KR100650341B1 - 합착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 셀의 합착 장치에 관한 것이다.

종래의 합착 장치에서는 액정 표시 장치용 기판에 힘을 가하는 합착 정반의 면이 평탄하게 되어 있어 합착 정반과 기판 사이에 이물질이 존재할 경우, 화상 표시 영역의 셀갭이 서로 다르게 되어 불량이 발생하게 된다.

본 발명에서는 액정 표시 장치의 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 합착 마스크를 합착 정반과 기판 사이에 배치하고 기판에 압력을 가하여, 화상 표시 이외의 영역에만 힘이 가해지도록 한다. 따라서, 이물질이 존재하더라도 불량을 방지할 수 있다.

액정 셀, 합착 정반, 셀갭 불량

Description

합착 장치{a press apparatus}

도 1은 일반적인 액정셀 제조공정을 도시한 흐름도.

도 2는 종래의 합착 장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 합착 장치를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 합착 마스크를 도시한 도면.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

110 : 하부 합착 정반 120, 140 : 합착 마스크

131, 133 : 액정 표시 장치용 기판 150 : 상부 합착 정반

본 발명은 액정 셀의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액정 셀의 합착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극 이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직임으로써 이에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

이러한 액정 표시 장치는 박막트랜지스터와 화소 전극이 배열된 하부의 어레이 기판을 제조하는 공정과 컬러 필터와 공통 전극을 포함하는 상부의 컬러 필터 기판을 제조하는 공정, 그리고 제조된 두 기판의 배치와 액정 물질의 주입 및 봉지, 편광판 부착으로 이루어진 액정 셀(cell) 공정에 의해 형성된다.

그런데, 일반적으로 액정 표시 장치는 대면적 기판 상에 다수개의 셀을 한꺼번에 형성하므로, 액정 셀 공정에서 기판을 배치한 다음 각각의 셀로 절단하는 공정이 필요하다.

이하, 액정 표시 장치의 액정 셀 제조 공정에 대하여 첨부한 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정 셀 제조 공정을 도시한 흐름도이다.

먼저, 박막트랜지스터를 포함하는 하부의 박막트랜지스터 기판과 컬러 필터를 포함하는 상부의 컬러 필터 기판을 준비한다(st1).

박막트랜지스터 기판은 박막을 증착하고 패터닝하는 과정을 여러 회 반복함으로써 형성되며 박막의 패터닝시 사용되는 마스크의 수가 공정수를 대표하는데, 현재 마스크 수를 감소시켜 제조 비용을 줄이기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

컬러 필터 기판은 각 컬러 필터를 구분하며 화소 영역 이외의 부분에서 발생 하는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스와 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 필터 및 공통 전극을 순차적으로 형성함으로써 이루어진다. 컬러 필터는 염색법, 인쇄법, 안료 분산법, 전착법 등에 의해 형성되는데, 현재 컬러 필터 형성에 사용되는 보편적인 방법은 안료 분산법이다.

이어, 각 기판에 액정 분자의 초기 배향 방향을 결정하기 위한 배향막을 형성한다(st2).

배향막의 형성은 고분자 박막을 도포하고 배향막을 일정한 방향으로 배열시키는 공정으로 이루어진다. 일반적으로 배향막에는 폴리이미드(polyimide) 계열의 유기물질이 주로 사용되고, 배향막을 배열시키는 방법으로는 러빙 방법이 이용된다. 러빙 방법은 러빙포를 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것으로, 배향 처리가 용이하여 대량 생산에 적합하고 배향이 안정하며 프리틸트각(pretilt angle)의 제어가 용이한 장점이 있다.

다음, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 씰 패턴(seal pattern)을 형성하는데(st3), 씰 패턴은 화상이 표현되는 영역의 외곽에 위치하며, 액정 주입을 위한 갭을 형성하고 주입된 액정의 누설을 방지하는 역할을 한다.

씰 패턴은 열경화성 수지를 일정한 패턴으로 형성함으로써 이루어지며, 씰 패턴 형성 방법으로는 스크린 마스크(screen mask)를 이용한 스크린 인쇄법과 디스펜서를 이용한 씰 디스펜서(dispenser)법이 있다. 현재 공정의 편의성이 큰 스크린 인쇄법이 주로 사용되고 있으나, 마스크와 배향막의 접촉에 의한 불량 유발과 기판의 크기가 커짐에 따라 스크린 마스크의 대응이 어려운 단점이 있어 점차 씰 디스 펜서법으로 변경이 이루어지고 있다.

이어, 두 기판 중 어느 하나의 기판에 액정 표시 장치의 상부 기판과 하부 기판 사이의 간격을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서를 산포한다(st4). 스페이서의 산포 방식은 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있으며, 건식 산포는 정전기를 이용하는 정전 산포법과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포법으로 나뉘는데, 액정 표시 장치는 정전기에 취약한 구조를 가지므로 제전 산포법이 많이 사용된다.

다음, 액정 표시 장치의 두 기판 즉, 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판을 배치하고 씰 패턴을 가압경화하여 합착한다(st5).

다음, 두 기판을 각각의 셀로 절단하여 분리한다(st6). 일반적으로 액정 표시 장치는 한 장의 기판 상에 하나의 액정 표시 장치가 될 셀을 다수 개 형성하고 각 셀로 분리함으로써, 제조 효율을 향상시키고 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

셀 절단 공정은 유리 기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜(pen)으로 유리 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(scribe) 공정과 힘을 가하여 절단하는 브레이크(break) 공정으로 이루어진다.

