KR100690527B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조방법으로 제조한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치를탑재한 전자 기기 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조방법으로 제조한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치를탑재한 전자 기기 Download PDF

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사쿠라다가즈아키
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

대형 기판에서 액정 적하법을 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 경우에, 액정 패널의 불량률을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 샘플 기판(150)의 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에, 액체방울 토출 헤드를 소정의 주사 방향으로 주사하여, 일정한 토출 조건으로 액정(107)을 도포하는 예비 액정 도포 공정(S11)과, 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에 도포된 액정의 막 두께를 각각 측정하는 막 두께 측정 공정(S12)과, 막 두께의 측정 결과에 의거하여, 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에 액체방울 토출 헤드에서 토출하는 액정의 토출 조건을 산출하는 액정 토출 조건 산출 공정(S13)과, 산출된 액정의 토출 조건에 따라, 제 1 주기판(201)의 복수의 셀 형성 영역에 액체방울 토출 헤드를 소정의 주사 방향으로 주사하여 액정을 도포하는 액정 도포 공정(S24)을 갖는다.
대형 기판, 패널, 불량률, 막 두께, 토출 조건, 주사 방향

Description

액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조 방법으로 제조한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE MANUFACTURED WITH THE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND LIQUID-CRYSTAL-DISPLAY-DEVICE-MOUNTED ELECTRONIC DEVICE}
도 1은 실시예에 따른 액체방울 토출 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도.
도 2는 실시예에 따른 토출 헤드의 분해 사시도.
도 3은 실시예에 따른 토출 헤드의 단면도.
도 4는 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 5는 실시예에 따른 액정 패널의 제조 공정도.
도 6a는 실시예에 따른 예비 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 6b는 실시예에 따른 예비 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 6c는 실시예에 따른 예비 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 7은 샘플 기판에서의 각 셀 형성 영역에서의 액정의 막 두께 측정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 8a는 실시예에 따른 액정 패널의 제조 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 8b는 실시예에 따른 액정 패널의 제조 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 8c는 실시예에 따른 액정 패널의 제조 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 8d는 실시예에 따른 액정 패널의 제조 공정을 설명하기 위한 설명도.
도 9a는 실시예에 따른 전기 광학 장치를 구비한 퍼스널 컴퓨터의 사시도.
도 9b는 실시예에 따른 전기 광학 장치를 구비한 휴대 전화기의 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 액체방울 토출 장치
2 : 도포액
11 : 액체방울 토출 헤드
12 : 막 두께 측정 수단
13 : 액체방울 토출 수단
14 : 이동 수단
15 : 제어 수단
16 : 기판 스테이지
17 : 헤드 지지부
18 : 스테이지
19 : 스테이지 구동부
20 : θ축 스테이지
21 : 스테이지
22 : 튜브
23 : 탱크
31 : 노즐 플레이트
32 : 진동판
33 : 구획 부재(리저버 플레이트(reservoir plate))
34 : 공간
35 : 액체 저장소
36 : 공급구
37 : 노즐
37a : 노즐 구멍
38 : 압전 소자(피에조 소자)
39 : 전극
100 : 액정 표시 장치
100a : 액정 패널
101 : 상부(上部) 기판
102 : 하부(下部) 기판
103a, 103b : 투명 도전막(ITO막)
104a, 104b : 배향막
105 : 스페이서(spacer)
106 : 밀봉재
107 : 액정
108 : 위상(位相) 기판
109a, 109b : 편광판
110 : 백라이트
150 : 샘플 기판
201 : 제 1 주기판(mother board)
202 : 제 2 주기판
300 : 퍼스널 컴퓨터
301 : 키보드
302 : 본체부
303 : 표시부
400 : 휴대 전화기
401 : 조작 버튼
402 : 수화구
403 : 송화구
404 : 표시부
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조 방법으로 제조한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기에 관한 것으로서, 상 세하게는 제 1 주기판과 제 2 주기판을 액정 적하(滴下) 후에 밀봉재로 서로 접합시켜 복수의 액정 패널 부분을 포함하는 대형 패널 구조를 형성하고, 상기 대형 패널 구조를 절단하여 복수의 액정 패널을 제조하는 액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조 방법으로 제조한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기에 관한 것이다.
잉크젯 장치 등의 액체방울 토출 장치는 각종 전자 기기의 성막(成膜)에 이용되고 있다. 액체방울 토출 장치는 액체방울 토출 헤드라고 불리는 액체방울 토출 기구를 갖고 있다. 이 액체방울 토출 헤드에는 규칙적으로 복수의 노즐이 형성되어 있다. 액체방울 토출 장치에서는 이들 노즐로부터 토출 재료(잉크)의 액체방울을 토출함으로써, 어떠한 제품의 구성 요소로 되는 기판 위에 토출 재료로 이루어지는 패턴의 묘화(描畵)를 행한다.
