KR100698053B1

KR100698053B1 - 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치

Info

Publication number: KR100698053B1
Application number: KR1020030086435A
Authority: KR
Inventors: 이상석; 강명구; 김종한; 김흥선
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2007-03-23
Also published as: KR20050052861A

Abstract

본 발명은 스캔 방식으로 UV를 조사하여 공정 시간(tact time) 및 비용을 줄일 수 있는 액정 표시패널의 시일재 경화 장치에 관한 것으로, 시일재에 의해 합착된 기판이 위치되고 인-라인 방식으로 이동되는 스테이지와, 상기 시일재가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비되어 상기 합착된 기판상에 위치되는 마스크와, 상기 마스크와 상기 기판을 정렬시키기 위한 적어도 2개의 정렬 카메라와, 고출력 UV를 조사하는 램프와, 상기 램프에서 발광된 UV를 전달하는 복수개의 광 섬유와, 상기 광 섬유를 일렬로 배열 및 지지하여 상기 마스크를 통해 상기 합착된 기판에 UV를 조사하는 UV 조사부를 구비하여 구성된 것이다.

스캔 방식, 시일재 경화 장치, 액정표시패널의 시일재 경화장치

Description

액정 표시 패널의 시일재 경화 장치{Apparatus for hardening sealant of liquid crystal display panel}

도 1은 종래의 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 단위 액정 표시패널의 개략적인 평면 구조도

도 2는 종래의 시일재 UV 경화 방법의 예시도

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치 구성도

도 4는 본 발명에 따른 UV 조사부의 배면도

도면에 주요 부분에 대한 부호의 설명

40 : 스테이지 41 : 기판

42 : 마스크 43a ∼43d : 정렬 카메라

44 : UV 조사부 44a : 몸체

44b : 집광 렌즈 45 : 램프

46 : 광 섬유

본 발명은 액정 표시패널의 시일재 경화 장치에 관한 것으로, 특히 스캔 방 식으로 UV를 조사하여 공정 시간(tact time) 및 비용을 줄일 수 있는 액정 표시패널의 시일재 경화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정 셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 그 액정 셀들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 표시 패널과 상기 액정 표시 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정표시 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 형성되는 이방성 유전율을 갖는 액정층으로 구성된다. 따라서, 상기 이방성 유전율을 갖는 액정층에 전계가 인가되고, 이 전계의 세기를 조절함으로써 기판에 투과되는 빛의 양이 제어되어 원하는 화상(image)을 표시한다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고 제 2 유리 기판(컬러필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 컬러 색상을 표현하기 위한 R, G, B 컬러 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 시일재(sealant)에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 형성된다.

따라서, 액정 표시장치는 게이트 라인에 순차적으로 턴 온 신호를 인가하고 그 때마다 해당 라인의 화소 전극에 데이터 신호를 인가함으로써 액정 표시 패널에 원하는 영상을 표시하게 된다.

상기와 같은 액정 표시 패널의 구성 요소들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판이 대향하여 합착된 단위 액정 표시패널의 개략적인 평면구조를 보인 예시도이다.

도 1을 참조하면, 액정 표시패널(10)은, 제 1 기판(1)과 제 2 기판(2)이 일정 간격을 갖고 시일재(16)에 의해 합착되어 그 사이에 액정층(도면에는 도시되지 않음)이 형성된 것으로, 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되는 화상표시부(13)와, 상기 화상표시부(13)의 게이트 라인들(3)과 접속되는 게이트 패드부(14) 및 데이터 라인들(4)과 접속되는 데이터 패드부(15)를 포함한다.

이 때, 상기 제 1 기판(1)은 마진 영역을 갖고 상기 제 2 기판(2)보다 더 넓게 형성되며, 상기 게이트 패드부(14)와 상기 데이터 패드부(15)는 제 2 기판(2)과 중첩되지 않는 제 1 기판(1)의 마진 영역에 형성된다.

상기 게이트 패드부(14)는 게이트 드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 상기 화상표시부(13)의 게이트 라인들(3)에 인터페이싱하고, 상기 데이터 패드부(15)는 데이터 드라이버 집적회로로부터 공급되는 화상 정보를 상기 화상표시부(113)의 데이터 라인들(4)에 인터페이싱한다.

상기 화상표시부(13)의 상기 제 1 기판(1)에는 화상 정보가 인가되는 데이터 라인(4)들과 주사신호가 인가되는 게이트 라인(3)들이 서로 수직 교차하여 화소 영역을 정의하고, 각 화소 영역에는 화소 전극(도면에는 도시되지 않음)이 형성되며, 상기 게이트 라인(3)과 데이터 라인(4)의 교차부에는 상기 게이트 라인(3)에 인가되는 주사 신호에 따라 상기 데이터 라인(4)의 화상신호를 상기 각 화소 전극에 인가하는 박막 트랜지스터(도면에는 도시되지 않음)가 구비된다.

