KR100729781B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 기판의 열변형을 방지하기 위하여, 액정 표시 장치의 두 기판의 합착하는 과정에서, 저온에서도 경화가 가능한 캡슐 경화제와 그것에 의하여 경화가 되는 유기 물질을 포함하는 봉인재를 사용한다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에는 제1 및 제2 기판을 준비한 다음, 제1 기판 위에 닫힌 다각형의 실 영역을 형성한다. 이어, 실 영역의 내부에 액정층을 코팅한 후, 제2 기판을 제1 기판에 부착한다. 여기서, 제1 기판 및 제2 기판의 적어도 하나의 기판은 플라스틱 기판을 사용하여 형성할 수 있다. 이 때, 실 영역은 캡슐 경화제, 캡슐 경화제에 의하여 경화되는 유기제를 포함하는 봉인재를 사용하여 형성할 수 있는데, 캡슐 경화제는 소정 압력하에서 파쇄되어 경화제가 캡슐 외부로 배출되어 유기제를 경화시킨다.

봉인재, 캡슐 경화제, 합착, 열변형, 플라스틱 기판, 경화

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{FABRICATING METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1a부터 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정도이다.

본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플라스틱 기판을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 장치이다.

액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 기판에 전극들이 각각 형성되어 있고, 전극들에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지고 있는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치이다. 두 기판 중 하나에는 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성되어 있으며, 나머지 다른 기판에는 컬러 필터와 블랙 매트릭 스(black matrix)와 전면의 공통 전극이 형성되어 있는 것이 일반적이다.

이러한 액정 표시 장치를 제조하기 위하여, 박막 트랜지스터 제조 공정이 완료된 하부 기판과 컬러 필터 제조 공정이 완료된 상부 기판을 일정한 간격이 유지되도록 합착한 후, 그 간격 사이로 액정을 주입하여 LCD 셀을 만드는 LCD 공정을 진행한다. 이러한 LCD 공정에서 두 기판의 합착 작업은 하부 기판에 스페이서를 뿌리고, 상부 기판에 열경화성 수지를 포함하는 봉인재를 프린팅한 후, 열 압착을 통하여 두 기판을 붙이는 작업을 통하여 진행된다.

그런데, 액정 표시 장치의 제조에서, 봉인재의 열경화 온도는 최저 160℃ 이상으로 높기 때문에, 이러한 제조 기술을 플라스틱 기판 액정 표시 장치에 사용하는 경우에는, 플라스틱 기판의 열변형이 심하게 일어나, 소자 불량을 유발한다.

본 발명은 기판의 열변형을 방지하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서는 액정 표시 장치의 두 기판의 합착하는 과정에서, 저온에서도 경화가 가능한 캡슐 경화제와 그것에 의하여 경화가 되는 유기 물질을 포함하는 봉인재를 사용한다.

상세하게 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에는 제1 및 제2 기판을 준비한 다음, 제1 기판 위에 닫힌 다각형의 실 영역을 형성한다. 이어, 실 영역의 내부에 액정층을 코팅한 후, 제2 기판을 제1 기판에 부착한다.

여기서, 제1 기판 및 제2 기판의 적어도 하나의 기판은 플라스틱 기판을 사용하여 형성할 수 있다. 다각형은 사각 형상을 가지는 것이 바람직하며, 실 영역은 캡슐 경화제, 캡슐 경화제에 의하여 경화되는 유기제를 포함하는 봉인재를 사용하여 형성할 수 있는데, 캡슐 경화제는 소정 압력하에서 파쇄되어 경화제가 캡슐 외부로 배출되어 유기제를 경화시킨다.

그리고, 봉인재는 실 스페이서를 더 포함하할 수 있는데, 실 스페이서는 고분자 물질로 코탱되어 있는 것이 유리하다. 또한, 봉인재는 봉인재의 점도를 조절하는 바인더 폴리머를 더 포함할 수 있다.

액정층은 바 코팅, 블레이드 코팅 및 플렉소 인쇄 중 어느 하나의 기술에 의하여 형성될 수 있으며, 액정층에는 스페이서가 분산될 수 있는데, 액정층의 스페이서는 고분자 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다.

이 때, 제2 기판을 100∼120℃의 온도하에서 제1 기판에 부착하는 것이 유리하며, 제2 기판을 제1 기판에 부착할 때 압착 롤 또는, 스퀴징 바를 사용할 수 있다. 또한, 제2 기판을 제1 기판에 부착할 때, 가열 롤을 사용하여 제1 기판에 열을 공급할 수 있으며, 이 경우, 가열 롤과 압착 롤은 제1 및 제2 기판을 사이에 두고 서로 대향되도록 설치되어 있고, 동시에 회전하면서 제1 및 제2 기판을 부착할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1a부터 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 공정을 설명하기 위한 도면으로, 두 기판의 합착 순서를 개략적으로 나타낸 것이다.