액체방울 토출 장치에서는 액체방울 토출 헤드로부터 소정량의 잉크를 기판에 대하여 토출하여 공급하는데, 잉크를 토출하는 수단으로서는 잉크 탱크를 구성하는 벽면에 복수의 노즐 개구를 형성하는 동시에, 각 노즐 개구와 대향하도록 신축(伸縮) 방향을 일치시켜 압전 소자를 배열 설치한 것이 다용(多用)되고 있다. 이러한 압전 소자로서는 전극과 압전 재료를 번갈아 샌드위치(sandwich) 형상으로 적층한 것이 제안되어 있으며, 액체방울 토출 헤드의 캐비티(잉크 저장소) 내에 압전 소자의 변형에 의해 생긴 압력파에 의해 잉크가 토출되는 구성으로 되어 있다. 이러한 액체방울 토출 헤드에서는 토출 가능한 잉크 점도(粘度)에 한계가 있기 때문에, 고점도의 잉크를 토출하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 잉크를 가열하여 그 점도를 감소시켜 토출량의 제어를 행하고 있다(일본국 특개2003-19790호 공보).
최근, 대형 기판을 서로 접합시켜 복수의 액정 패널 부분을 포함하는 대형 패널 구조를 형성하고, 상기 대형 패널 구조를 절단하여 복수의 액정 패널을 제조하는 방법(대형 기판 접합법)이 사용되고 있다. 또한, 생산 공정 수를 저감시키기 위해, 주입구를 설치하지 않은 밀봉재를 형성한 후, 그 중앙부에 액정을 적하하고, 그 후, 밀봉재로 기판을 접합시키는 액정 적하법도 사용되고 있다.
그러나, 대형 기판을 사용하여 액정 패널을 제조할 경우에는 각 셀에 적하하는 액정의 양을 일정하게 할 필요가 있지만, 상술한 액체방울 토출 장치를 사용한 경우에는 액체방울 토출 헤드의 온도 저하나, 액체방울 토출 헤드의 개행(改行) 동작에 따른 잉크 공급 유로(流路)의 곡률(曲率) 변동 등에 의해 액정의 토출량이 감소하여, 원하는 액정의 도포량이 얻어지지 않는 경우가 있다. 액정의 도포량이 적은 셀은 불량품으로 된다. 또한, 액정의 도포량이 적은 셀이 존재하면, 기판 사이를 밀봉재로 접합시키는 경우에, 셀 갭(gap)이 불균일해져, 기판 전체를 일정한 압력으로 가압할 수 없게 되어, 불량 액정 패널이 다수 발생하게 된다는 문제가 있다. 구체적으로는, 가압이 불균일해지면 액정 패널에 표시 얼룩 등이 발생하게 된다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 안출된 것으로서, 대형 기판에서 액정 적하법을 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 경우에, 액정 패널의 불량률을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법, 액정 표시 장치의 제조 방법으로 제조한 액 정 표시 장치 및 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 제 1 주기판 및 제 2 주기판의 적어도 한쪽에 액정을 적하(滴下)한 후, 밀봉재를 통하여 상기 제 1 주기판과 상기 제 2 주기판을 접합시켜 복수의 액정 패널 부분을 포함하는 대형 패널 구조를 형성한 후, 상기 복수의 액정 패널을 절단하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 샘플 기판의 복수의 셀 형성 영역에, 액체방울 토출 헤드를 소정의 주사 방향으로 주사하여 소정의 토출 조건으로 액정을 토출시켜 액정을 도포하는 예비 액정 도포 공정과, 상기 복수의 셀 형성 영역에 도포된 액정의 막 두께를 각각 측정하는 막 두께 측정 공정과, 상기 막 두께 측정 공정의 막 두께 측정 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀 형성 영역에 상기 액체방울 토출 헤드로부터 토출하는 액정의 토출 조건을 산출(算出)하는 액정 토출 조건 산출 공정과, 상기 액정 토출 조건 산출 공정에서 산출된 액정의 토출 조건에 따라, 상기 제 1 주기판 및 상기 제 2 주기판 중 어느 한쪽의 복수의 셀 형성 영역에, 상기 액체방울 토출 헤드를 상기 소정의 주사 방향으로 주사하여 액정을 도포하는 액정 도포 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 주기판의 각 셀 형성 영역에서의 액정의 막 두께를 일정하게 하여 막 두께 편차를 방지함으로써, 액정의 도포량이 적은 셀 형성 영역을 없앨 수 있고, 주기판 사이를 밀봉재로 접합시킬 경우에, 셀 갭을 균일하게 하여, 주기판 전체를 일정한 압력으로 가압할 수 있어, 액정 패널의 불량 발생률을 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 대형 기판에서 액정 적하법을 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 경우에, 액정 패널의 불량률을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 액정 토출 조건 산출 공정에서는, 상기 막 두께 측정 공정에서 측정한 상기 복수의 셀 형성 영역의 액정의 막 두께에 의거하여, 각 셀 형성 영역마다 독립적으로 상기 액체방울 토출 헤드에서의 액정 토출 조건을 산출하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 각 셀 형성 영역의 측정 막 두께에 의거하여, 각 셀 형성 영역마다 독립적으로 토출량을 결정하고 있기 때문에, 각 셀 형성 영역마다 이론값(목표 막 두께)과 실측값(측정 막 두께)의 차이를 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 액정 토출 조건 산출 공정에서는, 상기 막 두께 측정 공정에서 측정한 상기 복수의 셀 형성 영역의 액정의 막 두께의 증감(增減) 패턴을 해석하고, 해석한 증감 패턴에 따라 상기 복수의 셀 형성 영역에 상기 액체방울 토출 헤드에서 토출하는 액정의 토출 조건을 산출하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 규칙성 있는 막 두께의 변화를 간단하게 보정하여, 각 셀 형성 영역의 이론값(목표 막 두께)과 실측값(측정 막 두께)의 차이를 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 액정의 막 두께의 증감 패턴의 해석은 복수의 셀 형성 영역의 전체, 열(列) 단위, 또는 행(行) 단위로 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액정의 막 두께의 증감 패턴의 해석은 복수의 셀 형성 영역의 전체, 열 단위, 또는 행 단위로 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 토출 조건은 상기 액체방울 토출 헤드의 구동 전압 파형 및 액정 적하 횟수인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액체방울 토출 헤드로부터의 액정 토출량을 간단하게 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 액체방울 토출 헤드는 가온(加溫) 수단으로 가온되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 액정의 점도를 감소시킬 수 있어, 액정의 토출량을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 액정 표시 장치를 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법으로 제조하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 불량이 없는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 전자 기기에 본 발명의 액정 표시 장치를 탑재하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 불량이 없는 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 하기 실시예에서의 구성 요소에는 당업자가 용이하게 상정(想定)할 수 있는 것 또는 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 또한, 이하의 실시예에서는 패시브 매트릭스형 액정 표시 장치를 예시하여 설명하지만, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 실시예에서는 단색(monochrome) 액정 표시 장치를 예시하여 설명하지만, 본 발명의 적용 대상은 단색 액정 표시 장치에 한정되지 않는다.
