KR100672633B1 - 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박형 모델에서의 기판 파손 방지를 위한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 스크라이브 라인을 따라 적어도 하나 이상의 액정패널로 분할될 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 액정패널 가장자리의 제 1 기판 내측면에 씨일 패턴을 형성하는 단계와, 상기 스크라이브 라인 교차점의 제 1 기판 내측면에 기판 파손 방지 패턴을 형성하는 단계와, 상기 두 기판을 대향 합착하는 단계와, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 외측면에 스크라이브 라인을 형성하는 단계와, 상기 스크라이브 라인을 따라 패널을 절단하는 단계와, 상기 두 기판 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

씨일 패턴, 박형, 기판 파손 방지 패턴

Description

액정표시소자의 제조방법{Method For Fabricating Liquid Crystal Display Device}

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자 제조방법의 순서를 나타낸 블록도.

도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 평면도.

도 3은 씨일 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 공정단면도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도.

도 5는 기판 식각시 사용하는 기판식각장치 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명

64 : 씨일 패턴 65 : 더미 패턴

66 : 기판 파손 방지 패턴 67 : 액정주입구

68 : 스크라이브 라인

본 발명은 액정표시소자(LCD ; Liquid Crystal Display Device)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 스크라이브 공정시 기판 파손을 방지하기 위한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 작다는 장점 때문에, CRT(cathode ray tube)의 단점을 극복할 수 있는 대체수단으로써 점차 그 사용 영역이 확대되고 있다.

이와 같은 액정표시소자의 액정패널은 일반적으로 게이트 배선 및 데이터 배선에 의해 정의된 각 화소 영역에 박막트랜지스터와 화소전극이 형성된 박막트랜지스터 기판과, 컬러필터층과 공통전극이 형성된 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 개재된 액정층으로 구성되어 각종 외부신호에 의해 화상을 표시한다.

최근, 상기 액정패널이 휴대폰, PDA, 노트북 컴퓨터에 주로 채용됨에 따라 소자의 초박경량화가 절실히 요구된다.

액정표시소자의 중량을 줄이기 위한 방법에는 여러 가지가 있으나, 가장 중량이 큰 유리 기판의 두께를 얇게 하여 중량을 줄이는 것이 가장 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 액정표시소자 제조방법의 순서를 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 평면도이다.

도 1을 참고로 하여 종래 기술에 따른 액정표시소자의 제조방법을 살펴보면, 먼저 게이트 배선 및 데이터 배선으로서 정의된 각 화소 영역 내에 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 박막트랜지스터 기판과, 컬러필터층 및 공통전극이 형성된 컬러필터 기판을 형성한 뒤, 상기 박막트랜지스터 기판 또는 컬러필터 기판 사이에 접착제 역할을 하는 씨일 패턴(도 2의 "14")을 개재하고, 기판의 간격을 일정하게 유지하기 위한 스페이서를 산포한 후, 상기 두 기판을 대향하도록 합착시킨다(S1,S2).

도 2에서와 같이, 상기 씨일 패턴(14)은 화면이 표시될 유효표시영역 가장자리에 형성하여 셀 갭을 형성함과 동시에 액정의 누출을 방지한다.

상기 씨일 패턴(14)과 동시에 더미 패턴(15)도 형성하는데, 씨일 패턴과 씨일 패턴 사이에 형성하되, 이후 형성될 스크라이브 라인과 평행하게 형성하여 스크라이브/브레이크 공정시 충격을 흡수하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 씨일 패턴(14) 및 더미 패턴(15)은 마이크로 펄(micro pearl) 등을 섞은 열경화성 접착제를 스크린 인쇄법으로 형성한다.

즉, 도 3에서와 같이, 소정의 패턴이 형성된 스크린 마스크(screen mask)(51)를 기판(52) 상에 올려놓고 스크린 마스크(51) 상에 열경화성 접착제(53)를 떨어뜨린 후, 고무밀대(squeegee, 54)로 열경화성 접착제(53)를 일방향으로 밀어준다. 그러면, 스크린 마스크(51)의 개구부(51a)를 통해 열경화성 접착제가 인쇄되어 씨일 패턴(14)이 형성된다.

