KR100881804B1 - 액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 배향막 재료를 비접촉식으로 인쇄하는 방법에 의해 배향막이 형성되는 LCD 장치 제조 방법이 마련된다. 인쇄 제어 패턴은 디스플레이 영역 각각과 밀봉 부재 사이에 마련된다. 인쇄 위치 제어 패턴 각각은 미세한 오목 구조, 미세한 볼록 구조 및 기둥 형상의 바디 중 어느 하나뿐만 아니라 발수성이 높은 영역으로 형성된다. 인쇄 위치 제어 패턴은 배향막 재료가 액체처럼 확산하는 것을 제어하여 배향막 재료 각각의 막 두께를 균일하게 한다.
LCD, 액정

Description

액정 디스플레이 장치와 그 제조 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 LCD 장치의 부분 구조를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 LCD 장치 제조 방법의 프로세스의 일부를 나타내는 순서도.
도 3의 A 내지 D는 본 발명의 제 1의 실시예의 배향막 인쇄 프로세스를 설명하기 위한 제조 단계에서의 LCD 장치의 어레이 기판과 칼라 필터 기판의 단면도.
도 4는 도 3의 배향막 인쇄 프로세스에서 사용되는 배향막 인쇄 장치의 구성을 설명하는 개략도.
도 5의 A는 도 3의 배향막 적하 프로세스에서 사용되는 인쇄 헤드를 설명하는 투시도이고, 도 5의 B와 C는 도 3의 배향막의 적하에 의한 LCD 장치의 부분 평면도를 도시하는 도면.
도 6의 A 내지 D는 도 3의 배향막 재료의 액체처럼 확산하는 프로세스를 설명하는 LCD 장치의 부분 단면도.
도 7의 A는 도 4에 관한 배향막 인쇄 장치의 인쇄 헤드의 투시도이고, 도 7의 B 및 C는 도 7의 A의 인쇄 헤드의 동작을 설명하는 단면도.
도 8은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 LCD 장치의 부분 구조를 도시하는 단면도.
도 9의 A 내지 D는 도 8의 배향막 인쇄 프로세스를 설명하는 제조 단계에서의 LCD 장치의 어레이 기판과 칼라 필터 기판의 구조를 도시하는 단면도.
도 10의 A 및 B는 도 8의 배향막 인쇄 프로세스를 설명하는 단면도.
도 11의 A 및 B는 도 8의 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 예를 나타내는 도면.
도 12의 A 및 B는 도 8의 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 다른 예를 나타내는 도면.
도 13의 A 내지 C는 도 8의 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 또 다른 예를 나타내는 도면.
도 14는 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 LCD 장치의 부분 구조를 나타내는 단면도.
도 15의 A 및 B는 본 발명의 제 4의 실시예에 따른 배향막 인쇄 장치의 다른 인쇄 헤드를 나타내는 단면도.
도 16은 제 1의 종래기술의 LCD 장치의 부분 구조를 도시하는 단면도.
도 17의 A 내지 D는 도 16의 배향막의 제조 프로세스를 설명하는 단면도.
도 18의 A는 제 2의 종래기술의 LCD 장치의 부분 구조를 도시하는 단면도이고, 도 18의 B는 도 18의 A의 Ⅰ-Ⅰ 라인 또는 Ⅱ-Ⅱ 라인을 따라 취해진 부분 단면도.
도 19의 A는 도 18의 어레이 기판의 평면도이고, 도 19의 B는 도 19의 A의 부분확대도.
발명의 분야
본 발명은 비접촉 방법에 의해 형성된 배향막을 포함하는 액정 디스플레이(LCD) 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 각 배향막의 에지부의 외곽 형상과 막 두께의 정밀도가 향상된 LCD 장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
일반적으로, LCD 장치에 있어서, 액정층은 스위칭 소자를 포함하는 기판과 이 기판에 대향하는 다른 기판 사이에 삽입되며, 이 액정층과 상기 기판들 사이의 계면에 배향막이 각각 마련된다. 배향막에 대해 러빙과 같은 배향 처리를 시행함으로써, 기판 근처의 액정층 내의 액정 분자는 배향막에 따라 단일 방향으로 각각 정렬될 수 있다.