[액체방울 토출 장치]
도 1은 본 발명에 따른 액체방울 토출 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 액체방울 토출 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(10)의 표면에, 예를 들어 액정 등의 도포액(2)을 토출하는 액체방울 토출 헤드(11)와 기판(10)에 도포된 도포액(2)의 막 두께를 측정하는 막 두께 측정 수단(12)을 갖는 액체방울 토출 수단(13)과, 액체방울 토출 헤드(11) 및 막 두께 측정 수단(12)과 기판(10)의 위치를 상대적으로 이동시키는 이동 수단(14)과, 액체방울 토출 수단(13) 및 이동 수단(14)을 제어하는 제어 수단(15)을 구비하고 있다. 도 1에서는 설명의 편의상, 액체방울 토출 헤드(11) 및 막 두께 측정 수단(12)을 확대하여 도시하고 있다.
이동 수단(14)은 테이블(16) 위에 탑재된 기판(10)의 위쪽에 액체방울 토출 헤드(11) 및 막 두께 측정 수단(12)을 아래쪽을 향하여 지지하는 동시에 이동 가능한 스테이지(18)에 의해 X축 방향으로 이동 가능한 헤드 지지부(17)와, 위쪽의 액체방울 토출 헤드(11)에 대하여 테이블(16)과 함께 기판(10)을 Y축 방향으로 이동시키는 스테이지 구동부(19)로 구성되어 있다.
헤드 지지부(17)는 액체방울 토출 헤드(11) 및 막 두께 측정 수단(12)을 기판(10)에 대하여 그 연직축 방향(Z축)으로 임의의 이동 속도로 이동 가능하고 또한 위치 결정 가능한, 예를 들어 리니어 모터 등의 기구와, 연직축을 중심으로 액체방울 토출 헤드(11)를 회전시킴으로써 아래쪽의 기판(10)에 대하여 임의의 각도로 설 정 가능한 스테핑 모터 등의 기구를 구비한 것이다.
스테이지 구동부(19)는 연직축을 중심으로 테이블(16)을 회전시켜 위쪽의 액체방울 토출 헤드(11)에 대하여 임의의 각도로 설정 가능한 θ축 스테이지(20)와, 테이블(16)을 액체방울 토출 헤드(11)에 대하여 수평 방향(Y방향)으로 이동시키고, 또한 위치 결정하는 스테이지(21)를 구비하고 있다. 또한, θ축 스테이지(20)는 스테핑 모터 등으로 구성되고, 스테이지(21)는 리니어 모터 등으로 구성된다.
액체방울 토출 수단(13)은 액체방울 토출 헤드(11)와 이것에 튜브(22)를 통하여 접속된 탱크(23)를 구비하고 있다. 탱크(23)는 도포액(2)을 저장하고, 튜브(22)를 통하여 이 도포액(2)을 액체방울 토출 헤드(11)에 공급하는 것으로 되어 있다. 도포액(2)으로서는 액정 재료를 사용할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 액체방울 토출 수단(13)은 탱크(23)에 저장된 도포액(2)을 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출하여, 이것을 기판(10) 위에 도포하도록 하고 있다.
