KR100841612B1 - 액정 표시 장치의 씰 패턴 및 그 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 씰 패턴 및 그 형성방법에 관한 것으로, 기판의 외곽에 형성된 씰 패턴으로부터 불순물이 액정으로 유입되는 것을 막기 위하여, 에폭시 수지로 이루어진 씰 라인의 내부에 실리콘 수지로 이루어진 씰 라인을 추가로 형성하여 이중 씰 라인을 형성하는 것이다. 이러한 본 발명에 따른 씰 패턴 형성 방법은, 실리콘 수지로 이루어진 씰 라인을 형성하는 단계와; 기판의 외곽부 쪽으로 상기 실리콘 씰 라인과 소정 간격 떨어진 곳에 에폭시 수지로 이루어진 에폭시 씰 라인을 형성하는 단계와; 상하부 기판을 합착하여 액정을 주입하는 단계로 이루어진다.

Description

액정 표시 장치의 씰 패턴 및 그 형성 방법{SEAL PATTERN AND ITS FABRICATION METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1은 일반적으로 적용되는 액정 셀의 제작 공정을 도시한 흐름도.

도 2는 씰 패턴 공정에서 사용되는 스크린 인쇄 방법을 도시한 사시도.

도 3은 씰 디스펜서 인쇄 장치의 사시도.

도 4는 스크린 인쇄법이나 디스펜서 인쇄법을 사용하여 기판에 형성된 씰 패턴을 나타내는 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 실시예의 씰 패턴 형상을 도시한 평면도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

2, 13:씰 패턴 1: 기판

4: 액정 주입구 6: 스크린

8: 고무밀대 10: 테이블

13a: 실리콘 씰 라인 13b: 에폭시 씰 라인

본 발명은 액정 표시장치의 액정셀에 관한 것으로써, 더 상세하게는 액정표시장치 패널에 있어서 씰 패턴 및 그 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 기판인 하판과, 칼라필터가 인쇄된 상판으로 구성되며, 상기 상판과 하판 사이에 액정이 위치한다.

상기 액정 표시장치에서 액정 셀(Cell)의 간략한 제조공정과 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

두 매의 기판 즉, 상판과 하판이 마주보는 각 내측의 한쪽 면에는 공통전극을 형성하고, 다른 한쪽 면에는 화소전극을 형성한 후, 각 전극이 서로 대향하도록 배열한 후, 상기 상판과 하판 사이의 간격에 액정을 주입시키고 주입구를 봉합한다. 그리고 상기 상판과 하판의 외측에 각각 편광판을 붙임으로써, 액정 셀은 완성되게 된다.

또한, 상기 액정 셀의 광 투과량을 각 전극(화소전극, 공통전극)에 인가하는 전압을 달리함으로써 제어하고, 광 셔터(Shutter) 효과에 의해 문자/화상을 표시하게 된다.

액정 셀 공정은 박막 트랜지스터(Thin film transistor ; TFT) 공정이나 컬러 필터(Color filter)공정에 비해 상대적으로 반복되는 공정이 거의 없는 것이 특징이라 할 수 있다. 전체 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정과 셀갭(Cell gap) 형성공정, 셀 컷팅(Cell cutting)공정 등으로 크게 나눌 수 있다.

이하, 앞서 설명한 액정 표시장치의 제조공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적으로 적용되는 액정 셀의 제작 공정을 도시한 흐름도로써, 먼저 스위칭 소자로 다수개의 박막 트랜지스터가 배열되어 있고, 상기 박막 트랜지스터와 일대 일 대응하는 화소전극이 형성되어 있는 하부기판을 준비한다(st1).

그리고, 상기 하판 상에 배향막을 형성한다(st2).

상기 배향막 형성은 고분자 박막의 도포와 러빙(Rubbing) 공정을 포함한다. 상기 고분자 박막은 통상 배향막이라 하고, 하판 상의 전체에 균일한 두께로 도포 되어야 하고, 러빙 또한 균일해야 한다.