배향막 제조 방법으로서, 인쇄에 의한 제조 방법이 알려져 있다. 배향막이 인쇄되는 경우, 제조 장치로부터의 외부 기판이 배향막에 부착되는 것을 방지하기 위해 잉크젯과 같은 비접촉식의 배향막 인쇄 방법이 제안되었다. 이 비접촉시의 배향막 인쇄 방법에 있어서, 배향막 재료는 아주 작은 방울로서 기판 위의 먼 위치로부터 동일한 간격으로 기판 상에 배출된다. 기판 상에 방출되는 배향막 재료의 방울은 자중에 의해 평평하게 되면서 액체처럼 확산하여, 균일한 막두께를 갖는 배향막이 형성될 것으로 예상된다.
그러나, 실제에 있어서는, 인쇄 영역의 가장 바깥 둘레에 방출되는 배향막 재료의 방울은 인쇄 영역의 바깥 둘레를 향한 방향으로도 액체처럼 확산하여, 막두께는 인쇄 영역의 바깥 둘레에서 균일한 두께가 되기 어렵게 된다. 또한, 기판 상에 방출되는 배향막 재료의 방울이 배선과 같은 패턴을 따라 액체처럼 확산하기 때문에, 인쇄 에지 부분에서의 막 두께와 외곽 형상의 제어가 열악하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 대표적인 특징은, 기판과 접촉하지 않는 인쇄 방법에 의해 배향막을 형성할 때 각 배향막의 에지 부분의 패턴화의 정확성을 향상시킬 수 있는 LCD 장치 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 대표적인 특징은 이러한 제조 방법에 의해 제조된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 대표적인 특징은, 마찬가지의 방식으로 배향막을 형성할 때 막 두께가 아주 균일한 배향막을 형성할 수 있는 LCD 장치 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 대표적인 특징은 이러한 방법에 의해 제조된 LCD 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치는: 디스플레이 영역과 디스플레이 영역 둘레의 주변 영역을 각각 포함하는 한 쌍의 기판과; 상기 기판 사이에 끼인 액정층과; 상기 한 쌍의 기판의 주변 영역 사이에 마련되며, 상기 액정층을 밀봉하는 밀봉 부재와; 상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 중 한 기판의 표면 사이와, 상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 중 나머지 한 기판의 표면 사이에 마련되는 배향막; 및 상기 밀봉 부재와 상기 디스플레이 영역 사이에 마련되며, 상기 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출(repelling)하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴을 포함한다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각은 상기 디스플레이 영역과 상기 밀봉 부재 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역으로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역 각각은 상기 배향막 재료에 대해 발수성을 갖는 영역으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 구조로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 대응하는 대향 기판과 접촉하며, 상기 기판을 지지하여 셀 갭을 유지하는 기둥 형상의 바디로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 상기 구조 각각은 오목 구조와 볼록 구조의 적어도 하나를 반복하는 패턴의 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 상기 반복된 오목 구조 또는 상기 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 폭은 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치 제조 방법은, 디스플레이 영역과 디스플레이 영역 둘레의 주변 영역을 각각 포함하는 한 쌍의 기판과; 상기 기판 사이에 끼인 액정층과; 및, 상기 한 쌍의 기판의 주변 영역 사이에 마련되며, 상기 액정층을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법으로서, 상기 제조 방법은: 상기 한 쌍의 기판의 각각의 디스플레이 영역 외부에, 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴을 형성하는 단계와; 비접촉식의 인쇄법에 의해 상기 한 쌍의 기판의 디스플레이 영역 상에 배향막을 각각 형성하는 단계; 및 상기 한 쌍의 기판을 상기 밀봉 부재로 결합하고 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 액정층을 끼우는 단계를 포함한다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역으로 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 상기 영역은 상기 배향막 인쇄의 확산을 억제하는 발수성을 갖는 영역으로 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 구조로 각각 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 상기 구조는 상기 배향막 인쇄의 확산을 억제하는 오목 구조 또는 볼록 구조를 포함하는 영역으로 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 상기 오목 구조 또는 상기 볼록 구조의 함몰부 각각의 폭은 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것이 바람직하다.