액체방울 토출 헤드(11)는, 예를 들어 피에조 소자에 의해 액실(液室)을 압축하여, 그 압력으로 액체방울(액상 재료)을 토출시키는 것이며, 일렬 또는 복수 열로 배열된 복수의 노즐(노즐 구멍)을 갖고 있다. 도 2를 참조하여 액체방울 토출 헤드(11)의 구성을 상세하게 설명한다. 도 2는 액체방울 토출 헤드(11)의 분해 사시도, 도 3은 액체방울 토출 헤드(11)의 단면도이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 헤드(11)는, 예를 들어 스테인리스제의 노즐 플레이트(31)와 진동판(32)을 구비하고, 구획 부재(리저버 플레이트)(33)를 통하여 양자를 접합한 것이다. 노즐 플레이트(31)와 진동판(32) 사이에는 구획 부재에 의해 복수의 공간(34)과 액체 저장소(35)가 형성되어 있다. 각 공간(34)과 액체 저장소(35)의 내부는 도포액(2)(도시 생략)으로 충전되어 있고, 각 공간(34)과 액체 저장소(35)는 공급구(36)를 통하여 연통(連通)한 것으로 되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(31)에는 각 공간(34)으로부터 도포액(2)을 분사하기 위한 미소 구멍의 노즐(37)이 형성되어 있다. 한편, 진동판(32)에는 액체 저장소(35)에 도포액(2)을 공급하기 위한 구멍(37a)이 형성되어 있다.
진동판(32)의 공간에 대향하는 면과 반대측의 면 위에는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 압전 소자(피에조 소자)(38)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(38)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 전극(39, 39) 사이에 위치하고, 통전(通電)하면 이것이 외측으로 돌출되도록 요곡(撓曲)하게 되어 있다. 그리고, 이러한 구성하에 압전 소자(38)가 접합되어 있는 진동판(32)은 압전 소자(38)와 일체로 되어 동시에 외측으로 요곡하게 되어 있고, 이것에 의해 공간(34)의 내부 용적이 증대하게 되어 있다. 따라서, 공간(34) 내에 증대한 용적 분에 상당하는 도포액(2)이 액체 저장소(35)로부터 공급구(36)를 통하여 유입된다. 또한, 이러한 상태로부터 압전 소자(38)로의 통전을 해제하면, 압전 소자(38)와 진동판(32)은 모두 원래의 형상으로 되돌아간다. 따라서, 공간(34)도 원래의 용적으로 되돌아가기 때문에, 공간 내부의 도포액(2)의 압력이 상승하고, 노즐(37)로부터 기판(10)을 향하여 도포액(2)의 분무(噴霧) 상태의 액체방울이 토출된다.
또한, 액체방울 토출 헤드(11)의 내부에는 히터나 온도 센서로 이루어지는 가온 수단(도시 생략)이 설치되어 있다. 제어 수단(15)은 가온 수단의 온도 센서 출력에 의거하여 액체방울 토출 헤드(11)가 소정 온도로 되도록 가온 수단의 히터의 온도 제어를 행하고 있다. 이것에 의해, 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출되는 도포액(2)을 소정의 저점도 상태로 할 수 있다.
또한, 액체방울 토출 헤드(11)의 방식으로서는 상술한 바와 같은 압전 소자를 사용한 피에조젯 타입 이외의 방식일 수도 있고, 초음파 모터 및 리니어 모터 등에 의해 진동을 부여하거나, 또는 탱크 내에 압력을 인가함으로써, 노즐(37)로부터 도포액(2)을 사출(射出)시키도록 할 수도 있다.
상기 막 두께 측정 수단(12)은 액체방울 토출 헤드(11)에 의해 기판(10)에 도포된 도포액(2)의 막 두께를 측정하여, 그 막 두께 측정 결과를 제어 수단(15)에 출력한다. 막 두께의 측정 방법으로서는, 공지의 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 엘립소메트리(ellipsometry)(편광 해석)의 원리나 간섭식 막 두께 측정 기술을 사용하여 측정할 수 있다. 또한, 막 두께를 측정하는 경우의 측정점은 중심점만을 측정하는 방법, 중심점을 포함하는 복수점을 측정하여 그 평균값을 사용하는 방법 등의 모든 방법을 사용할 수 있다.
상기 제어 수단(15)은 장치 전체의 제어를 행하는 마이크로프로세서 등의 CPU나, 각종 신호의 입출력 기능을 갖는 컴퓨터 등에 의해 구성된 것이며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 수단(13) 및 이동 수단(14)에 각각 전기적으로 접속되어 있어, 액체방울 토출 수단(13)에 의한 토출 동작 및 이동 수단(14)에 의한 이동 동작을 제어한다. 그리고, 이러한 구성에 의해, 도포액(2)의 토출 조건(구동 전압 파형, 적하 횟수)을 조정하여, 형성하는 박막의 도포량을 제어하도록 하 고 있다.
즉, 제어 수단(15)은 상기 도포량을 제어하는 기능으로서, 기판(10)에 대한 도포액(2)의 토출 간격을 조정하는 제어 기능과, 1도트당의 액상 토출액의 토출량을 조정하는 제어 기능과, 노즐의 배열 방향과 이동 기구에 의한 이동 방향의 각도(θ)를 조정하는 제어 기능과, 기판 위를 복수의 영역으로 나누어 각 영역에 토출 조건을 마련하는 제어 기능을 구비하고 있다.
또한, 제어 수단(15)은 상기 토출 간격을 조정하는 제어 기능으로서, 기판(10)과 액체방울 토출 헤드(11)의 상대적인 이동 속도를 조정하여 토출 간격을 조정하는 제어 기능과, 이동 수단(14)에서의 토출의 시간 간격을 조정하여 토출 간격을 조정하는 제어 기능과, 복수의 노즐 중 동시에 도포액(2)을 토출시키는 노즐을 임의로 설정하여 토출 간격을 조정하는 제어 기능과, 액체방울 토출 헤드(11) 내의 가온 수단을 제어하여 액체방울 토출 헤드(11)를 소정의 온도로 조정하는 제어 기능을 구비하고 있다.
