KR100767361B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나의 기판 상부에 스페이서를 산포한다. 이어, 두 기판 중 하나의 기판 상부 둘레에 봉인재를 도포하고, 봉인재에 의해 정의되는 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열로 액정 물질을 떨어뜨린다. 이어, 진공 상태에서 두 기판을 결합한다.
액정, 적하방식, 봉인재, 액정셀

Description

액정 표시 장치의 제조 방법 {Method for manufacturing a liquid crystal display}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 완성된 액정 표시 장치용 액정 패널의 구조를 도시한 구조를 도시한 평면도이고,
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 기판의 상부에 형성된 액정 물질의 배열을 도시한 평면도이다.
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 상부에 액정 물질을 떨어뜨려 액정 물질층을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질층을 포함하며, 두 기판은 가장자리에 둘레에 인쇄되어 있으며 액정 물질을 가두는 봉인재로 결합되어 있으며 두 기판 사이에 산포되어 있는 간격재에 의해 지지되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질층에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시하는 장치이다.
액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 우선, 두 기판에 액정 물질의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 도포하고 배향 처리를 실시한 다음, 그 중 한 기판에 스페이서를 산포하고, 액정 주입구를 가지는 봉인재를 둘레에 인쇄한다. 이어, 두 기판을 정렬한 다음 핫 프레스(hot press) 공정을 통하여 두 기판을 부착하고, 액정 주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하여 액정 물질층을 형성한 다음 액정 주입구를 봉합하여 액정 셀을 만든다.
하지만, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 액정 주입 공정은 진공 상태에서 진행해야 하는데, 좁은 셀 간격을 유지한 상태에서 진공을 이용하여 좁은 액정 주입구로 액정 물질을 주입하므로 액정 주입 공정에 소요되는 시간이 오래 걸린다는 단점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선하기 두 기판을 접합하기 전에 두 기판 중 하나의 상부에 액정 물질을 떨어뜨려 액정 물질층을 형성하는 액정 적하 방식이 개발되었지만, 두 기판을 접합할 때 액정 물질이 균일하게 퍼지지 않아 액정 셀의 간격이 불균일해지거나, 액정 물질이 기판 둘레에 형성되어 있는 봉인재 밖으로 흐르게 되어 두 기판을 접합하는 공정에서 접합 불량이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 균일한 셀 간격을 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 두 기판의 접합 불량을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는 액정 물질을 그물 모양으로 다수의 신호선이 서로 교차하면서 형성되어 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판에 떨어뜨린다. 이때, 액정 물질은 봉인재로 둘러싸인 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열을 가지도록 떨어뜨린다.
더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서는, 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나의 기판 상부에 스페이서를 산포한다. 이어, 두 기판 중 하나의 기판 상부 둘레에 봉인재를 도포하고, 봉인재에 의해 정의되는 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열로 액정 물질을 떨어뜨린다. 이어, 진공 상태에서 두 기판을 결합한다.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 완성된 액정 표시 장치용 액정 패널의 구조를 도시한 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장 치의 제조 방법을 통하여 완성되어 하나의 원판으로 이루어진 액정 패널(100)은 동시에 여러 개의 액정 표시 장치용 액정 셀을 가질 수 있으며, 대형 패널인 경우에는 하나의 액정 표시 장치용 액정 셀만을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 1에서와 같이, 서로 마주하는 절연 기판(110, 120) 및 두 기판(110, 120) 사이에 주입되어 있는 액정 물질층(130)을 포함하는 액정 패널(100)에는 4 개의 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)이 만들어진다. 액정 물질층(130)과 혼합되어 있는 구형의 스페이서(140)는 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하고 있으며, 주입된 액정 물질층(130)은 두 기판(110, 120)의 가장자리 둘레에 형성되어 있으며 액정 셀의 단위로 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 정의하는 봉인재(150)에 의해 봉인되어 있다. 이때, 도면에서 보는 바와 같이 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하기 위해 봉인재(150)도 스페이서(140)를 포함할 수도 있으며, 스페이서(140) 대신 질화 규소 또는 유기 절연 물질 등으로 이루어진 기판 간격재용 돌기를 가질 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 액정 패널(100)은 액정 셀의 단위로 분리되지 않은 상태에서 액정 물질층(130)이 주입되어 있으며, 도면 부호 a 및 b는 액정 주입 및 기판 결합 공정을 마친 후에 액정 패널을 셀 단위로 분리하기 위한 절단선을 나타낸 것이다.
이러한 액정 패널(100)의 기판(110, 120)에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 주사 신호 또는 영상 신호와 같은 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수의 배선, 영상 신호를 제어하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터, 액정 분자를 구 동하기 위해 전기장을 형성하는 화소 전극과 공통 전극 또는 화상을 표시하는데 요구되는 적, 녹, 청의 컬러 필터를 포함할 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3a 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 컬러 필터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 구조를 개략적으로 각각 도시한 평면도이다.
