치를 완성한다.
특히, 상기와 같은 일련의 액정적하 공정, 중합경화 공정 및 액정층형성 공정은 액정적하, 합착 및 경화, 회전장치등의 모든 기능을 갖춘 일원화된 액정중합장치에 의해서 수행된다.
먼저, 액정적하장치와 중합경화장치 및 액정층형성장치가 하나로 일원화된 액정중합장치와, 씨일런트 라인(Sealant Line)이 형성된 제1기판과, 스페이서(Spacer)가 산포된 제2기판을 준비한다.
첫째로, 액정적하 공정에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판운송컨베이어(101)에 놓여있는 씨일런트 라인(12)이 형성되어 있는 제1기판(10)상에 액정 시린지(syringe) 장치(102)로 액정을 적하한다.
상기 액정 시린지 장치(102)는 일자형으로서 그 상부에는 가스 연결부(104)가 있으며, 측면에는 상기 액정 시린지 장치(102)를 상승 및 하강시키는 역할을 하는 실린더(106)를 포함한다.
상기 액정 시린지 장치(102)로 상기 제1기판(10)상에 액정을 적하한다. 이때, 액정적하시 후속하는 기판 합착후 회전시에 액정이 보다 용이하게 분산되게 하기 위하여, 상기 제1기판(10)상에 액정이 분산하기에 적한한 형태, 예를 들어, 다중점 형태로 적하한다. 이를 위하여, 액정적하장치는 상기 액정을 다중점 형태로 적하시킬 수 있는 액정 시린지 장치(102)를 포함한다.
또한, 액정을 적하하는데 있어서, 상기 가스 연결부(104)로 유입된 가스압, 예를 들어, 질소(N2) 가스압으로 상기 액정 시린지 장치(102)로부터 상기 제1기판(10)으로 액정(14)을 분사시킨다.
둘째로, 중합경화공정에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(10)과 제2기판(20)을 하부스테이지(207) 및 자외선램프 내장 면광원(201)을 포함한 중합경화장치에서 합착하고, 상기 제1기판(10)상의 씨일런트 라인(12)을 경화한다.
구체적으로, 액정(12)이 적하된 상기 제1기판(10)은 하부스테이지(207)으로 옮겨지고, 이와 병행하여 스페이서가 산포된 제2기판(20)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 장치입구측에서 기판 얼라인 핀(Align Pin)에 의해 프리얼라인(Pre-Align)만 실시한 상태에서 롤 컨베이어(Roll Conveyer)에 의해 일정부분 이동된다.
그 다음, 반전 아암(Arm)에 의해 상기 제2기판(20)이 반전되고 상부스테이지로 이동된 후, 스테이지 베이큠(Stage Vacuum)에 의해 홀드(Hold)된다.
이어서, 중합경화장치로 이동된 상기 제1기판(10) 및 제2기판(20)중 제2기판(20)을 실린더구동에 의해 하부로 하강시켜 상기 제1기판(10)과 합착하고, 상기 기판(10)(20)내의 정렬마크(미도시)를 화상처리하여 정렬(Align)시킨 후, 일정한 셀 갭(Cell Gap)을 위해 일정량의 하중압력을 가한다.
하중압력이 목표치에 도달하면 상기 자외선램프 내장 면광원(201)으로부터 방사되는 자외선을 상기 하부스테이지(207)에 형성된 홈(미도시)을 통과하도록 하여 상기 제1기판(10)상의 씨일런트 라인(12)을 경화시킨다.
이때, 스페이서가 산포된 상기 제2기판(20)은 상측에 있어햐 하므로 상측 이동시 스페이서가 탈락되지 않아야 한다. 따라서, 스페이서는 고착형이어야 함은 물론 프리큐어링(precuring)이 선행됨이 바람직하다.
셋째로, 액정층형성 공정에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 중합된 기판(30)을 소정의 회전장치로 회전시켜 상기 중합된 기판(30) 내부에 적하된 액정을 균일하게 분산시켜 액정층을 완성한다.
상기 소정의 회전장치는, 회전대(301)와, 상기 회전대(301) 상부의 각 모서리부에 있는 기판고정핀(303)을 포함하여 이루어져 있는데, 상기 회전대(310)는 틸트(tilt) 및 써머-커플(thermo-couple)이 연결되어 있으며, 상기 적하된 액정을 가열할 수 있다.
