KR100500693B1 - 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치 - Google Patents

액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 열 압착 장치는, 완충제를 각각 개재하여 상하부 열판으로 액정 표시 소자 셀의 상하판에 각각 압력을 가하여 합착시킬 때, 스페이서에 의하여 지지되는 셀 중심부보다 유리 섬유에 의하여 지지되는 셀 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있도록, 하부 열판과 상부 열판 중의 어느 하나가 셀 중심부에 대응하는 면이 셀 외곽부에 대응하는 면보다 얇게 가공되거나, 완충제는 하부 열판과 상부 열판 중의 어느 하나에 셀 외곽부에 대응하는 쪽에만 형성된다.

Description

액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치 {HOT PRESS APPARATUS FOR FABRICATION OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY CELL}
본 발명은 액정 표시 소자 셀의 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 액정 표시 소자의 주요 제조 공정은 다음과 같다. 먼저, 박막 트랜지스터가 형성된 하판과 컬러 필터가 형성된 상판에 배향막을 형성하고, 배향막에 액정이 잘 정렬될 수 있도록 배향을 한 후, 스페이서를 산포하고 밀봉 인쇄를 하여 상하판을 합착한다. 상하판의 합착 후에 모세관 현상을 이용하여 액정을 주입한 후, 주입구를 봉지함으로써 주요 제조 공정이 마무리된다. 이후, 완성된 패널에 편광판을 부착하고 구동 집적회로를 실장한 후 인쇄회로기판을 조립하는 등의 모듈 공정이 이어진다.
이러한 액정 표시 소자의 제조 공정 중에서 상하판을 합착할 때 열 압착 장치가 사용된다. 도 1은 종래의 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2a와 도 2b는 도 1에 도시된 셀 갭 유지용 스페이서와 유리 섬유를 각각 나타내는 사시도이며, 도 3은 종래의 열 압착 장치로 셀을 제조하였을 경우의 문제점을 설명하기 위한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 종래의 열 압착 장치에서는 상하부 열판(12, 11)이 완충제(13, 14)를 사이에 두고 액정 표시 소자 셀의 상하판(16, 15) 전면에 고른 압력을 가하기 때문에, 셀 외곽의 갭(gap) 유지용 유리 섬유(18)보다 셀 내의 갭 유지용 스페이서(17)의 지지력이 약하여 상대적으로 스페이서(17) 주변 배향막(도시되지 않음)의 손상 정도가 심해진다.
그 이유는 도 2a와 도 2b에서 볼 수 있듯이, 스페이서(17)는 구형으로 접촉 면적이 작아 셀 갭을 유지하기 위한 지지력이 작은 반면, 유리 섬유(18)는 원기둥 모양을 가지고 있어 상대적으로 넓은 지지면적을 가지기 때문이다. 유리 섬유(18)의 길이(l)는 셀 갭을 유지하는 유리 섬유(18)의 직경에 비해 대략 2배 내지 4배의 크기를 가진다.
또 다른 이유는 주변 셀 갭을 유지하기 위하여 사용되는 유리 섬유(18)가 스페이서(17)에 비하여 면적당 2배 이상으로 사용되기 때문이며, 더구나 유리 섬유(18)와 스페이서(17)의 물성에서도 차이가 현격하다. 스페이서(17)의 면적당 지지력이 대략 400㎏/㎟이라면 유리 섬유(18)는 3000㎏/㎟ 정도로서, 대략 7~8배 정도의 경도 차이가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 종래의 열 압착 장치를 사용하게 되면 유리 섬유(18)로 지탱되어지는 셀의 외곽 영역에 비하여 상대적으로 경도가 약한 스페이서(17)를 산포한 액정 셀 중심 영역이 더 많이 눌려지게 되어, 도 3의 A가 가리키는 바와 같이 스페이서 주변의 배향막 손상 정도가 심해지게 되며, 따라서 배향 이상에 의한 다크(dark)시 빛샘 등이 발생하여 화질을 저하시키는 문제점을 유발한다.
따라서, 본 발명은 이러한 종래기술에서의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 액정 표시 소자 셀의 상하판 합착시 셀 갭을 균일하게 유지하면서 스페이서 빛샘도 줄일 뿐만 아니라 불량율을 감소시키고 화질 특성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 소자 셀 제조용 열 압착 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 액정 표시 소자 셀의 상하판 합착시 스페이서에 의하여 지지되는 셀 중심부보다 유리 섬유로 지지되는 셀 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있는 액정 표시 소자 셀 제조용 열 압착 장치를 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. 첨부 도면에서 일부 구성요소들은 도면의 명확한 이해를 돕기 위해 다소 과장되거나 개략적으로 도시되었으며 실제의 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
1. 제1 실시예