상기 배향막의 인쇄의 확산을 억제하는 오목 구조 또는 볼록 구조를 포함하는 상기 영역은 포토리소그래피법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 비접촉식의 유기물 인쇄법에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 대응하는 디스플레이 영역을 둘러싸며, 상기 한 쌍의 기판을 지지하여 셀 갭을 유지하는 기둥 형상의 바디로 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기 기둥 형상의 바디는 칼라 필터층을 퇴적하는 것에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 비접촉식의 인쇄법은 잉크젯 인쇄법에 기초하는 것이 바람직하다.
상기 잉크젯 인쇄법은 압전 소자를 이용하는 것에 의해 상기 배향막 재료의 방울이 방출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 잉크젯 인쇄법은 히터를 제어하는 것에 의해 상기 배향막 재료의 방울이 방출되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 비접촉식 인쇄법은 디스펜스 인쇄법에 기초하는 것이 바람직하다.
본 발명의 이들 및 다른 목적과 이점 및 세세한 설명은 첨부된 도면과 연계한 하기의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
양호한 실시예의 상세한 설명
양호한 실시예를 설명하기 이전에, 첨부된 도면과 연계하여 종래 기술을 설명한다.
먼저, 제 1의 종래 기술을 설명한다. 도 16을 참조하면, LCD 장치(1c)는 제 1의 기판으로서의 어레이 기판(10c), 제 2의 기판으로서의 칼라 필터 기판(20c), 이들 제 1 및 제 2의 기판을 결합하는 밀봉 부재(50), 및 제 1 및 제 2의 기판 사이에 삽입된 액정층(30)을 포함한다. 배향막은 각 기판의 표면상에 마련되고, 이들 표면은 액정층(30)과 접촉한다. 어레이 기판(10c)은, 기판(11) 상에, 스위칭 소자로서의 박막 트랜지스터(TFT; 12), 및 디스플레이 영역으로서 기능하는 픽셀 전극 및 다른 전극을 구비하고, 상기 픽셀 전극과 다른 전극은 스위칭 소자에 연결된다. 어레이 기판(10c)은 이들 소자가 상부에 마련된 기판의 상면에 배향막(40)을 구비한다. 칼라 필터 기판(20c)은 기판(21) 상에 블랙 매트릭스(70)와 칼라 필터(80)를 구비한다. 칼라 필터 기판(20c)은 블랙 매트릭스(70)와 칼라 필터(80) 상에 배향막(40a)을 구비한다. 또한, 배향막(40 및 40a)은 비접촉 인쇄법에 의해 각 기판 위 로부터 배향막 재료를 방출하고 그것을 베이킹 처리하는 것에 의해 퇴적된다.
제 1의 종래 기술에 있어서, 배향막(40 및 40a)은 도 17의 A 내지 D의 단계 순서에서 단면도로 도시한 바와 같이 형성된다. 먼저, 도 17의 A에 도시한 바와 같이, 배향막 재료의 방울(41)이 기판(11) 상의 디스플레이 영역(90)에 방출된다. 이 배향막 재료의 방울(41)은, 도 17의 B 및 C에 도시한 바와 같이, 디스플레이 영역(90)의 주변부를 향한 방향으로 액체처럼 확산하고 동시에 자중에 의해 점차 평평하게 된다. 그 다음, 도 17의 D에 도시한 바와 같이, 제 1의 배향막(40)이 형성된다. 그러나, 이 경우, 배향막(40)의 에지 부분은 그 막 두께가 얇은 영역(44)으로 된다. 따라서, 배향막(40)의 막 두께가 균일하게 되지 않는다는 문제점이 있다.