상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 상기 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.

일반적으로 배향막은 유기질의 유기배향막인 폴리이미드(polyimide) 계열이 주로 쓰이고 있다.

러빙공정은 천을 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게된다.

다음은, 씰 패턴(seal pattern)을 형성한다(st3).

액정 셀에서 씰 패턴은 액정 주입을 위한 갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰 패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법이 주류를 이루고 있다.

다음은, 스페이서(Spacer)를 산포한다(st4).

액정 셀의 제조공정에서 상판과 하판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 따라서, 상기 스페이서 산포시 하판에 대해 균일한 밀도로 산포해야 하며, 산포 방식은 크게 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포법과 스페이서만을 산포하는 건식 산포법으로 나눌 수 있다.

또한, 건식 산포에는 정전기를 이용하는 정전 산포식과 기체의 압력을 이용하는 제전 산포식으로 나뉘는데, 정전기에 취약한 구조를 갖고 있는 액정 셀에서는 제전 산포법을 많이 사용한다.

상기 스페이서 산포 공정이 끝나면, 컬러필터 기판인 상판과 박막 트랜지스터 배열 기판인 하판의 합착공정으로 진행된다(st5).

상판과 하판의 합착 배열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 보통 수 μm의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정 셀의 구동시 원하는 화질 특성을 기대할 수 없다.

다음은, 상기 st1 내지 st5 단계에서 제작된 액정 셀을 단위 셀로 절단한다(st6).

초기 액정 표시장치의 제조공정에서는 여러 셀에 동시에 액정을 주입한 후 셀 단위로 절단하는 공정을 진행하였으나, 셀 크기가 증가함에 따라 단위 셀로 절단한 후, 액정을 주입하는 방법을 사용한다.

셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.

다음은, 각 단위 셀로 절단된 액정 셀에 액정을 주입한다(st7).

단위 액정 셀은 수백 cm²의 면적에 수 μm의 갭을 갖는다. 따라서, 이런 구조의 셀에 효과적으로 액정을 주입하는 방법으로 셀 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법이 가장 널리 이용된다.

상기 씰 패턴 형성 공정(st3)은 형성 방법에 따라 스크린 인쇄법과 디스펜서(dispenser) 인쇄법으로 나뉜다.

도 2는 씰 패턴 공정(st3)에서 사용되는 스크린 인쇄 방법을 도시한 사시도 이다.

상기 스크린 인쇄는 소정의 패턴이 형성된 스크린(6)과 인쇄를 위한 고무밀대(squeegee ; 8)로 구성된다.

기판(1) 상의 상기 씰 패턴(2)은 액정 패널에서 액정 주입을 위한 갭(Gap) 형성과 주입된 액정을 새나가지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 이에 따라, 상기 씰 패턴(2)은 기판(1)의 가장자리를 따라 형성되며, 한쪽 가장자리에는 액정 주입구(4)를 형성한다.

상기 스크린 인쇄법을 통한 씰 패턴(2) 형성은 셀갭의 유지를 위한 유리 섬유(glass fiber)를 포함한 열경화성 실런트(sealant)를 스크린(Screen ; 6)을 통해 기판(1)에 인쇄하는 공정과, 레벨링(Leveling)을 위해 실런트에 함유되어 있는 용매를 증발시키는 건조공정으로 구성된다.

실제적으로 씰 패턴(2)에 있어서, 두께와 높이의 균일도가 매우 중요한 공정관리 항목이 된다. 이는 상기 씰 패턴(2)이 불균일하게 형성되면, 씰 패턴의 경화 후에 셀갭이 일정하지 않게 되기 때문이다.