[액정 표시 장치의 제조 방법]
다음으로, 도 4 내지 도 8a~8d를 참조하여 상기 액체방울 토출 장치(1)를 사용하여 액정 표시 장치를 제조하는 경우에 대해서 설명한다. 도 4는 본 실시예의 액정 표시 장치의 단면 개략도를 나타내고 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 액정 표시 장치(100)의 액정 패널(100a)은 유리 기판을 주체로 하여 대향면에 투명 도전막(ITO막)(103a, 103b) 및 배향막(104a, 104b)을 형성한 상부 기판(101) 및 하부 기판(102)과, 이 상하 양 기판(101, 102) 사이에 개재되는 다수의 스페이서(105)와, 상하 양 기판(101, 102) 사이를 밀봉하는 밀봉재(106)와, 상하 양 기판(101, 102) 사이에 충전한 액정(107)으로 구성된다. 또한, 액정 표시 장치(100)는 이 액정 패널(100a)의 상부 기판(101) 배면(背面)에 위상 기판(108) 및 편광판(109a)을 적층하고, 또한 그 하부 기판(102)의 배면에 편광판(109b) 및 백라이트(110)를 적층하여 구성되어 있다.
본 실시예에서는 다면따기(multifaceted way)를 행한 대형 유리 기판(이하, 「주기판」이라고 함)에 복수의 액정 패널(100a)을 한번에 대량으로 제조하는 예를 설명한다. 도 5는 액정 패널(100a)의 제조 공정도, 도 6a~6c는 예비 공정을 설명하기 위한 설명도, 도 7은 샘플 기판의 각 셀 형성 영역의 액정의 막 두께 측정 결과의 일례를 나타내는 도면, 도 8a~8d는 본 제조 공정을 설명하기 위한 설명도를 나타내고 있다. 도 5 내지 도 8a~8d를 참조하여 액정 패널(100a)의 제조 방법을 설명한다. 본 실시예에서는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 제 1 및 제 2 주기판(201, 202)으로부터 26매의 액정 패널(100a)을 얻는 경우에 대해서 설명한다. 제 1 및 제 2 주기판(201, 202)에 있어서, 액정 패널(100a)이 형성되는 영역을 셀 형성 영역(I1∼I26)이라고 칭한다.
도 5에 나타낸 액정 패널(100a)의 제조 공정은 액체방울 토출 헤드(11)에서의 액정의 토출 조건을 결정하기 위한 예비 공정(S1)과, 예비 공정(S1)에서 결정한 액정의 토출 조건에 따라, 액정의 도포를 행하여 액정 패널(100a)을 제조하는 본(本)제조 공정(S2)으로 이루어진다. 통상, 액체방울 토출 헤드(11)로부터 원하는 막 두께(이론값)로 되는 액정의 토출량을 토출시키기 위한 토출 조건으로 토출시킨 경우에는, 원하는 막 두께(이론값)로 되지만, 상술한 바와 같이, 액체방울 토출 헤드의 온도 저하나, 액체방울 토출 헤드(11)의 개행 동작에 따른 잉크 공급 유로의 곡률 변동 등에 의해 액정의 토출량이 감소하여, 실측한 막 두께(실측값)가 원하는 막 두께(이론값)로 되지 않는 경우가 있다. 본 실시예에서는 이론값과 실측값의 차이를 보정하여 원하는 막 두께로 하기 위해, 예비 공정을 실시하여 액체방울 토출 헤드(11)의 액정의 토출 조건을 산출하고 있다.
먼저, 예비 공정(S1)을 설명한다. 예비 공정(S1)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 예비 액정 도포 공정(S11)과, 막 두께 측정 공정(S12)과, 액정 토출 조건 산출 공정(S13)으로 이루어진다. 도 1의 액체방울 토출 장치(1)의 테이블(16) 위에 제 1 및 제 2 주기판(201, 202)과 동일한 크기의 샘플 기판(150)(도 6a 참조)을 위를 향하여 수평으로 탑재 배치하여 지지한다.
그리고, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 장치(1)의 제어 수단(15)은 그 액체방울 토출 헤드(11)로부터 샘플 기판(150) 표면의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)을 향하여 차례로 동일한 토출 조건(토출량(X)을 토출시키기 위한 토출 조건)으로 액정(107)을 토출시킨다(예비 액정 도포 공정: S11). 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출된 액정(107)은 일정한 층 두께로 균일하게 분포된다.
그 후, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 제어 수단(15)은 막 두께 측정 수단(12)이 샘플 기판(150)의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)에 도포된 액정(107)의 막 두께를 측정하게 한다(막 두께 측정 공정: S12). 막 두께 측정 수단(12)은 샘플 기판(150)의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정(107)의 막 두께 측정 결과를 제어 수단 (15)에 출력한다. 제어 수단(15)은 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정(107)의 막 두께 측정 결과에 의거하여 액체방울 토출 헤드(11)에서의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정의 토출 조건(토출량)을 산출하여 기억하여 둔다(액정 토출 조건 산출 공정: S13). 또한, 막 두께의 측정은 복수의 샘플 기판(150)을 사용하여, 그 평균값을 막 두께 측정 결과로 하는 것이 바람직하다.