또한, 상기 화상표시부(13)의 제 2 기판(2)에는 상기 화소 영역을 제외한 부분에서 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층(도면에는 도시되지 않음)과, 각 화소 영역에 대응되어 색상을 구현하기 위한 컬러 필터층(도면에는 도시되지 않음)과, 공통 전극(도면에는 도시되지 않음)이 구비된다.

상기한 바와 같이 구성된 제 1, 제 2 기판(1, 2)은 스페이서(spacer)에 의해 일정하게 이격 되도록 셀-갭(cell-gap)이 마련되고, 상기 화상표시부(13)의 외곽에 형성된 시일재(sealant, 16)에 의해 합착되고, 상기 두 기판(1. 2) 사이에 액정층이 형성되어 단위 액정 표시패널(10)을 이루게 된다.

이 때, 액정층의 형성 방법은 액정 주입 방법과 액정 적하 방법이 있다.

상기 액정 주입 방법은 상기 시일재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.

그러나 이와 같은 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하되고, 대면적의 액정 표시 패널을 제조할 경우, 패널내에 액정이 완전 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

따라서, 최근에는 상기 두 기판을 합착하기 전에 제 1 기판 또는 제 2 기판에 적당량의 액정을 적하한 후 합착하는 액정 적하 방법을 이용한 액정표시장치의 제조 방법이 연구되고 있다.

액정 주입 방식과 액정 적하 방식의 공정 순서의 차이는, 상술한 바와 같이, 액정 주입 방식은 두 기판을 시일재에 의해 합착한 후 액정을 주입하는 방식이고, 적하 방식은 두 기판을 합착하기 전에 액정을 적하한 후 두 기판을 합착한다. 그리고 액정 주입 방식은 시일재의 패턴이 액정 주입구를 갖도록 형성되고 액정 적하 방식은 시일재의 패턴이 액정 주입구가 없는 상태로 형성된다.

도 1에서는 액정 주입 방식의 액정 표시 패널을 도시한 것으로, 시일재(16)에 액정 주입구(5)가 형성됨을 도시하였다.

이와 같은 액정 주입 방식의 액정 표시 패널의 제조 방법은 다음과 같다.

단위 액정 표시 패널(10)의 사이즈보다 더 큰 기판에 복수개의 액정 표시 패널(10)을 설계한 후, 제 1 기판(1)의 각 액정 표시 패널 영역에 박막트랜지스터 어레이를 형성하고, 제 2 기판(2)의 각 액정 표시 패널 영역에 컬러 필터 어레이를 형성한다.

게속해서, 상기 제 1, 제 2 기판(1, 2)의 액정 표시 패널 영역에 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고 상기 배향막을 러빙한 다음, 상기 제 1 기판(1)의 각 액정 표시 패널 영역의 가장자리에 두 기판(1, 2)을 합착하기 위한 시일재(16)를 형성하고 각 액정 표시 패널 영역에 스페이서를 산포한 다음, 상기 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)을 서로 마주 보도록하여 합착한다.

상기 합착된 기판의 셀갭이 유지되도록 상기 시일재(16)를 경화하고 단위 액정 패널(10) 별로 기판을 컷팅 한 후, 각 단위 액정 표시 패널(10) 별로 액정 주입구(5)를 통해 액정을 주입하여 박막 트랜지스터 어레이 기판인 제 1 기판(1)과 컬러필터 기판인 제 2 기판(2) 사이에 액정층을 형성하고, 그 액정 주입구(5)를 밀봉한다.

또한, 액정 적하 방식의 액정 표시 패널 제조 방법은 다음과 같다.

즉, 단위 액정 표시 패널의 사이즈보다 더 큰 기판에 복수개의 액정 표시 패널을 설계한 후, 제 1 기판(1)의 각 액정 표시 패널 영역에 박막트랜지스터 어레이를 형성하고, 제 2 기판(2)의 각 액정 표시 패널 영역에 컬러필터 어레이를 형성한다.

계속해서, 상기 제 1 또는 제 2 기판(2)의 액정 표시 패널 영역에 셀갭을 유지하기 위한 컬럼 스페이서 및 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고 상기 배향막을 러빙한 다음, 상기 제 1 기판(1)의 각 액정 표시 패널 영역의 가장자리에 두 기판(1, 2)을 합착하기 위한 시일재(16)를 형성하고 각 액정 표시 패널 영역에 적당량의 액정을 적하한 다음, 상기 제 1 기판(1) 및 제 2 기판(2)을 서로 마주 보도록하여 합착한다.