상술한 스크린 인쇄법에 의한 씰 패턴(2) 방법은 공정의 편의성이 매우 우수하기 때문에 현재 가장 일반적인 방법이 되고있다. 그러나, 스크린 인쇄법은 스크린이 기판 상부에 형성된 배향막의 접촉에 의한 불량 유발과, 기판의 크기가 대면적화됨에 따라 대응하기 어려운 단점이 있다.

또한, 상기 스크린 인쇄법으로 씰 패턴을 형성하기 위해서는 상기 패턴이 형성된 스크린 전면에 실런트를 도포하고 고무밀대로 밀어서 인쇄하기 때문에 많은 실런트가 소비된다는 단점이 있다.

상술한 스크린 인쇄법을 이용한 씰 패턴 형성의 단점을 보완하기 위해 씰 디스펜서(seal dispenser)법이 점차 사용되고 있다.

도 3은 씰 디스펜서 인쇄 장치의 사시도로써, 그 구성은 디스펜서(12)와 테이블(10)과 기판(1)으로 이루어진다. 상기 디스펜서(12) 인쇄법은 주사기와 같은 원리를 사용한다. 즉, 디스펜서(12)에 씰런트를 채우고 테이블(10) 또는 디스펜서(12)를 이동하여 화살표 방향으로 소정의 압력으로 원하는 폭 및 두께의 씰 패턴(2)을 형성한다.

도 4에 도시한 것은 상기 스크린 인쇄법이나 씰 디스펜서 인쇄법을 사용하여 기판에 형성된 씰 패턴을 나타내는 평면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 액정이 외부로 누설되는 것을 방지하고, 셀 갭을 유지하기 위해 형성된 씰 패턴(2)은 기판(1)의 외곽부를 따라 형성되어 있으며, 한쪽 가장자리에는 액정 주입구(4)가 형성되어 있다.

상기 씰 패턴(2)에 사용되는 씰 재료는 일반적으로 열경화성 또는 UV(자외선) 경화성 에폭시(epoxy) 수지 등을 이용하고 있으며, 상기 에폭시 수지 자체는 액정에 대해 무해하다. 또한, 상기 씰 패턴(2)에는 씰런트의 강도 유지 및 접착성 향상을 위하여 첨가시키는 첨가제가 함유되어 있다. 상기 첨가제로는 열경화성 에폭시 수지에 포함된 아민(amine)을 들 수 있다.
그러나, 상술한 종래의 씰 패턴에서는 상기 첨가제인 아민이 액정 용매층으로 용출되어 배향막에 손상을 가져오거나 액정 재료를 분해하여 액정의 특성을 바꿔 광투과율을 변화시킴으로써, 액정 표시 화면의 화질을 저하시키는 문제가 발생한다.

따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명의 목적은 에폭시 수지로 이루어진 씰패턴 내부를 따라 실리콘 수지로 이루어진 씰 패턴을 이중으로 형성시킴으로써, 에폭시 수지의 첨가제로부터 배향막과 액정 재료에 손상을 가져오는 불순물이 액정층으로 유입되는 것을 막아 액정 표시 화면의 화질 저하를 방지하는데 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 씰 패턴은, 씰 형성 기판의 외곽을 따라 형성되며, 주입된 액정이 외부로 새어나가지 않도록 하기 위한 제 1 씰 라인; 상기 제 1 씰 라인을 따라 상기 씰 형성 기판의 안쪽으로 실리콘 수지를 이용하여 형성되며, 상기 제 1 씰 라인으로부터 나오는 불순물이 상기 액정으로 흘러오지 못하도록 장벽 역할을 하는 제 2 씰 라인; 및 상기 제 1 씰 라인과 제 2 씰 라인에 형성된 액정 주입구; 를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 씰 라인은 에폭시 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제 2 씰 라인은 실리콘 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 씰 형성 기판은 컬러필터가 형성된 상부기판 및 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 액정표시장치의 씰 패턴 형성방법은, 기판을 제공하는 단계; 상기 기판의 외곽을 따라 제 1 씰 라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 씰 라인을 경화시키는 단계; 제 1 씰 라인을 따라 상기 씰 형성 기판의 안쪽으로 실리콘 수지를 이용하여 제 2 씰 라인을 형성하는 단계; 및 제 2 씰 라인을 경화시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제 1 씰 라인은 에폭시 수지로 형성하고, 상기 제 2 씰 라인은 실리콘 수지로 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 실시예의 씰 패턴 형상을 도시한 평면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 배향막이 형성된 기판(1) 위에 기판(1)의 외곽을 따라 씰 패턴(13)이 형성되어 있다.