또한, 배향막이 배선과 같이 길고 좁은 그루브 상으로 인쇄되면, 인쇄된 배향막 재료는 그루브를 따라 액체처럼 확산한다. 따라서, 이 경우에 있어서도, 각 배향막의 에지 부분에서 배향막 재료가 액체처럼 확산하여 막 두께가 불균일하게 된다든지 또는 폭이 변화하는 문제점을 유발하게 된다. 이 때문에, 배선 패턴이 형성되는 디스플레이 영역의 주변에서 각 배향막의 에지 부분의 막 두께와 외곽 형상을 제어하는 것은 아주 어렵다. 배향막이 배향막 에지에서 배선을 따라 패널의 주변을 향한 방향으로 연장하는 경우, 배향막의 일부는 밀봉 위치 아래에 형성된다. 이것은 LCD 장치의 신뢰성을 저하시킨다. 상기 문제점을 해결하기 위해서, 디스플레이 영역과 밀봉재 사이의 공간이 넓어질 필요가 있지만, 이렇게 하면 LCD 장치의 베젤이 넓어지게 된다.
또한, 비접촉식의 배향막 인쇄법에 의해 형성된 배향막의 경우, 막 두께의 균일성을 제어하기 어렵다는 문제점도 있다. 기판 상에 인쇄되는 니스(varnish)와 같은 수지가 자중에 의해 퍼지기 때문에, 수지는 인쇄 영역의 중앙부에서 두껍게 되고 주변부에서 얇아진다. 이 때문에, 일시적으로 건조한 후에 용매를 증발시킨 후의 배향막의 막 두께는 중앙에서 두꺼워지고 주변부에서 얇아진다. 막 두께가 상이한 배향막을 사용하여 LCD 장치를 조립하는 경우, 평면 내의 액정의 배향은 불균일하게 되고, 이것에 의해 디스플레이 품질이나 신뢰성이 저하하게 된다.
다음에, 제 2의 종래 기술을 설명한다. 제 2의 종래 기술로서, 일본 특개평 제2001-330837호에서 제안된 LCD 장치가 있다. 도 18의 A 및 B에 도시된 바와 같이, 이 LCD 장치(1d)는 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d)을 이들 사이에 삽입된 밀봉 부재(50a)를 통해 서로 결합하고, 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d) 사이에 액정 재료를 채워 액정층(30)을 형성하는 것에 의해 구성된다. 어레이 기판(10d) 상에는, 다수의 게이트 라인(112)과 다수의 드레인 라인(113)이 매트릭스 형상으로 배치된다. 픽셀 전극, 게이트 라인(112) 및 드레인 라인(113)이 게이트 라인(112)과 드레인 라인(113)의 각 교차점에 배치된 스위칭 소자(도시되지 않음)를 통해 접속되어, 디스플레이 영역이 구성된다. 또한, 게이트 라인 구동 회로(도시되지 않음) 및 드레인 라인 구동 회로(도시되지 않음)는 게이트 라인(112)과 드레인 라인(113)에 각각 연결된다. 또한, 이와 같이 형성된 픽셀 전극, 스위칭 소자, 게이트 라인(112) 및 드레인 라인(113) 상에 배향막(40)이 형성된다.
또한, 도 19의 B에 도시된 바와 같이, 여러 개의 요철 패턴(100)이 어레이 기판(10d)의 주변 영역에 형성된다. 이들 요철 패턴(100)은 외부 요철 패턴(101) 과, 중간 요철 패턴(103) 및 내부 요철 패턴(102)으로 구성된다. 외부 요철 패턴(101)과 내부 요철 패턴(102)은 어레이 기판(10d)의 주변 영역에서 밀봉 부재(50a)의 패턴의 외부 및 내부를 따라 각각 프레임 형상으로 형성된다. 여기서, 외부 요철 패턴(101)과 내부 요철 패턴(102)은 액정 주입 구멍(105)을 제외한 주변 영역에 형성된다. 또한, 외부 요철 패턴(101)과 내부 요철 패턴(102) 사이의 어레이 기판(10d) 상에, 내부 요철 패턴(102)과 외부 요철 패턴(101)의 형상과 거의 동일한 형상의 중간 요철 패턴(103)이 액정 주입 구멍(105)을 제외한 주변 영역에 유사하게 형성된다.