상기 합착된 기판의 셀갭이 유지되도록 상기 시일재(16)를 경화하고 단위 액정 표시 패널(10) 별로 기판을 컷팅하여 가공한다.

상술한 바와 같이 단위 액정 표시패널(10)을 제작하기 위해서는 크게 박막 트랜지스터 어레이와 컬러 필터 어레이를 각각 다른 기판에 형성하고, 상기 박막 트랜지스터 어레이 제 1 기판(1)과 컬러 필터 어레이 제 2 기판(2)을 합착하기 위해서 상기 화상표시부(13)의 외곽에 시일재(16)를 형성하고 합착 후에는 상기 시일재(16)를 경화시키는 공정이 요구된다.

여기서, 종래의 시일재(16)를 경화시키는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래의 시일재 UV 경화 방법의 예시도이다.

즉, UV 경화로(도면에는 도시되지 않음)의 스테이지(도면에는 도시되지 않음)에 UV 경화성 시일재(16)에 의해 합착된 기판(1, 2)을 올려 놓고, 상기 시일재(16)가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부(31a)와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부(31b)가 구비된 마스크(31)를 상기 합착된 기판(1, 2)상에 위치시킨다.

그리고, 상기 기판(1, 2)과 상기 마스크(31)를 정렬시켜 상기 투광부(31a)가 상기 시일재(16)에 정렬되도록 한 다음, 상기 UV 조사 장치(30)를 구동하여, 상기 UV 조사 장치(30)에서 조사된 UV가 상기 마스크(31)의 투광부(31a)를 통해 상기 합착된 기판 사이의 시일재(16)에 조사되도록 한다.

이 때, 상기 UV 조사 장치(30)는 고정되어 있으며, 액정 표시 패널의 사이즈에 따라 다소 차이가 있으나, 보통 약 30초 정도 UV를 조사한다.

이와 같이 합착된 기판의 UV 경화가 완료되면, 바로 셀 절단 공정을 진행할 수 있으나, 시일재가 UV 및 열 경화성 수지일 경우 열 경화 공정을 진행 할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 시일재 UV 경화 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, UV 조사 장치가 고정되어 있으므로, 적어도 30초 정도 UV를 조사하여 시일재를 경화시키므로 택트 타임(tact time)이 길어 생산성이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, UV 조사 장치 또는 스테이지가 이동하도록 하여 스캔 방식으로 UV를 조사하여 택트 타임을 단축할 수 있는 시일재 경화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시패널의 시일재 경화 장치는, 시일재에 의해 합착된 기판이 위치되고 인-라인 방식으로 이동되는 스테이지와, 상기 시일재가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비되어 상기 합착된 기판상에 위치되는 마스크와, 상기 마스크와 상기 기판을 정렬시키기 위한 적어도 2개의 정렬 카메라와, 고출력 UV를 조사하는 램프와, 상기 램프에서 발광된 UV를 전달하는 복수개의 광 섬유와, 상기 광 섬유를 일렬로 배열 및 지지하여 상기 마스크를 통해 상기 합착된 기판에 UV를 조사하는 UV 조사부를 구비하여 구성됨에 그 특징이 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정 표시패널의 시일재 UV 경화 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치의 구성도이다.

본 발명은 시일재에 의해 합착된 기판(41)이 위치되고 인-라인 방식으로 이동되는 스테이지(40)와, 상기 시일재가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부(42a)와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부(42b)가 구비되어 상기 합착된 기판(41)상에 위치되는 마스크(42)와, 상기 마스크(42)와 상기 기판(41)을 정렬시키기 위한 적어도 2개의 정렬 카메라(43a-43d)와, 고출력 UV를 조사하는 램프(45)와, 상기 램프(45)에서 발광된 UV를 전달하는 복수개의 광 섬유(46)와, 상기 광 섬유(46)를 일렬로 배열 및 지지하여 상기 마스크(42)를 통해 상기 합착된 기판(41)에 UV를 조사하는 UV 조사부(44)를 구비하여 구성된다.

여기서, 상기 스테이지(40)는 롤러 등의 이동 수단에 의해 일 방향으로 이동되도록 설치된다.

상기 UV 조사부(44)를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 상기 UV 조사부(44)의 배면도이다.

상기 UV 조사부(44)는 상기 복수개의 광 섬유(46)의 끝단을 일렬로 배열하여 지지하는 몸체부(44a)와, 상기 복수개의 광 섬유(46)에서 조사된 UV를 집광하는 집광 렌즈(44b)를 구비하여 구성된다. 도 4에서는 상기 복수개의 광 섬유(46) 전체에 걸쳐 하나의 집광 렌즈(44b)가 설치됨을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 각 광 섬유마다 하나의 집광 렌즈를 설치하여도 무방하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치를 이용한 시일재 경화 방법을 설명하면 다음과 같다.

