KR100550538B1 - 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 패널의 디스플레이 패널과 TFT 패널 두 기판 사이에 셀 갭(Cell gap)을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서를 산포하여 형성하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 상기 스페이서가 상기 TFT 패널의 특정위치에 위치되도록 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방범에 관한 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방법은 스페이서가 포함된 용액을 대전시킴과 아울러 상기 스페이서가 위치될 TFT 기판의 특정위치에 상기 스페이서의 반대 극성을 갖도록 전압을 인가함으로써 상기 스페이서가 상호 반발력을 가져 상기 TFT 기판 상에 고루 분포되도록 하고, 상기 TFT 기판의 특정위치에 상기 스페이서가 위치되도록 제어할 수 있는 효과가 있다.

TFT 패널, 볼형 스페이서, 데이터/게이트 라인, 분사노즐, 전원공급수단.

Description

액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방법 {Spacer-Pattern Apparatus of Liquid Crystal Display and the same Method}

도 1은 일반적인 액정 디스플레이의 단위화소가 도시된 평면도,

도 2는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이가 도시된 단면도,

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이의 스페이서 형성장치가 도시된 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치의 실시예가 도시된 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법의 실시예가 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50: TFT 기판 52: 데이터 라인

54: 게이트 라인 56: 화소 전극

60: 분사노즐 65: 제 1 전원공급원

70: 제 2 전원공급원 75: 펌프

80: 금속체

본 발명은 액정 디스플레이 패널의 디스플레이 패널과 TFT 패널 두 기판 사이에 셀 갭(Cell gap)을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서를 산포하여 형성하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 스페이서를 대전시킴과 아울러 상기 스페이서가 위치될 상기 TFT 패널 상의 특정 위치에 상기 스페이서의 반대 전극을 인가하여 상기 스페이서가 특정위치에 위치되도록 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방법에 관한 것이다.

최근 정보를 표시해주는 디스플레이 산업의 중요성이 대두되고 있으며, 대면적의 화면의 구성이 가능하되 부피가 작은 평판 디스플레이 소자가 그 주를 이루는 바, 이의 종류로는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계발광 디스플레이(ELD), 전계방출 디스플레이(FED), 액정 디스플레이(LCD) 등이 있다.

여기서, 상기 액정 디스플레이는 크게 외부로 영상이 투시되는 디스플레이 컬러 필터 기판과, 상기 컬러 필터 기판과 일정 간극을 두고 평행하게 배치된 TFT 기판으로 구성된다.

도 1은 일반적인 액정 디스플레이의 단위화소가 도시된 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이가 도시된 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 액정 디스플레이의 스페이서 산포 장치가 도시된 구성도이다.

일반적으로 액정 디스플레이의 TFT 기판(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 절연기판 상에 복수개의 게이트라인(2) 및 데이터라인(4)들이 교차되어 화소영역을 이루고, 상기 화소영역 내에는 상기 게이트라인(2)으로부터 연장되는 게이트 전극(6)과, 데이터라인(4)으로부터 연장되는 소스 및 드레인 전극(7,8)으로 이루어지는 박막트랜지스터(9)가 형성되고, 상기 박막트렌지스터(9)의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소전극(14)이 형성된다.

한편, 상기 TFT 기판(10)의 상측에 배치되는 컬러 필터 기판(20)은 제 2 절연기판(21) 상에 상기 제 1 절연기판(16) 상에 형성된 게이트라인(2), 데이터라인(4) 및 박막트랜지스터(9)로의 빛의 투과를 막기위한 블랙매트릭스층(26)이 형성되고, 상기 블랙매트릭스층(26) 상에 색상을 표현하기 위한 레드, 그린, 블루의 층(22)을 형성한다. 또한, 상기 층(22) 상에 상기 화소전극(14)과 함께 액정에 전기적 신호를 인가하기 위한 공통전극(24)을 형성한다.