상기 씰 패턴(13)은 안쪽에 형성된 실리콘 씰 라인(13a)과 외곽에 형성된 에폭시 씰라인(13b)으로 구성되어 있다. 기판의 외곽을 따라 형성된 에폭시 씰 라인(13b)은 액정 패널에서 액정 주입을 위한 갭을 형성하고, 주입된 액정이 외부로 새나가지 않게 하기 위해서 형성된 것으로, 씰 패턴의 강도 유지 및 접착성을 향상시키기 위해서 무기 필러 및 여러 첨가제를 함유하고 있다. 또한, 상기 에폭시 씰 라인(13b)을 따라 기판의 안쪽으로 소정간격 떨어진 위치에 실리콘 수지로 이루어진 실리콘 씰 라인(13a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 에폭시 씰 라인(13b)과 실리콘 씰 라인(13a)의 한쪽 가장자리에는 액정 주입을 위한 액정 주입구(4)가 형성되어 있다.

실리콘 씰 라인(13a)은 에폭시 씰 라인(13b)에 첨가된 첨가제로부터 나오는 불순물이 액정으로 유입되는 것을 막기 위하여 형성된 것으로, 에폭시 씰 라인(13b)에서 나오는 불순물이 액정으로 용출되어 배향막이 손상됨으로 인해 발생하는 액정 배향의 불량을 방지해준다.

이하, 상기와 같은 형태를 가지는 액정표시장치의 씰 패턴 형성방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

박막트랜지스터 어레이 및 공통 전극이 형성된 기판 위에 액정 분자의 배향을 위해 배향막을 코팅한 후 액정의 초기 배열방향을 결정해주기 위하여 러빙 공정을 실시한다. 이후, 액정 패널의 셀갭을 형성하고, 패널에 주입되는 액정이 외부로 누출되는 것을 막기 위하여 기판(1) 상에 에폭시 씰 라인(13b)과 실리콘 씰 라인(13a)을 포함하는 씰 패턴(13)을 형성한다.

상기 에폭시 씰 라인(13b)은 경화된 배향막이 형성된 기판(1)의 외곽부을 따라 형성한다. 상기 에폭시 씰 라인(13b)은 에폭시 수지로 이루어져 있으며, 상기의 에폭시 씰 라인(13b)의 형성방법은 스크린과 고무밀대로 구성된 스크린 인쇄 장치를 이용하거나 디스펜서에 실런트를 채워 씰 패턴을 형성하는 디스펜서 인쇄 장치를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 에폭시 씰 라인(13b)에 사용되는 씰 재료는 열경화성 또는 UV 경화성 에폭시 수지를 이용한다.

이후에, 상기 에폭시 씰 라인(13b)을 경화시키기 위해서 기판(1)을 약 90도 정도에서 10분 정도 방치하여 소프트 베이킹(soft-baking)을 실시하고, 다시 기판(1)을 오븐에서 140도 정도의 온도에서 1시간 30분 정도 방치하여 하드 베이킹(hard-baking)을 한다.

에폭시 씰 라인(13b)이 완성되면, 에폭시에 포함된 열경화제로부터 나오는 불순물이 배향막을 손상시키고, 액정층으로 용출되어 액정 재료를 분해시키는 현상을 막기 위하여 에폭시 씰 라인(13b)을 따라 기판(1)의 안쪽으로 에폭시 씰 라인(13b)과 소정간격 떨어진 위치에 실리콘 수지로 이루어진 실리콘 씰 라인(13a)을 형성한다.