우선, 도 1a를 참조하면, 통상적인 박막 트랜지스터 제조 공정이 완료되고, 배향막 도포 및 러빙 작업이 끝난 하부 기판(100)을 마련한다.

이어, 하부 기판(100)에 봉인재를 사용하여 사각 형상의 실 영역(20)을 형성한다. 여기서, 봉인재는 캡슐 경화제, 이 경화제에 의하여 경화가 가능한 올리고머 또는 폴리머, 바인더 폴리머, 실 스페이서 및 용매을 포함한다. 예로써, 캡슐 경화제로는 아민류의 경화제가 사용될 수 있고, 이러한 아민류의 경화제에 경화가 가능한 올리고머 또는 폴리머로는 말단에 에폭시기를 적어도 하나 이상 가지는 유기제들이 단독 또는 복합 조성되어 사용될 수 있다. 또 다른 예로써, 캡슐 내의 라디칼 개시제와 라디칼 중합이 가능한 올리고머 또는 폴리머로는 말단에 아크릴기를 가지는 유기제가 단독 또는 복합 조성되어 사용될 수 있다.

여기서, 봉인재 내부에 용매가 포함될 수 있고, 용매 없이 사용될 수도 있다. 용매가 사용되는 경우에는 실 영역 형성 직후 일정 온도로 가열하여 용매를 제거해야 하며, 이 때의 가열 온도는 120℃ 이하가 되도록 용매를 선택한다.

캡슐 경화제는 일정 압력하에서 캡슐로 쌓여진 경화제가 터져 나오면서 봉인재에 있는 올리고머 또는 폴리머를 경화시킨다. 바인더 폴리머는 봉인재의 점도를 조절하는 기능을 한다. 또한, 실 스페이서는 두 기판의 갭을 유지한다.

실 영역(20)은 봉인재를 봉인재 디스펜싱(dispensing) 장치의 노즐(nodule)을 이용하여 하부 기판(100)에 설계된 실 영역(20) 패턴에 따라서 디스펜싱하여 형성될 수 있다.

하부 기판(100)에 형성되는 실 영역(20)의 폭과 두께는 노즐의 사이즈나 봉 인재의 농도로 조절할 수 있다.

다음, 도 1b에 보인 바와 같이, 하부 기판(100)에서 실 영역(20)의 내부 영역에 액정층(30)을 코팅한다. 이 때의 액정층(30)에는 표면이 고분자로 코팅되어 있는 볼 스페이서가 분산되어 있다.

액정층(30)의 코팅에는 바(bar)를 사용하여 액정층 표면을 고르게 평탄화시키는 바 코팅(bar coating), 블래이드(blade)를 사용하여 액정층 표면을 고르게 평탄화시키는 블래이드 코팅(blade coating), 탄성이 있는 수지 또는 고무 볼록판을 사용하여 액체 잉크로 인쇄하는 플렉소(flexo) 인쇄 등 모든 코팅 기술이 사용될 수 있다.

다음, 도 1c에 도시한 바와 같이, 이러한 하부 기판(100)에 상부 기판(200)을 100∼120℃의 저온 조건에서 부착시킨다. 이러한 저온 조건은 플라스틱의 내열 온도보다 작으므로, 플라스틱 기판을 사용하여 액정 표시 장치을 제작할 경우에도 플라스틱 기판의 열 변형을 야기시키지 않는다.

두 기판(100, 200)의 부착시, 압착 롤(51)로 상부 기판(200)을 하부 기판(100)에 누르면서 두 기판(100, 200)을 부착시킨다. 이 과정에서, 두 기판(100, 200) 사이에 존재하는 실 영역(20)과 액정층(30)이 압착되는데, 실 영역(20)에 존재하는 캡슐 경화제는 캡슐로 쌓여진 경화제가 캡슐 외부로 배출되면서 올리고머 또는 폴리머를 경화시킨다.

즉, 일정한 압력하에서, 캡슐 경화제의 캡슐이 터지면서 내부의 경화제가 흘러나와 올리고머 또는 폴리머와 빠르게 반응하여 올리고머 또는 폴리머를 경화시킨 다. 이 때, 셀 갭은 봉인재 내부에 들어 있는 실 스페이서가 일정하게 유지시켜 준다.