이와같은 액정 디스플레이는 상기 게이트라인(2)에 인가되는 게이트 구동신호에 의해 상기 박막트랜지스터(9)가 ON 상태가 되면, 데이터라인(4)을 통해 인가되는 신호 전압이 박막트랜지스터(9)를 통해 화소전극(14)으로 전달되며, 상기 화소전극(14)은 상기 공통전극(24)과 함께 액정에 전기적 신호를 인가하여 액정을 제어한다.

한편, 상기 TFT 기판(10)과 디스플레이 기판(20)을 합착하기 전에 완성된 TFT 기판(10)과 컬러 필터 기판(20)에 배향막(19)을 형성하고, 두 기판 사이에 셀 갭(Cell gap)을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서(30)를 산포하여 형성한다.

상기한 셀 갭의 유지는 일차적으로 TFT 기판(10)과 컬러 필터 기판(20)을 결 합하는 씰 패턴(28)에 상기 스페이서(30)를 형성시키지만, 점차 디스플레이의 면적이 넓어지면서 상기 화소 영역에도 스페이서(30)를 형성하여 일정한 셀 갭을 유지하도록 하고 있다.

상기와 같은 스페이서 형성방법은 도 3a에 도시된 바와 같이, 휘발성인 솔벤트(32) 용매에 스페이서(30)를 고르게 혼합하여 컴프레셔(34)를 이용하여 용액을 분사하여 용액 중 솔벤트(32)는 증발하고 스페이서(30)만 TFT기판(10)에 산포하는 습식법과, 도 3b에 도시된 바와 같이, 용매를 사용하지 않고 교반기(미도시)에서 충분히 섞여진 스페이서(30)를 에어 건(Air gun)(36)에 의해 공기 또는 질소로 분사하여 TFT기판(10)에 산포하는 건식법 등이 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 액정 디스플레이의 스페이서 형성방법은 상기 스페이서(30)가 분사방식으로 상기 디스플레이 기판(20) 또는 TFT 기판(10)에 산포되기 때문에 상기 스페이서(30)가 화소 전극(14) 상에 배치되고 그 밀도가 높게 되는 경우, 셀 갭의 유지에는 유리하지만 액정의 배향을 방해하여 화면 구동시 빛의 산란을 일으키며, 화소 전극(14)과 공통 전극(24) 간의 신호전개를 방해하여 응답성을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 산포된 스페이서(30)는 공정중에 이동함으로써 상기 배향막(19)의 불량을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, TFT 패널 상에 산포되는 스페이서가 상기 TFT 패널 상의 특정 위치에 위치하는 경향성을 높임으로써 상기 스페이서가 안착되는 위치를 제어할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치는 스페이서가 혼합된 용액을 분사하는 분사수단과; 상기 분사수단에서 분사된 용액의 입자가 상호 전기적 반발력을 갖도록 상기 용액을 대전시키는 제 1 전원공급수단과; 상기 분사수단의 일측에 설치되어 상기 제 1 전원공급수단과 반대 극성을 갖는 금속체을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법은 스페이서가 혼합된 용액을 분사수단에 주입하는 제 1단계와, 기판의 특정위치에 전압을 인가하는 제 2단계와, 상기 스페이서가 상기 특정위치에 위치되도록 상기 분사수단에 주입된 상기 용액을 상기 특정위치의 반대 극성으로 대전시키는 제 3단계와, 대전된 상기 용액을 상기 기판에 분사하여 상기 스페이서가 상기 특정위치에 위치되도록 하는 제 4단계로 구성되고, 상기 4단계는 상기 분사수단의 일측에 설치된 금속체에 상기 분사수단에서 분사된 용액의 입자가 상기 금속체와 상호 전기적 반발력을 갖도록 전원을 인가하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치의 실시예가 도시된 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법이 도시된 순서도이다.