즉, 단위 액정 표시 패널의 사이즈보다 더 큰 기판에 복수개의 액정 표시 패널을 설계한 후, 제 1 기판의 각 액정 표시 패널 영역에 박막트랜지스터 어레이를 형성하고, 제 2 기판의 각 액정 표시 패널 영역에 컬러필터 어레이를 형성한다.

계속해서, 상기 제 1, 제 2 기판의 액정 표시 패널 영역에 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고 상기 배향막을 러빙한 다음, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 표시 패널 영역의 가장자리에 두 기판을 합착하기 위한 UV 경화성 시일재를 형성하고, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 서로 마주보도록하여 합착한다.

여기서, 액정 주입 방식으로 액정 표시 패널을 제조할 경우에는 상기 합착하기 전에 상기 제 1 또는 제 2 기판의 각 액정 표시 패널 영역에 스페이서를 산포하고, 상기 제 1 또는 제 2 기판의 액정 표시 패널 영역에 셀갭을 유지하기 위한 컬럼 스페이서 형성하고 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 표시 패널 영역에 적당량의 액정을 적하한다.

그리고, 상기 합착된 기판의 셀갭이 유지되도록 상기 시일재를 경화하고 단위 액정 패널별로 기판을 컷팅 한다.

여기서, 상기 시일재를 경화시키는 방법은 다음과 같다.

먼저, 시일재에 의해 합착된 기판(41)을 상기 시일재 경화 장치의 스테이지(40)에 위치시키고, 상기 기판(41)위에 마스크(42)를 위치시킨 후, 상기 정렬 카메라(43a-43d)를 이용하여 상기 기판(41)과 마스크(42)를 정렬시킨다.

이 때 정렬 방법은 대각선 방향의 2개의 정렬 카메라(43a, 43d)만을 이용하여 기판(41)과 마스크(42)를 정렬시키고, 만약, 기판(41) 또는 마스크(42) 상에 형성된 정렬 마크(Align mark)에 이상이 있을 경우에는 4개의 정렬 카메라(43a-43d)를 이용하여 정렬시킨다.

이와 같이 기판(41)과 마스크(42)가 정렬되면, 상기 램프(45)에서 UV를 발광하여 복수개의 광 섬유(46)를 통해 상기 UV 조사부(44)로 UV를 전달한다. 그리고, 상기 스테이지(40)는 일 방향으로 이동한다.

이와 같이 상기 스테이지(40)가 일 방향으로 이동하면 상기 UV 조사부(44)를 통해 조사된 UV는 스캔(scan) 방식으로 상기 시일재를 조사하여 경화시킨다.

이 때, 액정표시장치의 모드에 따라, 합착된 기판의 위치를 가변하여 상기 스테이지(40)에 위치시킨다. 즉, IPS 모드일 경우에는 컬러 필터 어레이 기판이 상기 UV 조사부(44) 쪽으로 위치되도록 하고, TN 모드일 경우는 박막트랜지스터 어레이 기판이 상기 UV 조사부(44) 쪽으로 위치되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치에 있어서는 다음과 같은 효가가 있다.

즉, 종래에는 UV 경화로에 합착된 기판과 마스크를 위치시키고 정지된 상태에서 UV를 상기 시일재에 조사하여 상기 시일재를 경화시키므로 긴 시간 동안 UV를 조사하기 때문에 택트 타임이 길어졌지만, 본 발명에서는 스캔 방식으로 UV를 시일재에 조사하여 경화시키므로 택트 타임을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims

시일재에 의해 합착된 기판이 위치되고 인-라인 방식으로 이동되는 스테이지와,

상기 시일재가 형성된 영역에 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비되어 상기 합착된 기판상에 위치되는 마스크와,

상기 마스크와 상기 기판을 정렬시키기 위한 적어도 2개의 정렬 카메라와,

UV를 조사하는 램프와,

상기 램프에서 발광된 UV를 전달하는 복수개의 광 섬유와,

상기 광 섬유를 일렬로 배열 및 지지하여 상기 마스크를 통해 상기 합착된 기판에 UV를 조사하는 UV 조사부를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스테이지는 롤러에 의해 일 방향으로 이동되도록 설치됨을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 UV 조사부는 상기 복수개의 광 섬유의 끝단을 일렬로 배열하여 지지하 는 몸체부와,

상기 복수개의 광 섬유에서 조사된 UV를 집광하는 집광 렌즈를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 집광 렌즈는 상기 복수개의 광 섬유 각각에 설치됨을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 시일재 경화 장치.