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 열 압착 장치를 사용하여 제조된 셀을 나타내는 측면도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 액정 표시 소자 셀의 하판(25)과 상판(26) 사이의 셀 중심부에 스페이서(27)를 산포하고 셀 외곽부에 유리 섬유(28)를 밀봉 인쇄하여 상하판(26, 25)을 합착한다. 이 때 사용되는 열 압착 장치는 하부 열판(21)과 상부 열판(22)으로 구성되며, 각각의 열판(21, 22)은 완충제(23, 24)를 개재하여 액정 표시 소자 셀의 상하판(26, 25)에 압력을 가한다.
특히, 스페이서(27)에 의하여 지지되는 셀 중심부보다 유리 섬유(28)에 의하여 지지되는 셀 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있도록, 셀 중심부에 대응하는 상부 열판(22)의 면(22a)이 셀 외곽부에 대응하는 면보다 얇게 가공된다.
스페이서(27)의 압축 경도는 대략 400㎏/㎟인 반면 유리 섬유(28)의 압축 경도는 3000㎏/㎟ 정도로서 대략 7~8배 정도의 경도 차이가 있을 뿐만 아니라, 지지 면적 또한 유리 섬유(28)가 스페이서(27)에 비해 상당히 넓다. 예를 들어, 5㎛의 스페이서 사용시 접촉 면적은 대략 0.5㎛ 이하이고 유리 섬유의 평균 길이는 대략 10㎛이므로 유리 섬유의 접촉 면적이 스페이서에 비해 1개당 최소 20배 이상의 접촉 면적을 가진다. 이 점을 고려하여 셀 중심부에 대응하는 상부 열판(22)의 면(22a)을 얇게 가공(grinding)하여 누르는 압력 차이를 둘 경우, 균일한 셀 갭을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 스페이서에 지나친 압력을 가함으로 인한 배향막 손상 등을 방지할 수 있어 화질 향상을 꾀할 수 있다. 상부 열판(22)의 가공 두께는 0.01~1㎜ 정도면 충분하다.
또한, 이와 같이 할 경우 상부 열판(22)의 얇게 가공된 면(22a)을 셀 중심부에 정확하게 정렬해야 할 필요가 있다. 따라서, 하부 열판(21)과 상부 열판(22)의 가장자리에 정렬홀을 형성하고 정렬홀에 대응하는 정렬 시스템(29)을 설치하여 정렬을 실시한다. 정렬 시스템(29)은 발광부와 수광부로 이루어지며, 반사형 또는 투과형 모드의 인식 시스템이 모두 가능하다. 정렬홀과 정렬 시스템(29)은 열판(21, 22)의 두 곳 또는 네 곳에 형성될 수 있다.
2. 제2 실시예
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6을 참조하면, 액정 표시 소자 셀의 하판(35)과 상판(36) 사이의 셀 중심부에 스페이서(37)를 산포하고 셀 외곽부에 유리 섬유(38)를 밀봉 인쇄하여 상하판(36, 35)을 합착한다. 이 때 사용되는 열 압착 장치는 하부 열판(31)과 상부 열판(32)으로 구성되며, 각각의 열판(31, 32)은 완충제(33, 34)를 개재하여 액정 표시 소자 셀의 상하판(36, 35)에 압력을 가한다.
특히, 스페이서(37)에 의하여 지지되는 셀 중심부보다 유리 섬유(38)에 의하여 지지되는 셀 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있도록, 상부 열판(32)과 상판(36) 사이에 개재되는 완충제(34)는 하부 열판(31)과 상부 열판(32) 중의 어느 하나에 셀 외곽부에 대응하는 쪽에만 형성된다. 도면부호 39번은 전술한 제1 실시예의 경우와 동일한 정렬 시스템이다.
3. 제3 실시예
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도 7을 참조하면, 상부 열판(42)과 상판(46) 사이에 개재되는 완충제(44) 뿐만 아니라, 하부 열판(41)과 하판(45) 사이에 개재되는 완충제(43)도 셀 외곽부에 대응하는 쪽에만 형성된다. 도면부호 47, 48, 49번은 각각 스페이서, 유리 섬유, 정렬 시스템을 나타낸다.
이상 설명한 바에 의하여 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 열 압착 장치는 액정 표시 소자 셀의 상하판 합착시 스페이서에 의하여 지지되는 셀 중심부보다 유리 섬유로 지지되는 셀 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있다. 따라서, 셀 갭을 균일하게 유지하면서 셀 갭 이상 얼룩 및 스페이서 주변 배향막 뭉개짐에 의한 다크시 빛샘 발생 등 셀 화질에 직접적인 영향을 미치는 불량들을 줄일 수 있어 화질 개선 및 생산성 향상을 꾀할 수 있다.
본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 종래의 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 2a와 도 2b는 도 1에 도시된 셀 갭 유지용 스페이서와 유리 섬유를 각각 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래의 열 압착 장치로 셀을 제조하였을 경우의 문제점을 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 열 압착 장치를 사용하여 제조된 셀을 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 열 압착 장치와 그를 사용한 상하판 합착 공정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
<도면 부호의 설명>
11, 21, 31, 41: 하부 열판 12, 22, 32, 42: 상부 열판
13, 14, 23, 24, 33, 34, 43, 44: 완충제
15, 25, 35, 45: 하판 16, 26, 36, 46: 상판
17, 27, 37, 47: 스페이서 18, 28, 38, 48: 유리 섬유
29, 39, 49: 정렬 시스템