즉, 액정은 온도에 따라서 그 상이 변화하는 바, 상기 회전대(301)는 액정의 상전이 온도(Tni) 이상 유지하여 상기 액정이 네마틱(nematic) 상태에서 등방성(isotropic) 상태로 전이시킨다. 여기서, 액정의 상전이 온도(Tni)는 액정이 네마틱 상을 잃어버리고 등방성 상으로 전이되는 온도이다.
고체와 같은 결정(crystal) 상태에서는 분자의 무게중심과 방향이 규칙적임에 비하여, 액정(liquid crystal)과 같은 네마틱(nematic)상은 그 무게중심이 액체와 같이 불규칙하나 방향성은 규칙적이다. 또한, 액정의 점성은 어느 정도 낮은 값을 보이나 등방성(isotropic) 액체보다는 높다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 액정의 물리적 성질을 이용하는 것으로, 액정을 상전이 온도 이상 유지시켜 네마틱 상태에서 등방성 상태, 즉 액체 상태로 전이시킨 다음, 원심력을 이용하여 액정을 골고루 분산시켜 균일한 액정층을 형성하는 것이다.
그러므로, 상기 합착경화된 기판(30)은 액정층형성장치, 즉 회전장치의 회전대(301)로 이동시키고, 상기 회전대(301)를 적당한 회전수로 회전시켜 이로 인한 원심력으로 상기 적하된 액정을 기판(30)전체로 골고루 분산시켜 액정층을 형성한다. 이때, 회전수는 상기 기판(30)의 크기 및 액정의 점도에 따라서 적절히 조절한다.
넷째로, 상기 기판(30)내에 액정층 형성이 완료되었으면 배출컨베이어(미도시)로 언로딩(Unloading)하고, 예정된 후속공정을 진행하여 액정표시장치를 완성한다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 네마틱(nematic)상이 아닌 등방성(isotropic)상으로 상전이가 완료된 상태에서 액정의 확산을 유도하므로써 용이하게 액정층을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액정의 적하로부터 기판 합착, 합착후 틸트 및 써머-커플(tilt & thermo-couple)로 연결된 회전대(spinner stage)에서 액정을 등방성(isotropic) 상태로 만든 후 일원화 장치를 사용하여 액정표시장치를 제조함으로써 사이클 타임(cycle time)을 단축시켜 제조수율 향상 및 생산성 향상을 유도하여 원가절감에 기여하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 나타내는 공정별 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 액정적하 공정을 나타내는 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 중합경화 공정을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 액정층형성 공정을 나타내는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 제1기판 12: 씨일런트 라인
14: 액정 20: 제2기판
30: 중합된 기판 101: 기판운송장치
102: 시린지(Syringe) 104: 가스연결부
106: 실린더 201: 자외선램프 내장 면광원
207: 하부스테이지(Lower Stage) 301: 회전대(Spin Stage)
303: 기판고정핀 305: 기판고정홈

Claims (5)

  1. 액정적하장치와 중합경화장치 및 액정층형성장치가 하나로 일원화된 액정중합장치와, 씨일런트 라인이 형성된 제1기판과, 스페이서가 산포된 제2기판을 제공하는 단계;
    상기 씨일런트 라인이 형성된 제1기판상에 상기 액정중합장치의 액정적하장치로 액정을 적하시키는 단계;
    상기 액정이 적하된 제1기판과 스페이서가 산포된 제2기판을 상기 액정중합장치의 중합경화장치로 합착하여 상기 씨일런트 라인을 경화시키는 단계; 및
    상기 합착경화된 기판을 상기 액정중합장치의 액정층형성장치에서 상기 적하된 액정을 등방성(isotropic) 상태로 전이시킨 후 액정층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정적하장치는 액정을 다중점 형태로 적하시키는 액정시린지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 액정시린지장치는 상기 제1기판상에 질소 가스압으로 액정을 적하하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액정층형성장치는 틸트 및 써머-커플이 연결된 회전대를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회전대는 액정의 상전이 온도(Tni) 이상 유지하여 상기 액정을 네마틱 상태에서 등방성 상태로 전이시키는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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