상기 열경화성 접착제는 에폭시 수지 등의 접착성이 우수한 고분자 물질을 사용하며 열에 의해 경화된다.

상기와 같이 기판을 합착한 후에는, 두 기판에 높은 압력(hot pressure)을 가하여 씨일 패턴를 경화시킴으로써 기판을 완전 접착시킨다.

다음, 소자를 박형화하기 위해 기판면을 식각한다.(S3)

최근 소자의 박형화 추세에 따라 기판의 두께를 얇게 하는 기판 식각기술이 많이 적용되고 있는데, 기판의 두께를 줄이는 방법으로 기판 외측면을 연마하는 방법 또는 식각액이 채워진 식각조에 유리기판을 담궈 표면을 식각하는 방법이 있다.

후자의 기판 식각공정은 기판을 합착하여 액정패널을 제조한 후, 상기 액정패널을 불산이 채워진 식각조에 담궈서 기판 외면을 균일하게 식각하는 방식으로 진행된다.

계속해서, 기판을 필요한 크기로 절단하기 위해서 상기 컬러필터 기판 또는 박막트랜지스터 기판 표면에 일정한 압력과 속도를 가진 스크라이브 휠(scribe wheel)로써 스크라이브 라인(도 2의 "18")을 형성한다.

스크라이브 라인을 형성한 다음에는, 그 라인을 따라 브레이크 바(break bar)를 이용하여 직접적인 충격을 가함으로써 액정패널을 분리하는데, 이 때 국부 장소에 집중적인 힘이 가해지지 않도록 주의한다.(S4)

상기 스크라이브/브레이크 공정 후에는 이러한 파편들을 제거하기 위해 강한 공기 바람을 이용하는 물리적인 공정을 수행한다.

이 때, 소형 박형 모델인 경우, 일반 모델이나 대형 모델에 비해 스크라이빙/브레이킹 횟수가 많아지고 기판의 강도가 약해지므로 기판이 쉽게 파손된다. 특히, 이러한 문제는 스크라이브 선이 교차하는 부분(도 2의 "A")에서 심하게 발생한다.

이후, 절단된 상기 두 기판 사이에 액정층을 형성하고(S5), 일정 메쉬(mesh)를 가진 연마 숫돌을 사용하여 액정패널의 절단면 및 모서리를 그라인딩(grinding) 해준다.(S6)

액정층은 기판을 합착하고 액정셀 내부를 진공화한 후 모세관 현상을 이용하여 두 기판 사이에 액정을 주입하는 방법으로 형성된다.

마지막으로, 패널 외부의 액정, 이물 및 기판 파편을 제거하기 위한 세정공정을 수행한 후, 외관 상태를 검사하거나 전기적 신호를 인가하여 패널의 불량 여부를 판정한다.

이후, 상기 액정패널의 기판 외면에 편광판을 부착하고, 외부구동회로를 연결하고, 투과형 또는 반투과형인 경우 광원인 백라이트를 설치하는 등의 모듈 작업을 수행하여 액정표시소자를 완성한다.(S7)

그러나, 상기와 같은 종래의 액정표시소자의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

소형 박형 모델의 액정패널인 경우, 스크라이브 횟수가 증가하고 기판 두께가 얇아짐에 따라 기판의 강도가 약해져서 스크라이브 공정 후 기판 이동중 또는 브레이킹 공정시 스크라이브 라인을 따라 기판이 파손되는 문제점이 있다.