Claims (3)

  1. 하부 열판과 상부 열판과 완충제를 포함하며, 상기 완충제를 각각 개재하여 상기 하부 열판과 상기 상부 열판으로 각각 액정 표시 소자 셀의 하판과 상판에 압력을 가하여 상기 하판과 상판을 합착시키는 열 압착 장치에 있어서,
    스페이서에 의하여 지지되는 상기 셀의 중심부보다 유리 섬유에 의하여 지지되는 상기 셀의 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있도록 상기 하부 열판과 상기 상부 열판 중의 어느 하나는 상기 셀 중심부에 대응하는 면이 상기 셀 외곽부에 대응하는 면보다 얇게 가공된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하부 열판 또는 상기 상부 열판의 얇게 가공된 면을 상기 셀 중심부에 정확하게 정렬할 수 있도록 상기 하부 열판과 상기 상부 열판의 소정 위치에 정렬홀을 형성하고 상기 정렬홀에 대응하는 정렬 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치.
  3. 하부 열판과 상부 열판과 완충제를 포함하며, 상기 완충제를 각각 개재하여 상기 하부 열판과 상기 상부 열판으로 각각 액정 표시 소자 셀의 하판과 상판에 압력을 가하여 상기 하판과 상판을 합착시키는 열 압착 장치에 있어서,
    스페이서에 의하여 지지되는 상기 셀의 중심부보다 유리 섬유에 의하여 지지되는 상기 셀의 외곽부에 더 큰 압력을 가할 수 있도록 상기 완충제는 하부 열판과 상부 열판 중의 어느 하나에 상기 셀 외곽부에 대응하는 쪽에만 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 소자 셀의 제조에 사용되는 열 압착 장치.
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