이들 요철 패턴(100)은 코팅막으로서 강한 실리카막 또는 질화실리콘막으로 이루어진다. 또한, 칼라 모자이크 필터와 공통 전극이 칼라 필터 기판(20d) 상에 형성되고, 그 위에 배향막(40a)이 형성된다. 그 다음, 어레이 기판(10)과 칼라 필터 기판(20d) 상에 각각 형성된 배향막(40 및 40a)에 대해 배향 처리가 수행된다. 그 후, 배향막(40 및 40a)을 서로 대향시켜 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d)이 서로 대향하도록 정렬한다. 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d)은 프레임 형상으로 도포된 밀봉 부재(50a)를 사용하는 것에 의해 서로 소정의 갭을 두고 결합된다. 또한, 액정 주입 구멍(105)으로부터 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d) 사이에 액정이 주입되고, 액정은 밀봉 부재에 의해 밀봉된다.
제 2의 종래 기술은, 밀봉 부재(50a)가 도포되는 어레이 기판(10d)의 주변 영역에 요철 패턴(100)을 형성하는 것에 의해, 밀봉 부재(50a)가 확산되는 것을 방지한다. 외부 요철 패턴(101)과 내부 요철 패턴(102)에 의해, 밀봉 부재(50a)가 확 산되는 범위가 제어될 수 있으며, 밀봉 폭이 소정의 폭으로 설정될 수 있다. 또한, 외부 요철 패턴(101), 내부 요철 패턴(102) 및 중간 요철 패턴(103)에 대해, 그 폭과 높이는 각각 1㎛로 설정된다. 내부 요철 패턴(102)과 외부 요철 패턴(101) 사이의 공간은 0.05㎜로 설정된다. 또한, 중간 요철 패턴(103)과 밀봉 부재(50a)는 함께 기판(10d 및 20d)의 쌍을 지지하는 스페이서로서 기능한다.
도포되는 밀봉 부재가 기판 상의 위치에 따라 변하지만, 어레이 기판(10d)과 칼라 필터 기판(20d)이 밀봉 부착 공정에서 이들 사이에 삽입된 밀봉 부재(50a)를 통해 가압 결합되는 경우에도, 밀봉 부재의 밀봉 폭은 내부 요철 패턴과 외부 요철 패턴을 형성하는 것에 의해 소정의 폭 내로 설정될 수 있다.
즉, 제 2의 종래 기술은, 전극과 배향막이 형성되는 LCD 장치에 있어서, 내부 요철 패턴(102)과 외부 요철 패턴(101)이 밀봉 부재(50a)를 둘러싸도록 형성되고, 한 쌍의 기판 중 하나의 기판 상에 형성된 디스플레이 영역(90a)을 둘러싸도록 내부 요철 패턴(102)이 형성되는 것을 설명한다. 제 2의 종래 기술에 있어서, 요철 패턴(101 및 102)은 밀봉 부재(50)가 흘러나가는 것을 방지하기 위해 마련되고, 이 요철 패턴(102)은 배향막(40 및 40a)과 밀봉 부재(50) 사이에 존재하는 것으로 생각된다. 그러나, 이들 요철 패턴(101 및 102)이 밀봉 부재(50)에 반(反)하여, 밀봉 부재(50)가 흘러나가는 것을 방지하기 위한 것이기 때문에, 이들은 배향막(40 및 40a)이 형성된 후 형성되며, 배향막(40 및 40a)은 고려되지 않는다. 따라서, 배향막을 균일한 막 두께로 형성하는 등에 관해서는 고려하지 않고 있다.
다음에, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 설명한다. 도 1을 참조 하면, LCD 장치(1)는 제 1의 기판으로서의 어레이 기판(10), 제 2의 기판으로서의 칼라 필터(20), 제 1의 기판과 제 2의 기판을 결합하는 밀봉 부재(50), 및 제 1 및 제 2의 기판 사이에 삽입된 액정층(30)을 포함한다. 배향막(40 및 40a)은 각 기판의 표면 상에 마련되고, 이들 표면은 액정층(30)과 접촉한다.