각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정의 토출 조건을 산출하는 방법으로서는 (1) 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 독립적으로 토출 조건을 산출하는 방법과, (2) 셀 형성 영역(I1∼I26) 내에서의 액정의 막 두께의 증감 패턴을 해석하여 토출 조건을 산출하는 방법이 있다.
(1) 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 독립적으로 토출 조건을 산출하는 방법
각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 측정한 막 두께에 의거하여 독립적으로 액정의 토출 조건(토출량)을 산출한다. 예를 들면, 목표 막 두께가 A㎛인 경우에, 측정 막 두께가 A+a1μ인 경우에는 막 두께를 a1 감소시키기 위한 토출량(X1)을 결정하고, 또한 측정 막 두께가 A-a2μ인 경우에는 막 두께를 a2 증가시키기 위한 토출량(X2)을 결정하여, 결정한 토출량을 토출하기 위한 토출 조건(구동 전압 파형, 액체방울 토출 횟수)을 결정한다. 이 방법에 의하면, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 측정 막 두께에 의거하여, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 독립적으로 토출량을 결정하고 있기 때문에, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 이론값과 실측값의 차이를 고정밀도로 보정할 수 있다.
(2) 셀 형성 영역(I1∼I26) 내에서의 액정의 막 두께의 증감 패턴을 해석하 여 토출 조건을 산출하는 방법
셀 형성 영역(I1∼I26)에 도포된 액정의 막 두께 측정 결과를 다변량 해석에 의해 해석하고, 해석 결과에 따라, 액체방울 토출 헤드(11)에서의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)에서의 액정의 토출 조건을 결정한다. 예를 들면, 막 두께가 얇아지는(토출량이 감소하는) 경향이 있으면, 토출량이 점차 높아지도록 제어하고, 또한, 예를 들어 액체방울 토출 헤드(11)가 개행할 때마다 막 두께가 증가하는(토출량이 증가하는) 경향이 있을 경우에는 개행할 때마다 토출량이 점차 낮아지도록 제어한다. 구체적으로는 셀 형성 영역(I1∼I26)에 도포된 액정의 측정 막 두께를 다변량 해석하여 막 두께의 중회귀식을 산출하고, 그 중회귀식에 의거하여 실측값이 원하는 막 두께로 되는 액정의 토출량을 산출하며, 또한 그 토출량에 의거하여 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정의 토출 조건을 결정한다. 측정 막 두께의 중회귀식 산출은 셀 형성 영역(I1∼I26)의 전체, 열 단위, 또는 행 단위로 행한다. 고정밀도로 막 두께를 관리할 필요가 있을 경우에는 열 단위 또는 행 단위로 행하는 것이 바람직하다.
도 7은 샘플 기판(150)에서의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정의 막 두께 측정 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타낸 예는 액체방울 토출 헤드(11)의 개행이 진행될 때마다 막 두께가 감소하고, 또한 동일한 열 내에서도 토출 시간의 경과에 따라 막 두께가 감소하는 경우를 나타내고 있다. 도 7에 있어서, 횡축(橫軸)은 셀 형성 영역의 No, 종축(縱軸)은 막 두께(㎛)이며, 목표 막 두께를 2.9㎛로 하고 있다. 도 7에 있어서, 셀 형성 영역(I1∼I26)의 전체의 중회귀식을 식 (1), 셀 형성 영역(I1∼I26)의 열 단위의 중회귀식을 식 (2)로 나타내고 있다. 고정밀도로 막 두께를 관리할 필요가 있을 경우에는 열 단위의 중회귀식 (2)를 사용하고, 정밀도가 그다지 요구되지 않을 경우에는, 전체의 중회귀식 (1)을 사용한다.
다음으로, 상기 도 5를 참조하여 본 제조 공정(S2)을 설명한다. 본 제조 공정(S2)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 투명 전극 형성 공정(S21, S25), 배향막 형성 공정(S22, S26), 밀봉재 인쇄 공정(S23), 액정 도포 공정(S24), 스페이서 도포 공정(S27), 접합 공정(S28), 절단 공정(S29)으로 이루어진다.
먼저, 도 8a에 나타낸 제 1 주기판(201) 표면의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)에 투명 전극(103b)을 형성한 후(투명 전극 형성 공정: S21), 투명 전극(103b) 위에 배향막(104b)을 형성한다(배향막 형성 공정: S22). 그 후, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 제 1 주기판(201)의 전극 형성 측의 표면에 광경화성 수지로 이루어지는 밀봉재(106)를 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 가장자리를 따라 프레임 형상으로 인쇄한다(밀봉재 인쇄 공정: S23). 이 밀봉재의 인쇄에는 도 1의 액체방울 토출 장치(1)를 사용하는 것으로 할 수도 있다.
다음으로, 도 1의 액체방울 토출 장치(1)의 테이블(16) 위에 제 1 주기판(201)을 밀봉재(106)를 설치한 표면을 위를 향하여 수평으로 탑재 배치하여 지지한다. 그리고, 도 8d에 나타낸 바와 같이, 액체방울 토출 장치(1)의 제어 수단(15)은 상술한 액정 토출 조건 산출 공정(S13)에서 산출한 토출 조건에 따라, 그 액체방울 토출 헤드(11)로부터 제 1 주기판(201) 표면의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 밀봉재(106) 내측의 영역을 향하여 차례로 액정(107)을 토출시킨다(액정 도포 공정: S24). 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출된 액정(107)은 밀봉재(106) 내측의 영역 전체에 확장되어 일정한 층 두께로 균일하게 분포된다.