상기 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 볼형 스페이서(미도시)가 혼합되어 있는 용액을 저장하는 펌프(75)와, 상기 펌프(75)로부터 주입된 용액을 분사하는 분사노즐(60)과, 상기 분사노즐(60)에 연결되어 전원을 공급함으로써 분사된 용액의 입자가 상호 전기적 반발력을 갖도록 상기 용액을 대전시키는 제 1 전원공급원(65)과, 상기 분사노즐(60)의 일측에 배치되어 상기 용액의 대전 성능을 향상시키기 위하여 상기 제 1 전원공급원(60)에서 인가되는 전원과 반대 극성을 지닌 금속체(80)와, 상기 분사노즐(60)에서 분사된 볼형 스페이서가 TFT 기판(50) 상의 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 배치되도록 상기 볼형 스페이서와 반대 극성의 전압을 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 인가하는 제 2 전원공급원(70)으로 구성된다.

여기서, 상기 볼형 스페이서는 콜로이드 상태로 혼합되어 있으며, 상기 용액은 분사노즐(60)을 통해 분사된 후에는 미세한 크기로 대기중에서 에어로졸(aerosol) 상태로 존재하기 때문에 쉽게 용매가 증발되고 상기 볼형 스페이서만 남게 된다.

한편, 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)은 상기 TFT 기판(50) 상에서 상호 격자형으로 균일하게 실장되어 있고, 상기 각각의 데이터 라인 및 게이트 라인(52,54)의 단부는 상기 제 2 전원공급원(70)과 연결된다.

그리고, 상기 제 1 전원공급원(65)은 상기 용액에 전원을 인가하여 상기 분사노즐(60)에 주입된 용액이 대전되어 상호 반발력으로 인해 미세하게 분사되도록 상기 분사노즐(60)에 연결된다.

또한, 상기 금속체(80)의 일단은 상기 분사노즐(60)의 분사구 근방에 설치되고, 타단은 접지되어 있으므로, 상기 제 1 전원공급원(65)에서 상기 분사노즐(60)에 공급하는 전원이 양극이면 상기 금속체(80)는 상기 분사노즐(60)에 공급되는 전원의 반대 극성인 음극을 띠게 되어 상기 분사노즐(60) 내에 있는 용액의 대전이 원활하게 이루어지도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법을 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

제 1단계는 볼형 스페이서를 콜로이드 상태로 용매에 혼합하고, 혼합된 용액을 펌프(75)에 저장한다.(S1,S2 참조)

여기서, 상기 펌프(75)에 용액이 저장되어 있을 때 용액 중에 포함된 볼형 스페이서가 뭉치는 현상이 발생될 수 있으므로 초음파를 상기 용액에 가진하여 상기 볼형 스페이서가 제각기 분산되도록 한다.(S3 참조)

제 2단계는 상기 펌프(75)에 저장된 일부 용액이 상기 분사노즐(60)로 주입되어 상기 용액을 TFT 기판(50) 상에 분사할 수 있도록 준비한다.(S4 참조)

제 3단계는 상기 분사노즐(60)에서 분사되는 상기 볼형 스페이서가 상기 TFT 기판(50) 상의 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 위치될 수 있도록 상기 볼형 스페이서에 대전되는 반대 극성의 전압을 상기 제 2 전원공급원(70)이 상기 데이터 및 게이트 라인에 인가한다.(S5 참조)

제 4단계는 상기 제 1 전원공급원(65)이 상기 분사노즐(60)에 전압을 인가하여 상기 분사노즐(60)에서 분사될 용액이 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 인가된 반대 극성으로 대전되도록 한다.(S6 참조)

이때, 상기 분사노즐(60)의 분사구 일측에 배치된 금속체(80)는 상기 제 1 전원공급원(65)과 반대의 극성을 지니므로 상기 용액의 대전이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

제 5단계는 상기 분사노즐(60)을 통해 상기 TFT 기판(50) 상에 상기 용액을 분사시킨다.(S7 참조)

이때, 상기 용액이 분사되고 있는 동안, 상기 제 1 전원공급원(65)에 의해 상기 분사노즐(60)에 전압이 인가되도록 하면, 상기 용액내의 전기적 반발력에 의해 용액이 미세하게 분사되어, 상기 TFT 기판(50) 상에 상기 볼형 스페이서가 고루 분포되게 된다.