이 실시예는 각 기판상의 디스플레이 영역과 밀봉 부재(50) 사이에, 배향막(40 및 40a)을 형성하는 배향막 재료를 축출할 수 있는(repelling) 부재로 이루어진 인쇄 위치 제어 패턴(60)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 어레이 기판(10)은, 기판(11) 상에, 스위칭 소자로서의 TFT(12), 및 디스플레이 영역으로서 기능하는 픽셀 전극과 다른 전극을 구비하고, 픽셀 전극과 다른 전극은 스위칭 소자를 통해 연결된다. 어레이 기판(10)은 이들 소자가 상부에 마련된 기판(11)의 상부에 배향막(40)을 구비한다. 칼라 필터 기판(20)은 기판(21) 상에 블랙 매트릭스(70)와 칼라 필터(80)를 구비한다. 칼라 필터 기판(20)은 블랙 매트릭스(70)와 칼라 필터(80) 상에 배향막(40a)을 구비한다. 또한, 배향막(40 및 40a)은 비접촉 인쇄법에 의해 각 기판 위에서 배향막 재료를 방출하고 그것을 베이킹 처리하는 것에 의해 퇴적된다.
상기와 같이 LCD 장치를 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 도 2의 단계 S1에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(10) 상에 소자와 픽셀 전극을 형성하고, 계속해서 칼라 필터 기판(20) 상에 블랙 매트릭스층과 칼라 필터층을 형성한다. 동시에, 칼라 필터 기판(20)과 어레이 기판(10) 상의 디스플레이 영역과 밀봉 부재(50) 사이에 방울(droplets)의 액체와 같은 확산을 제어하기 위한 인쇄 위치 제어 패턴(60) 이 형성되고, 상기 방울은 배향막 재료로 이루어지고 각 기판의 위에서 방출된다.
인쇄 위치 제어 패턴(60) 각각은 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역 또는 구조로서 형성된다. 일반적으로, 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역은, 하기에 설명하는 제 1의 실시예의 경우에서와 같이, 낮은 표면 에너지 처리(low surface energy treatment)가 수행된 영역이다. 또한, 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 구조는, 하기에 상술되는 제 2 및 제 3의 실시예의 경우에서와 같이, 적어도 오목한 구조 또는 볼록한 구조가 형성된 구조이다.
다음에, 단계 S2에서와 같이, 비접촉식의 배향막 인쇄법에 의해 각 기판(10 및 20) 상에 배향막이 형성된다. 계속해서, 단계 S3에서와 같이, 공지의 방법에 의해 배향막에 대해 러빙 처리가 수행된다. 이 러빙 처리 이후의 공정은 종래의 기술에 기초할 수 있다. 즉, 단계 S4에서 밀봉 부재(50)가 형성되고, 단계 S5에서 각 기판(10 및 20)이 결합되며, 단계 S6에서 액정 주입 구멍을 통해 액정이 주입되어 액정층(30)을 형성한다. 또한, 단계 S7에서 상기 주입 구멍이 밀봉되어 액정 패널을 형성하고, 단계 S8에서 액정 패널에 이방성 처리를 수행하여 액정 패널을 완성한다.
이 실시예에 있어서, 배향막(40 및 40a)의 액체와 같은 확산을 제어하기 위한 인쇄 위치 제어 패턴(60)이 밀봉 부재(50)와 각 기판(10 및 20) 상의 각 디스플레이 영역 사이에 형성된다. 그 다음, 배향막 재료는, 비접촉식의 인쇄법에 의해 디스플레이 영역, 즉, 인쇄 위치 제어 패턴(60) 내부에 인쇄된다. 이 인쇄된 배향막 재료는 디스플레이 영역의 주변을 향한 방향으로 액체처럼 확산하고, 동시에 자 중에 의해 평평하게 되며, 결국에는, 액체와 같은 확산이 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해 제어된다. 각각의 인쇄 위치 제어 패턴(60)을 통해 배향막이 형성된 영역을 임의로 제어하는 것이 가능하기 때문에, 제품의 표면적과 막 두께에 대응하는 양의 배향막 재료를 인쇄하는 것에 의해, 디스플레이 영역의 중앙과 디스플레이 영역의 에지 부분 사이에 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 실시예의 구성을 통해 배향막 재료의 액체와 같은 확산을 제어할 수 있기 때문에, 배향막의 에지 부분의 패턴화가 상당히 용이해진다. 또한, 대향하는 기판을 결합하기 위한 밀봉 부재와 디스플레이 영역 사이의 간격을 줄일 수 있으며, 폭이 좁은 프레임으로 구성되는 LCD 장치를 제조할 수 있다. 또한, 배향막의 패턴화 정밀도가 향상되는 결과로서, 디스플레이 불균일성이 없어져서, LCD 장치의 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
(제 1의 실시예)
본 발명의 제 1의 실시예에 있어서, 인쇄 위치 제어 패턴(60) 각각은 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는 영역으로서, 즉, 낮은 표면 에너지 처리가 수행되고 배향막 재료에 대해 발수성(water repellency)이 높은 영역으로서 형성된다.