한편, 제 2 주기판(202) 표면의 각 셀 형성 영역(I1∼I26)에 투명 전극(103a)을 형성한 후(투명 전극 형성 공정: S25), 투명 전극(103a) 위에 배향막(104a)을 형성한다(배향막 형성 공정: S26). 그리고, 배향막(104a) 위의 소정 위치에 스페이서(105)를 산포(散布)하여 고착(固着)한다(스페이서 도포 공정: S27).
그리고, 제 1 주기판(201) 위에 제 2 주기판(202)을 전극이 형성된 표면을 아래를 향하여 대향시켜 중첩시킨다. 그리고, 제 2 주기판(202)에 아래쪽으로 일정한 압력을 가하여, 양 주기판(201, 202) 사이의 간격을 스페이서(105)에 의해 균일하게 유지하고, 이 상태에서 밀봉재(106)에 자외선을 조사하여 경화(硬化)시키며, 이 밀봉재(106)에 의해 양 주기판(201, 202)을 접합하여, 26개의 액정 패널(100a)을 포함하는 대형 패널 구조를 형성한다(접합 공정: S28). 이 접합 공정은 액정(107) 내로의 기포 혼입(混入)을 방지하기 위해 진공 챔버 내에서 행하는 것이 바람직하다. 그 후, 대형 패널 구조를 절단하여 26개의 액정 패널(100a)을 얻는다(절단 공정: S29).
또한, 상기 실시예에서는 1개의 액체방울 토출 장치(1)에서 예비 액정 도포 공정 및 액정 막 두께 측정 공정을 행하는 것으로 했지만, 각 공정을 각각 별도의 장치에서 행하는 것으로 할 수도 있다. 구체적으로는 액정 도포 공정을 제 1 액체방울 토출 장치에서 실행하고, 액정 막 두께 측정 공정을 독립적으로 설치한 막 두 께 장치에서 실행하는 것으로 할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 액정(107)을 도포하는 제 1 주기판(201)에 밀봉재(106)를 형성하는 것으로 했지만, 제 2 주기판(202) 측에 형성할 수도 있고, 또한 양 기판에 형성하는 것으로 할 수도 있다. 또한, 스페이서(105)를 제 2 주기판(202) 측에 산포하는 것으로 했지만, 액정(107)을 도포하는 제 1 주기판(201) 측에 산포하는 것으로 할 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 제 1 주기판(201) 측에 액정(107)을 도포하는 것으로 했지만, 제 2 주기판(202) 측에 액정(107)을 도포하는 것으로 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 상기 실시예에 의하면, 샘플 기판(150)의 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에, 액체방울 토출 헤드(11)를 소정의 주사 방향으로 주사하여, 일정한 토출 조건으로 액정(107)을 토출시켜 도포하는 예비 액정 도포 공정(S11)과, 복수의 셀 형성 영역에 도포된 액정의 막 두께를 각각 측정하는 막 두께 측정 공정(S12)과, 막 두께 측정 공정(S12)의 막 두께 측정 결과에 의거하여, 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출하는 액정의 토출 조건을 산출하는 액정 토출 조건 산출 공정(S13)과, 액정 토출 조건 산출 공정(S13)에서 산출된 액정의 토출 조건에 따라, 제 1 주기판(201)의 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에 액체방울 토출 헤드(11)를 소정의 주사 방향으로 주사하여 액정을 도포하는 액정 도포 공정(S24)을 갖는 것이다.
이것에 의해, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)에서의 액정의 막 두께를 일정하게 하여 액정의 막 두께 편차를 방지할 수 있고, 기판 사이를 밀봉재(106)로 접합시킬 경우에, 셀 갭을 균일하게 하여, 기판 전체를 일정한 압력으로 가압할 수 있어, 액정 패널의 불량 발생률을 저감시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 대형 기판 접합법과 액정 적하법을 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 경우에, 액정 패널의 불량률을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 의하면, 액정 토출 조건 산출 공정(S13)에서는 막 두께 측정 공정(S12)에서 측정한 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정(107)의 막 두께에 의거하여, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 독립적으로 액체방울 토출 헤드(11)에서의 액정(107)의 토출 조건을 산출하는 것으로 했기 때문에, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)마다 이론값(목표 막 두께)과 실측값(측정 막 두께)의 차이를 고정밀도로 보정할 수 있다.
또한, 상기 실시예에 의하면, 액정 토출 조건 산출 공정(S13)에서는 막 두께 측정 공정(S12)에서 측정한 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)의 액정(107)의 막 두께의 증감 패턴을 해석하고, 해석한 증감 패턴에 따라 복수의 셀 형성 영역(I1∼I26)에 액체방울 토출 헤드(11)로부터 토출하는 액정(107)의 토출 조건을 산출하는 것으로 했기 때문에, 규칙성 있는 막 두께의 변화를 간단하게 보정하여, 각 셀 형성 영역(I1∼I26)의 이론값(목표 막 두께)과 실측값(측정 막 두께)의 차이를 고정밀도로 보정할 수 있다. 또한, 상기 실시예에 의하면 액체방울 토출 헤드(11)를 가온 수단으로 가온하는 것으로 했기 때문에, 액정의 점도를 감소시킬 수 있어, 액정의 토출량을 안정시키는 것이 가능해진다.