압력이 가해진 부분만 경화가 일어나므로 셀 갭보다 과도로 코팅된 액정은 실 영역 외곽부로 넘쳐 흐를수 있으므로, 필요에 따라서 조건에 맞게 코팅되는 액정량을 조절하는 것이 필요하다.

두 기판(100, 200)을 부착하는 과정에서, 부착이 진행되는 부분이 100∼120℃인 온도 조건을 가져야 하는데, 이 경우, 가열 롤(41)을 사용하는 롤(roll) 가열 방식이 적용될 수 있다. 롤 가열 방식을 적용하여 두 기판을 부착하는 경우, 기판(100, 200)에 국소적으로 열을 가하기 때문에 기판 특히, 플라스틱 기판의 열 변형을 최소화할 수 있다.

압착 롤(51)과 가열 롤(41)을을 함께 사용하는 경우에는, 두 롤(41, 51)을 서로 대향되도록 설치하고, 두 롤(41, 51) 사이에 기판(100, 200)을 위치시키는데, 두 롤(41, 51)을 굴리면서 상부 기판(200)을 하부 기판(100)에 점진적으로 부착하는 것이 유리하다.

이와 같이, 압착 롤(51)을 사용하여 두 기판(100, 200)을 부착하는 경우에는 액정층(30)이 측변부터 중앙부분을 거쳐 다른 측변으로 점진적으로 밀리면서 펴지기 때문에 액정 기포의 발생을 최소화할 수 있다.

이 때, 압착 롤(51) 대신에 스퀴징바(squeezing bar)를 사용할 수 있다.

한 편, 액정층(20) 내에 존재하는 볼 스페이서는 실 영역(10)에 존재하는 실 스페이서와 같이, 표면이 고분자로 코팅되어 있어서, 두 기판(100, 200) 부착시, 액정층(20)이 압착되면서, 표면의 고분자가 고무 상태로 되다가, 냉각되면서, 두 기판의 접착을 보조한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 저온 조건하에서도 경화가 가능한 경화제 및 그 경화제에 의하여 경화가 가능한 유기 물질을 사용하는 봉인재를 사용하여 액정 표시 장치의 두 기판을 부착한다.

본 발명에서는, 저온 조건하에서도 경화가 가능한 봉인재를 사용하여 액정 표시 장치의 두 기판을 합착하기 때문에 기판의 열변형을 방지할 수 있으며, 플라스틱 기판 액정 표시 장치의 제작에 적용할 수 있다.

Claims (16)

1. 제1 및 제2 기판을 준비하는 단계,

   상기 제1 기판 위에 닫힌 다각형의 실 영역을 형성하는 단계,

   상기 실 영역의 내부에 액정층을 코팅하는 단계.

   상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 부착하는 단계

   를 포함하고,

   상기 제1 기판 및 제2 기판의 적어도 하나의 기판은 플라스틱 기판을 사용하여 형성하며, 상기 실 영역은 캡슐 경화제, 상기 캡슐 경화제에 의하여 경화되는 유기제를 포함하는 봉인재를 사용하여 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 다각형은 사각 형상을 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
4. 삭제
5. 제1항에서,

   상기 캡슐 경화제는 소정 압력하에서 파쇄되어 경화제가 캡슐 외부로 배출되어 상기 유기제를 경화시키는 액정 표시 장치의 제조 방법.
6. 제1항에서,

   상기 봉인재는 실 스페이서를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
7. 제6항에서,

   상기 실 스페이서는 고분자 물질로 코팅되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
8. 제6항에서,

   상기 봉인재는 봉인재의 점도를 조절하는 바인더 폴리머를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
9. 제1항에서,

   상기 액정층은 바 코팅, 블레이드 코팅 및 플렉소 인쇄 중 어느 하나의 기술에 의하여 형성되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
10. 제8항에서,

    상기 액정층에는 스페이서가 분산되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
11. 제10항에서,

    상기 액정층의 스페이서는 고분자 물질로 코팅되어 있는 액정 표시 장치의 제조 방법.
12. 제1항에서,

    상기 제2 기판을 100∼120℃의 온도하에서 상기 제1 기판에 부착하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
13. 제1항에서,

    상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 부착할 때 압착 롤을 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
14. 제1항에서,

    상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 부착할 때 스퀴징 바를 사용하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
15. 제13항에서,

    상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 부착할 때, 가열 롤을 사용하여 상기 제1 기판에 열을 공급하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
16. 제15항에서,

    상기 가열 롤과 상기 압착 롤은 상기 제1 및 제2 기판을 사이에 두고 서로 대향되도록 설치되어 있고, 동시에 회전하면서 상기 제1 및 제2 기판을 부착하는 액정 표시 장치의 제조 방법.

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