상기 실리콘 씰 라인(13a)은 에폭시 씰 라인(13b)으로부터 나오는 불순물이 액정으로 흘러 들어오지 못하게 하는 장벽역할을 한다. 실리콘 씰 라인(13a)은 액정과 상용성이 없는 무기 고분자로써, 액정과 반응하지 않을 뿐만 아니라, 탄력성을 가지고 있어서 액정층의 셀갭을 균일하게 유지시켜준다.

다음은, 상기 실리콘 씰 라인(13a)을 경화시키게 되는데 실리콘 수지는 상온에서도 경화가 가능하며 약 30분 이내면 경화가 이루어진다.

상기와 같은 씰 패턴(13)을 형성하는 공정에 있어서 에폭시 씰 라인(13b)을 먼저 형성한 후에 실리콘 씰 라인(13a)을 형성하는 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 실리콘 씰 라인(13a)을 먼저 형성한 후에 에폭시 씰 라인(13b)을 형성할 수도 있다.
그리고, 본 발명을 설명함에 있어서 씰 패턴(13)은 박막 트랜지스터가 형성된 하부기판에 형성된 것을 그 예로 하였지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 씰 패턴(13)은 칼라필터가 형성된 상부 기판에 형성하여도 된다.

마지막으로, 상기와 같이 씰 패턴(13)이 형성된 기판(1)을 컬러필터가 형성된 상부기판과 합착한 후, 액정 주입구(4)에 액정을 주입시켜 액정셀을 완성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 에폭시 씰패턴의 첨가제로부터 나오는 불순물이 에폭시 씰패턴 내부의 액정층으로 흘러 들어가던 문제점을 해결하기 위해서 에폭시 씰 라인(13b)을 따라 그 내부에 실리콘 수지로 이루어진 실리콘 씰 라인(13a)을 형성함으로써, 액정층에 흘러 들어간 불순물로 인해 액정 패널 구동시 발생하는 얼룩 현상을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판의 외곽에 형성된 에폭시 씰라인을 따라서 기판의 안쪽으로 상기 에폭시 씰라인과 소정 간격 떨어진 위치에 실리콘 수지로 이루어진 실리콘 씰라인을 형성함으로써, 에폭시 씰라인의 첨가제로부터 액정층으로 용출되는 불순물을 최소화하여 액정 패널 구동시 액정 배향의 불량으로 인하여 발생하는 얼룩현상을 제거할 수 있다.

Claims (7)

1. 씰 형성 기판의 외곽을 따라 형성되며, 주입된 액정이 외부로 새어나가지 않도록 하기 위한 제 1 씰 라인;

   상기 제 1 씰 라인을 따라 상기 씰 형성 기판의 안쪽으로 실리콘 수지를 이용하여 형성되며, 상기 제 1 씰 라인으로부터 나오는 불순물이 상기 액정으로 흘러오지 못하도록 장벽 역할을 하는 제 2 씰 라인; 및

   상기 제 1 씰 라인과 제 2 씰 라인에 형성된 액정 주입구;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 씰 패턴.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 씰 라인은 에폭시 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 씰 패턴.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 씰 형성 기판은 컬러필터가 형성된 상부기판 및 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 하부기판 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 씰 패턴.
4. 기판을 제공하는 단계;

   상기 씰 형성 기판의 외곽을 따라 제 1 씰 라인을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 씰 라인을 경화시키는 단계와;

   상기 제 1 씰 라인을 따라 상기 기판의 안쪽으로 실리콘 수지를 이용하여 제 2 씰 라인을 형성하는 단계; 및

   상기 제 2 씰 라인을 경화시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 씰 패턴 형성방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 씰 라인은 에폭시 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 씰 패턴 형성방법.
6. 삭제
7. 삭제

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