제 6단계는 상기 제 5단계에서 분사된 용액이 상기 TFT 기판(50) 상에 이르기 전, 대기 중에서 용매가 증발되어 상기 볼형 스페이서만이 상기 TFT 기판(50)으로 근접하게 되고 상기 볼형 스페이서는 인가된 전극으로 인해 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)과의 사이에 발생되는 인력에 의해 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 안착된다.(S8,S9 참조)

이때, 화소 전극(56)은 상기 볼형 스페이서가 안착될 수 있는 전극을 띠지 않고 있으므로 상기 볼형 스페이서가 위치하지 않게 된다.

제 7단계는 상기 데이터 및 게이트 라인(52,54)에 안착된 볼형 스페이서를 가열하여 상기 TFT 기판(50) 상에 상기 볼형 스페이서를 고착시킨다.(S10 참조)

여기서, 가열공정을 통해 고착된 상기 볼형 스페이서는 공정 중에 상기 기판 상에서 유동되지 않으므로 상기 TFT 기판(50)과 디스플레이 기판(미도시) 사이에 형성된 배향막(미도시)을 손상시키지 않게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치 및 그 형성방법은 스페이서가 포함된 용액을 대전시킴과 아울러 상기 스페이서가 위치될 TFT 기판의 특정위치에 상기 스페이서의 반대 극성을 갖도록 전압을 인가함으로써 상기 스페이서가 상호 반발력을 가져 상기 TFT 기판 상에 고루 분포되도록 하고, 상기 TFT 기판의 특정위치에 상기 스페이서가 위치되도록 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 스페이서가 혼합된 용액을 분사하는 분사수단과;

   상기 분사수단에서 분사된 용액의 입자가 상호 전기적 반발력을 갖도록 상기 용액을 대전시키는 제 1 전원공급수단과;

   상기 분사수단의 일측에 설치되어 상기 제 1 전원공급수단과 반대 극성을 갖는 금속체을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 전원공급수단은 상기 분사수단에 연결되어 상기 용액이 상기 분사수단에서 분사되기 전에 상기 용액을 대전시키는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 분사 수단에는 상기 용액을 공급하는 펌프가 연결된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치는 상기 분사수단에서 분사된 스페이서가 기판 상의 특정 위치에 배치되도록 상기 스페이서와 반대 극성의 전압을 상기 특정 위치에 인가하는 제 2 전원공급수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 전원공급수단은 상기 기판의 게이트라인과 데이터라인에 연결된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성장치.
6. 스페이서가 혼합된 용액을 분사수단에 주입하는 제 1단계와, 기판의 특정위치에 전압을 인가하는 제 2단계와, 상기 스페이서가 상기 특정위치에 위치되도록 상기 분사수단에 주입된 상기 용액을 상기 특정위치의 반대 극성으로 대전시키는 제 3단계와, 대전된 상기 용액을 상기 기판에 분사하여 상기 스페이서가 상기 특정위치에 위치되도록 하는 제 4단계로 구성되고,

   상기 4단계는 상기 분사수단의 일측에 설치된 금속체에 상기 분사수단에서 분사된 용액의 입자가 상기 금속체와 상호 전기적 반발력을 갖도록 전원을 인가하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1단계는 상기 스페이서가 용액 내에서 서로 뭉치는 현상을 방지하기 위하여 상기 용액에 초음파를 가진하는 과정을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 4단계는 분사된 용액에서 용매가 대기중에서 증발하는 과정을 더 포 함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 4단계는 분사된 상기 스페이서가 이동하지 않도록 가열공정을 통해 고착시키는 과정을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 패널의 스페이서 형성방법.

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