도 3a에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 사용하는 컬러 필터 기판(120)에는 투명한 절연 기판(125)의 상부에 매트릭스 배열의 단위 화소에 개구부(P)를 가지는 블랙 매트릭스(143)가 형성되어 있다. 또한, 기판(125)의 상부에는 개구부(P)를 덮는 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133)가 순차적으로 열 방향으로 나란하게 형성되어 있다. 여기서, 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133)는 직선형으로 나란하게 형성되어 서로 이웃하는 화소 행의 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133)가 동일하게 배열되어 있지만, 행 방향으로 서로 이웃하는 화소의 컬러 필터는 서로 다른 색을 가지도록 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133)를 지그재그 모양으로 배열할 수도 있다.
도 3b에서 보는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 사용하는 박막 트랜지스터 기판(110)에는 절연 기판(115) 위에 저저항의 도전 물질로 이루어져 있으며, 가로 방향으로 형성되어 주사 신호를 전달하는 게이트선(210), 게이트선(210)에 연결되어 있는 게이트 전극(211)을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 여기서, 게이트 배선은 기판(200) 상부에 게이트선(210)과 평행하며 상판의 공통 전극에 입력되는 공통 전극 전압 따위의 전압을 외부로부터 인가받는 유지 전극을 포함할 수 있으며, 이러한 유지 전극은 후술할 화소 전극(230)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이루며, 후술할 화소 전극(230)과 게이트선(210)의 중첩으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수도 있다. 또한, 기판(200)의 상부에는 저저항을 가지는 도전 물질로 이루어져 있으며, 게이트선(210)과 교차하여 세로 방향으로 형성되어 화상 신호를 전달하는 데이터선(220), 데이터선(220)에 연결되어 있는 분지인 박막 트랜지스터의 소스 전극(221), 소스 전극(221)과 분리되어 있으며 게이트 전극(211) 또는 박막 트랜지스터의 채널부에 대하여 소스 전극(221)의 반대쪽에 위치하는 박막 트랜지스터의 드레인 전극(222)을 포함한다. 여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 전극(211), 소스 전극(221) 및 드레인 전극(222)과 채널부를 포함하는 반도체층(도시하지 않음)을 포함한다. 또한, 게이트선(210)과 데이터선(220)으로 정의되며 매트릭스 형태로 배열되어 있는 단위 화소에는 드레인 전극(222)과 연결되어 있는 화소 전극(230)이 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(230)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등과 같은 투명한 도전 물질 또는 높은 반사율을 가지는 불투명한 도전 물질을 형성할 수 있다.
다음은, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 액정 셀을 제조하기 위한 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 기판의 상부에 형성된 액정 물질의 배열을 도시한 평면도이다.
우선, 원판으로 이루어진 액정 패널(100)의 두 기판(110, 120) 중 하나의 상 부에 두 기판(110, 120)의 간격을 유지하기 위한 스페이서(140)를 원하는 밀도로 산포한다. 이때, 박막 트랜지스터 및 배선을 제조하는 공정에서 기판 간격재용 돌기를 형성하는 경우에는 스페이서를 산포하는 공정을 생략할 수도 있다. 스페이서(140)는 만들고자 하는 액정 패널(100)의 간격보다 10%~30% 정도 큰 직경을 가지며 구형 또는 원통형의 모양을 가지는 것이 바람직하다.
이어, 스페이서(140)가 산포된 기판(110)의 상부에 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 정의하는 봉인재(150)를 도포한다. 이때, 봉인재(150)는 액정 주입구를 가지지 않도록 폐곡선 모양으로 형성하며, 열 경화재 또는 자외선 경화재로 형성할 수 있으며, 두 기판(110, 120)의 간격을 지지하기 위한 스페이서를 포함할 수 있다. 한편, 봉인재(150)는 다른 기판(120)의 상부에 형성할 수도 있으며, 액정 물질층(130)과 봉인재(150)와 반응하기 않도록 봉인재(150)의 표면에 반응 방지막을 형성을 형성하는 것이 바람직하다.
이어, 액정 도포기를 이용하여 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)의 크기에 따라 액정 물질층(130)을 형성할 수 있도록 소정의 양만큼 액정 물질을 도포한다.
이때, 이후의 기판 결합 공정에서 액정 물질층(130)이 균일한 두께로 퍼져 균일한 액정 셀 간격이 형성되도록 액정 물질은 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열을 가지도록 떨어뜨린다. 도 4a 및 도 4b에서 보는 바와 같이, 액정 물질(132)은 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 대칭으로 2분할 또는 4분할하는 점선(c, d)에 대하여 대칭인 배열을 가지도록 형성한다.