일반 모델일 경우에도 상기와 같은 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 씨일제 패턴을 변형, 추가하여 스크라이브/브레이크 공정시 기판이 파손되는 것을 방지하기 위한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 스크라이브 라인을 따라 적어도 하나 이상의 액정패널로 분할될 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 액정패널 가장자리의 제 1 기판 내측면에 씨일 패턴을 형성하는 단계와, 상기 스크라이브 라인 교차점의 제 1 기판 내측면에 기판 파손 방지 패턴을 형성하는 단계와, 상기 두 기판을 대향 합착하는 단계와, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 외측면에 스크라이브 라인을 형성하는 단계와, 상기 스크라이브 라인을 따라 패널을 절단하는 단계와, 상기 두 기판 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

즉, 스크라이브 라인 교차점에 씨일 패턴을 삽입하여 지지점을 늘려 스크라이브/브레이크 공정에서의 기판 파손을 저감시키고자 한다.

이러한 본 발명의 기술적 특징은 액정표시소자가 소형 박형 모델일 경우 더욱 요구될 수 있으나, 대형 박형 모델에도 적용 가능하다.

이하, 스크라이브 라인 교차점의 씨일 패턴을 "기판 파손 방지 패턴"이라 칭한다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 의한 액정표시소자의 평면도이다.

본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법을 살펴보면, 먼저, 제 1 기판 상에 주사신호를 전달하는 주사선 및 영상신호를 전달하는 신호선을 교차 형성하여 복수의 화소영역을 정의하고, 상기 각 화소에 박막트랜지스터 및 ITO 재질의 화소전극을 형성한다. 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스/드레인 전극을 적층하여 형성한다.

그리고, 제 2 기판 상에는 액정을 제어할 수 없는 영역에서의 빛샘을 차단하기 위해 상기 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스 상에 염색법, 전착법, 안료분산법, 도포법 등을 이용하여 R,G,B로 각각 착색된 컬러필터층을 형성한 뒤, 상기 컬러필터층을 포함한 전면에 상기 화소전극에 대향하는 공통전극을 형성한다.

다음, 상기의 패턴들이 형성된 제 1 기판의 전면에 액정셀을 일정하게 유지시켜 주기 위한 스페이서를 산포하고, 도 4a에서와 같이, 제 2 기판의 액티브 영역 외곽부에 액정주입구(67)를 남겨두고 씨일 패턴(64)을 형성한다.

상기 씨일 패턴(64) 형성과 동시에 더미 패턴(65) 및 기판 파손 방지 패턴(66)도 형성한다.

상기 씨일 패턴(64)은 액정의 누출을 막음과 더불어, 상기 스페이서에 의해 일정하게 이격된 액티브 영역에서의 셀갭을 외곽부에도 동일하게 유지시켜 준다.

상기 더미 패턴(65)은 이후 형성될 스크라이브 라인(도 4b의 "68")과 평행하게 형성하여 스크라이브/브레이크 공정시 충격을 흡수함으로써 기판 셀갭이 유지되도록 한다.

그리고, 상기 기판 파손 방지 패턴(66)은 스크라이브/브레이크 공정시 충격이 집중되는 스크라이브 라인의 교차지점에 형성하여 지지점을 늘림으로써 기판이 파손되는 것을 방지한다. 상기 기판 파손 방지 패턴(66)은 스크라이브 라인에 대해 수직 방향으로 형성한다. 이때, 상기 기판 파손 방지 패턴은 제 1 방향의 스크라이브 라인에 수직하는 제 1 기판 파손방지패턴과 제 2 방향의 스크라이브 라인에 수직하고 상기 제 1 기판 파손방지패턴에 수직교차하는 제 2 기판 파손방지패턴으로 형성된다.

상기 씨일 패턴(64), 더미 패턴(65), 및 기판 파손 방지 패턴(66)은 에폭시 수지와 같은 접착성이 우수한 고분자를 사용하여 스크린 인쇄법, 디스펜싱 방법 등으로 형성한다.

이 때, 접착제는 열경화성 수지, 광경화성 수지 모두 사용 가능하다.

상기와 같이, 씨일 패턴(64)을 형성한 후에는 상기 제 1 ,제 2 기판을 대향하도록 합착시킨 뒤, 합착된 두 기판에 높은 압력과 열 또는 광을 가하여 씨일 패턴을 경화시켜 두 기판을 완전히 접착시킨다.