이어, 두 기판 사이에 액정을 주입한다(st7). 액정의 주입은 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 주로 이용된다. 여기서 셀 내부에 액정이 주입되었을 때, 액정 속의 미세한 공기 방울에 의해 셀 내부에서 기포가 형성되어 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 액정을 장시간 진공에 방치하여 기포를 제거하는 탈포 과정이 필요하다.

액정의 주입이 완료되면 셀의 주입구에서 액정이 흘러나오지 않도록 주입구를 봉합한다. 보통 디스펜서를 이용하여 주입구에 자외선 경화 수지를 도포한 후, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써 주입구를 막아준다.

이와 같이 액정 셀을 제조하고 액정 셀의 외측에 각각 편광판을 부착한 후 구동회로를 연결하면 액정 표시 장치가 완성된다.

이러한 액정 셀 제조 공정에서 두 기판을 합착하는데 이용되는 합착 장치에 대하여 도 2에 도시하였다.

도시한 바와 같이, 하부 합착 정반(10) 위에 합착될 액정 표시 장치용 기판(21, 22)이 놓여 있고, 그 위에 상부 합착 정반(30)이 배치되어 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 액정 표시 장치용 기판(21, 22) 사이에는 화상 표시 영역의 외곽을 둘러싸는 씰 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있다.

이러한 합착 장치에서는 상부 합착 정반(30)이 하부로 이동하여 상부 기판(22)에 힘을 가함으로써, 씰 패턴에 압력이 가해져 상부 기판(22)과 하부 기판(21)의 합착이 이루어진다.

이때, 합착 정반(10, 30)은 기판(21, 22)과 접하는 면이 평탄하게 되어 있어 기판(21, 22)의 전면에 동일하게 힘이 가해지므로, 합착 정반(10, 30)과 기판(21, 22) 사이에 이물질이 위치할 경우 불량이 발생할 수 있는데, 특히 이물질이 기판(21, 22)의 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 위치할 경우 이 부분에 위치하는 스페이서(도시하지 않음)가 눌리거나 이부분의 셀 갭이 작아지는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 액정 셀의 갭을 균일하게 하여 불량 발생을 방지할 수 있는 액정 셀의 합착 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 합착 장치는 화상 표시 영역이 정의되어 있는 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키고, 이격되어 배치되고 마주보는 면이 평탄하며, 제 1 및 제 2 기판의 바깥면에 힘을 가하기 위한 제 1 및 제 2 합착 정반과 제 1 및 제 2 합착 정반의 내면에 접하고 있으며, 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 적어도 하나 이상의 합착 마스크를 포함한다.

여기서, 제 1 및 제 2 기판은 다수의 화상 표시 영역을 가질 수 있는데, 이때 합착 마스크는 다수의 화상 표시 영역과 동일한 개수의 개구부를 가진다.

이와 같이 본 발명에 따른 합착 장치에서는 기판의 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 합착 마스크를 합착 정반과 기판 사이에 배치함으로써, 합착시 이물질에 의해 발생하는 불량을 방지할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 합착 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 셀의 합착 장치를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 하부 합착 정반(110) 상에 제 1 합착 마스크(120)가 놓여 있고, 그 위에는 액정 표시 장치용 어레이 기판(131)과 컬러 필터 기판(132)이 배치되어 놓여 있다. 컬러 필터 기판(132) 위에는 제 2 합착 마스크(140)와 상부 합착 정반(150)이 차례로 배치되어 있다. 여기서, 합착 정반(110, 150)은 주로 스테인리스 스틸(stainless steel)과 같은 물질로 이루어지는데, 제 1 및 제 2 합착 마스크(120, 140)도 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있으며, 제 1 및 제 2 합착 마스크(120, 140)는 같은 형태를 가지고 있다.

이어, 본 발명에 따른 합착 마스크를 도 4에 도시하였다.

도시한 바와 같이, 합착 마스크(200)는 개구부(210)를 포함하는데, 이 개구부(210)는 도 3의 액정 표시 장치용 기판(131, 132)의 화상 표시 영역에 대응된다.

앞서 언급한 바와 같이, 하나의 기판에는 다수 개의 셀이 형성되어 있는데, 여기서는 두 개의 셀이 형성된 경우로 합착 마스크(200)에도 두 개의 개구부(210)가 형성되어 있다.

이처럼, 합착 마스크(200)의 개구부(210) 수는 셀의 수와 같으며, 셀의 수는 달라질 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 합착 마스크를 합착 정반과 액정 표시 장치용 기판 사이에 배치하고 기판에 압력을 가함으로써, 화상 표시 영역 이외의 부분에만 힘이 가해지도록 한다. 따라서, 합착시 기판과 합착 정반 사이의 이물질에 의한 불량을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.

본 발명에서는 액정 표시 장치용 두 기판을 합착시키기 위한 합착 장치에 있어서, 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 합착 마스크를 합착 정반과 기판 사이에 배치함으로써, 합착시 이물질에 의해 발생하는 불량을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 화상 표시 영역이 정의되어 있는 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키기 위한 장치에 있어서,

   이격되어 배치되고 마주보는 면이 평탄하며, 상기 제 1 및 제 2 기판의 바깥면에 힘을 가하기 위한 제 1 및 제 2 합착 정반;

   상기 제 1 및 제 2 합착 정반의 내면에 접하고 있으며, 상기 화상 표시 영역에 대응하는 부분에 개구부를 가지는 적어도 하나 이상의 합착 마스크

   를 포함하는 합착 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 기판은 다수의 화상 표시 영역을 가지며, 상기 합착 마스크는 상기 다수의 화상 표시 영역과 동일한 개수의 개구부를 가지는 합착 장치.

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