또한, 도 3a에서 보는 바와 같이 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133)는 주변 부분보다 높게 형성되어 있으며 기판(125)의 거의 전면에 형성되어 있다. 그러므로 적하 방식으로 액정 물질을 기판(125)의 상부에 떨어뜨려 액정 물질을 형성할 때에는 적, 녹, 청 컬러 필터(113, 123, 133) 사이에 형성된 골을 따라서 액정 물질이 흐를 수 있으며, 심한 경우에는 기판(125)의 둘레에 봉인재를 형성하더라도 봉인재를 넘어서 흐를 수 있어 접합 불량이 발생할 수 있다. 그러나, 도 3b에서 보는 바와 같이 게이트 배선(210, 211)과 데이터 배선(220, 221, 222)은 주변보다 높게 형성되어 있고, 차지하는 면적이 매우 적고 그물 모양으로 형성되어 있다. 그러므로 적하 방식으로 액정 물질을 기판(115)의 상부에 떨어뜨려 액정 물질을 형성할 때 그물 모양으로 형성되어 있는 게이트 배선(210, 211)과 데이터 배선(220, 221, 222)은 액정 물질의 흐름을 막는 벽의 역할을 하기 때문에 액정 물질이 쉽게 흐르지 않게 되고 두 기판(110, 120)을 접합하는 공정에서도 액정 물질이 봉인재를 넘어 흐르는 문제가 발생하지 않게 되어 두 기판(110, 120)의 접합 공정을 접합 불량 없이 진행할 수 있다.
이어, 진공 상태에서 두 기판(110, 120)을 결합하여 원판의 액정 패널(100)을 완성한다. 이때, 두 기판(110, 120)은 각각 압축 플레이트에 장착되어 평행하게 정렬되며, 압축 플레이트에 균일한 힘으로 압력을 가하여 두 기판을 압착시키면 기판(110)에 형성되어 있는 액정 물질(132, 도 3a 및 도 3b 참조)은 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)을 대칭으로 분할하는 점선(c, d)에 대하여 대칭인 배열을 가지므로 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141, 도 1 참조) 전반에 걸쳐 균일한 두 께로 퍼지게 되어 액정 물질층(130, 도 2 참조)이 형성된다. 이어, 원하는 셀의 갭으로 두 기판(110, 120)의 간격을 맞춘 다음, 봉인재(150)를 완전히 경화시켜 두 기판(110, 120)을 결합시킨다.
이어, 완성된 액정 패널(100, 도 1 참조)을 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)으로 액정 패널(100)을 분리하여 액정 표시 장치용 액정 셀로 분리한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열로 액정 물질을 떨어뜨림으로써 액정 물질을 기판의 전면에 균일하게 퍼지도록 하여 액정 셀의 간격을 균일하게 형성할 수 있다. 또한, 방식으로 액정 물질을 형성할 때 그물 모양으로 형성되어 있는 배선을 가지는 박막 트랜지스터 기판 상부에 액정 물질을 떨어뜨려 액정 물질이 흐르는 것을 방지할 수 있어, 액정 표시 장치의 제조 방법에서 두 기판의 접합 불량을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 두 기판 중 하나의 기판 상부에 스페이서를 산포하는 단계,
    상기 두 기판 중 하나의 기판 상부 둘레에 상기 액정 셀 영역을 정의하는 봉인재를 도포하는 단계,
    상기 봉인재가 형성되어 있는 상기 기판의 상부에 상기 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열로 액정 물질을 떨어뜨리는 단계, 및
    진공 상태에서 상기 두 기판을 결합하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 봉인재가 형성되어 있는 상기 기판은 주사 신호를 전달하는 게이트선, 영상 신호를 전달하며 상기 게이트선과 교차하는 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 전기적으로 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 가지는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 적, 녹, 청 컬러 필터를 가지는 제1 기판을 완성하는 단계,
    주사 신호를 전달하는 게이트선, 영상 신호를 전달하며 상기 게이트선과 교차하는 데이터선 및 상기 게이트선 및 상기 데이터선과 전기적으로 연결되어 있는 박막 트랜지스터를 가지는 제2 기판을 완성하는 단계,
    상기 제1 또는 제2 기판 상부의 둘레에 봉인재를 형성하는 단계,
    상기 제2 기판의 상부에 상기 봉인재에 의해 정의되는 액정 셀 영역을 대칭으로 분할하는 선에 대하여 대칭인 배열로 액정 물질을 떨어뜨리는 단계,
    상기 제1 및 제2 기판을 접합하여 액정 셀을 만드는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 삭제
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