[전자 기기로의 적용례]
다음으로, 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 적용할 수 있는 전자 기기의 구체적인 예에 대해서 도 9a 및 9b를 참조하여 설명한다. 도 9a는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 모바일형 퍼스널 컴퓨터(소위 노트북형 컴퓨터)(300)의 표시부에 적용한 예를 나타내는 사시도이다. 도 9a에 나타낸 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(300)는 키보드(301)를 구비한 본체부(302)와, 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 적용한 표시부(303)를 구비하고 있다. 도 9b는 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 휴대 전화기(400)의 표시부에 적용한 예를 나타내는 사시도이다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 휴대 전화기(400)는 복수의 조작 버튼(401) 이외에, 수화구(402) 및 송화구(303)와 함께, 본 발명에 따른 전기 광학 장치를 적용한 표시부(404)를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 전자 기기는 상술한 휴대 전화기나 노트북형 퍼스널 컴퓨터 이외에도, PDA(personal digital assistants)라고 불리는 휴대형 정보 기기, 퍼스널 컴퓨터, 워크 스테이션, 디지털 스틸 카메라, 차량 탑재용 모니터, 디지털 비디오 카메라, 액정 텔레비전, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션(car navigation) 장치, 소형 무선 호출기, 전자수첩, 전자계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화기 및 POS 단말기 등의 전자 기기에 널리 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 액체방울 토출 장치는 공업상의 각종 분야의 성막에 널리 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 투과형, 반사형 및 반투과형, 단색, 컬러 액정 표시 장치에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 패시브 매트릭스형 액정 표시 장치나 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치(예를 들어 TFT(박막 트랜지스터)나 TFD(박막 다이오드)를 스위칭 소자로서 구비한 액정 패널)에 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치를 탑재한 전자 기기는 휴대 전화기, PDA(personal digital assistants)라고 불리는 휴대형 정보 기기, 휴대형 퍼스널 컴퓨터, 퍼스널 컴퓨터, 워크 스테이션, 디지털 스틸 카메라, 차량 탑재용 모니터, 디지털 비디오 카메라, 액정 텔레비전, 뷰파인더형, 모니터 직시형의 비디오 테이프 리코더, 카 네비게이션 장치, 소형 무선 호출기, 전자수첩, 전자계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화기 및 POS 단말기 등의 전자 기기에 널리 이용할 수 있다.
이상 본 발명에 따르면, 대형 기판에서 액정 적하법을 사용하여 액정 표시 장치를 제조할 경우에, 액정 패널의 불량률을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법이 제공된다.

Claims (8)

  1. 제 1 주기판(mother board) 및 제 2 주기판의 적어도 한쪽에 액정을 적하(滴下)한 후, 밀봉재를 통하여 상기 제 1 주기판과 상기 제 2 주기판을 접합시켜 복수의 액정 패널 부분을 포함하는 대형 패널 구조를 형성한 후, 상기 복수의 액정 패널을 절단하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
    샘플 기판의 복수의 셀 형성 영역에, 액체방울 토출 헤드를 소정의 주사 방향으로 주사하여, 소정의 토출 조건으로 액정을 토출시켜 액정을 도포하는 예비 액정 도포 공정과,
    상기 복수의 셀 형성 영역에 도포된 액정의 막 두께를 각각 측정하는 막 두께 측정 공정과,
    상기 막 두께 측정 공정의 막 두께 측정 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀 형성 영역에 상기 액체방울 토출 헤드로부터 토출하는 액정의 토출 조건을 산출(算出)하는 액정 토출 조건 산출 공정과,
    상기 액정 토출 조건 산출 공정에서 산출된 액정의 토출 조건에 따라, 상기 제 1 주기판 및 상기 제 2 주기판의 적어도 한쪽의 복수의 셀 형성 영역에, 상기 액체방울 토출 헤드를 상기 소정의 주사 방향으로 주사하여 액정을 도포하는 액정 도포 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 토출 조건 산출 공정에서는, 상기 막 두께 측정 공정에서 측정한 상기 복수의 셀 형성 영역의 액정의 막 두께에 의거하여, 각 셀 형성 영역마다 독립적으로 상기 액체방울 토출 헤드에서의 액정 토출 조건을 산출하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 토출 조건 산출 공정에서는, 상기 막 두께 측정 공정에서 측정한 상기 복수의 셀 형성 영역의 액정의 막 두께의 증감(增減) 패턴을 해석하고, 해석한 증감 패턴에 따라 상기 복수의 셀 형성 영역에 상기 액체방울 토출 헤드에서 토출하는 액정의 토출 조건을 산출하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정의 막 두께의 증감 패턴의 해석은 복수의 셀 형성 영역의 전체, 열(列) 단위, 또는 행(行) 단위로 행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 조건은 상기 액체방울 토출 헤드의 구동 전압 파형 또는 액정 적하 횟수인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체방울 토출 헤드는 가온(加溫) 수단으로 가온되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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