압력을 가할 때, 액정셀 내부의 공기가 외부로 배출되는데, 더미패턴(65) 및 기판 파손 방지 패턴(66)이 공기의 흐름을 방해하지 않도록 패터닝되었기 때문에 공기의 배출시 셀 갭이 불균일해질 염려가 없다.

한편, 액정표시소자를 박형화하기 위해 기판 외측면을 식각하는데, 기판면 식각 방법은 다양하나, 주로 불산이 채원진 식각조에 액정패널을 담궈 기판을 식각하는 방법이 사용된다.

다음, 도 4b에서와 같이, 접착된 두 기판을 필요한 크기로 절단하기 위해서 액정패널의 제 1 기판 또는 제 2 기판 표면에 스크라이브 휠로써 스크라이브 라인(68)을 형성시키는 스크라이브 공정을 행한다.

스크라이브 라인(68)은 씨일 패턴(64)과 더미 패턴(65) 사이에 평행하게 형성되도록 한다.

상기 기판이 유리기판이면 유리보다 경도가 높은 다이아몬드나 텅스텐 재질의 칼을 사용하여 유리기판 표면에 스크라이브 라인(68)을 형성한다.

다음, 스크라이브 라인(68)을 따라 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에서 브레이 크 바(break bar)를 이용하여 직접적인 충격을 가함으로써 액정패널을 절단한다.

상기에서와 같이 절단된 상기 두 기판 사이에 액정주입구(67)를 통하여 액정을 주입하고, 상기 액정주입구를 봉함으로써 필요한 크기의 액정패널을 얻는다. 상기 액정층의 형성은 일반적인 주입방법 이외에 기판 상에 액정을 떨어뜨려 형성하는 액정적하방법도 가능하며, 이는 기판 합착전 어느 하나의 기판에 액정을 적하한 후 기판을 합착하게 된다.

마지막으로, 스크라이브/브레이크 공정에서의 액정패널의 절단면 및 모서리를 일정 메쉬(mesh)를 가진 연마 숫돌을 사용하여 그라인딩(grinding) 해준다.

참고로, 상기 기판 식각공정은 기판 합착 후 액정주입 전에 수행하며, 액정 주입후 상기 기판을 식각하여도 된다. 그리고, 상기 씨일 패턴은 광경화성 수지를 사용하여도 된다.

도 5는 기판 식각시 사용하는 기판식각장치 단면도이다.

식각장치는 도 5에서와 같이, 식각조(50)와, 상기 식각조(50) 상부에 설치되어 봉합액(water sealant)(215)을 매개로 식각조(50)에 봉합된 덮개(49)와, 상기 식각조(50) 내부에 설치된 버블판(57)과, 상기 버블판(57)의 좌우에 연결되어 가스공급부(미도시)로부터 질소(N₂) 또는 산소(O₂)를 공급하는 가스공급관(216)과, 상기 식각조(50) 저부에 연결되어 식각액 혼합부(56)로부터 식각액을 공급하는 식각액 공급관(218)과, 사용한 식각액을 외부로 배출하기 위한 식각액 배출관(228)과. 상기 식각조(50) 내의 온도변화를 측정하기 위한 온도센서(60)를 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 식각액 배출관(228)을 통해 배출된 식각액은 필터(219)에 의해 불순물이 제거된 후, 버퍼탱크(222)에 저장된다. 버퍼탱크(222)에 저장되어 정화된 식각액은 식각액 혼합부(56)로 재공급되며, DI공급부(223)와 HF공급부(224)로부터 제공된 DI(distilled water 또는 deionized water) 및 HF과 혼합된다. 혼합시, 식각액 혼합부(56)에 설치된 농도측정장치(225)에 의해 혼합액의 농도가 측정되며, 설정치에 도달하면 DI와 HF의 공급이 중단된다. 이 때, 기준 농도는 1∼50%의 범위 내에서 설정된다.

또한, 식각액 혼합부(56) 내에는 혼합액을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉각수관이 더 설치된다.

상기 기판 식각장치를 사용한 식각공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 식각조(50)의 카세트(미도시)에 유리기판(51)을 장착시키고 식각조(50) 저부에 연결된 펌프(55)를 가동하여 식각액 공급부(56)로부터 일정하게 혼합된 식각액을 공급한다.

식각액이 일정 액위만큼 채워지면 기판의 식각공정이 시작되고, 이후. 식각조 내부의 온도가 상승하게 되면 온도센서(60)에 감지된 온도에 의해서 식각의 종료가 결정된다.

즉, 기판 식각과정은 식각용액과 유리기판의 실리콘 산화물(SiOx)이 반응하여 열을 내는 발열반응으로, 이 때 발생하는 열을 온도센서(60)가 감지한다.

따라서, 기판의 두께, 기판의 개수에 따른 반응열을 산출하고, 식각조 내부의 온도가 산출된 일정 온도에 이르면 식각이 자동적으로 멈추게 됨으로써 기판면 을 일정한 두께로 식각한다.

온도 설정은 다음식으로 결정하며, 최종온도가 되면 자동적으로 식각을 중단한다.

Tt = Ti +(Kr ·N ·△t2) / m

(Tt : 최종온도, Ti : 초기온도, Kr : 반응상수, N : 기판의 수, △t2 : 식각하고자 하는 두께)

이와같은 방법으로, 현재 시판되고 있는 1.4mm 두께의 기판을 0.5mm까지 식각할 수 있다. 즉, 합착했을 때 기판의 두께는 0.5mm가 된다.

한편, 버블판(57)을 더 구비하여 식각조(50) 내부로 공급된 산소 또는 질소 가스를 기포화시킨다. 기포화된 가스는 식각용액과 유리기판의 반응으로 생긴 반응물질을 기판면으로부터 쉽게 제거하여 균일하게 식각이 이루어지도록 한다.

이후, 일정한 두께로 식각된 액정패널을 세정하여 기판면에 잔류하는 불산을 완전히 제거하고, 건조시키면 액정표시소자가 완성된다.

상기와 같은 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 스크라이브 라인 교차점에 씨일 패턴 즉, 기판 파손 방지 패턴을 삽입하여 지지점을 늘림으로써 스크라이브/브레이크 공정에서의 기판 파손을 저감한다.

따라서, 스크라이빙 횟수가 많고 기판의 두께가 얇은 박형 모델의 스크라이브/브레이크 공정에서의 불량률을 크게 낮출 수 있다.

둘째, 기판 파손 방지 패턴에 의해 공기 순환이 방해받지 않으므로, 씨일제 경화공정에서 액정셀 내부의 공기가 외부로 용이하게 배출된다.

Claims (7)

1. 제 1 ,제 2 방향의 스크라이브 라인을 따라 적어도 하나 이상의 액정패널로 분할될 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 액정패널 가장자리의 제 1 기판 내측면에 씨일 패턴을 형성하는 단계;

   상기 제 1 ,제 2 방향의 스크라이브 라인 교차점의 제 1 기판 내측면에 상기 제 1 방향의 스크라이브 라인에 수직하는 제 1 기판 파손방지패턴과 제 2 방향의 스크라이브 라인에 수직하고 상기 제 1 기판 파손방지패턴에 수직교차하는 제 2 기판 파손 방지 패턴을 형성하는 단계;

   상기 두 기판을 대향 합착하는 단계;

   상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 외측면에 상기 스크라이브 라인을 형성하는 단계;

   상기 스크라이브 라인을 따라 패널을 절단하는 단계;

   상기 두 기판 사이에 액정을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 파손 방지 패턴은 상기 씨일 패턴과 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 두 기판을 대향 합착후, 상기 제 1 ,제 2 기판 외측면을 식각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판 상에 게이트 전극, 반도체층, 소스전극 및 드레인 전극을 형성함으로써 박막트랜지스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 씨일 패턴 사이에 더미패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 더미패턴은 상기 씨일 패턴과 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.

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