도 4를 참조하여, 본 실시예의 배향막을 인쇄하기 위한 배향막 인쇄 장치를 설명한다. 배향막 인쇄 장치(410)는 배향막 재료(411)를 저장하는 탱크(413)와, 기판(11) 상으로 배향막 재료(411)를 방출하기 위한 인쇄 헤드(414), 및 기판(11)을 상부에 위치시키는 스테이지(416)를 포함한다. 인쇄 헤드(414)에는, 배향막 재료(411)의 탱크(413)로부터의 배향막 재료(411)가 공급 튜브를 통해 충전된다. 인 쇄 헤드(414)에는, 동일한 간격으로 배향막 재료(411)를 방출하기 위한 노즐이 배치되고, 각 노즐은 제어 유닛(도시하지 않음)으로부터의 신호에 응답하여 배향막 재료를 임의적으로 방출하기 위한 기구를 갖는다.
배향막의 인쇄 공정에 있어서, 도 3의 A에 도시된 바와 같이, 먼저, TFT와 인쇄 위치 제어 패턴(60)이 어레이 기판 상에 형성된다. 낮은 표면 에너지 처리가 시행된 인쇄 위치 제어 패턴(60), 칼라 필터(80) 및 블랙 매트릭스(70)는 칼라 필터 기판 상에 형성된다. 낮은 표면 에너지 처리가 수행된 영역에서, 표면 에너지는 낮기 때문에, 그 상의 액체(즉, 본 발명에서는 배향막 재료)는 쉽게 축출된다. 예를 들면, 플루오르 코팅은 표면 에너지를 낮추는 코팅이다. 이와 같은 낮은 표면 에너징 처리에 의해 인쇄 위치 제어 패턴(60)을 형성하는 방법으로서, 예를 들면, 기판의 표면 상에 발수 처리 재료(water-repellent treatment material)를 선택적으로 도포하고, 용매를 증발시켜 발수 처리 재료를 기판의 표면 상에 고정시키는 방법을 생각할 수 있다. 발수 처리 재료는, 배향막 재료를 쉽게 축출할 수 있는, 일반적인 플루오르 수지, 탄화수소 수지 또는 실리콘 수지를 알코올 용매에 용해시키는 것에 의해 얻어지는 용매와 같은 재료인 것이 바람직하다. 다음에, 도 3의 B에 도시된 바와 같이, 배향막 인쇄 장치(410)의 인쇄 헤드(414)가 스테이지(416) 상에 놓여진 기판 위의 위치로부터 각 기판(11 및 21)을 스캔하고, 인쇄 헤드(414)로부터 배향막 재료(411)의 방울(41)을 각 기판(11 및 21) 위로 방출하여, 인쇄를 수행한다. 도 3의 C에 도시된 바와 같이, 각 기판(11 및 21) 상에 인쇄된 배향막 재료(411)는 배향막 재료의 자중에 의해 확산되어, 배향막 재료를 평평하게 한다. 여기서, 인쇄 제어 패턴(60)이 형성된 영역에서, 배향막 재료의 액체와 같은 확산은 억제된다. 따라서, 도 3의 C에 도시된 바와 같이, 배향막 재료의 임의의 패턴을 형성할 수 있다. 그 후, 도 3의 D에 도시된 바와 같이, 배향막 재료가 인쇄된 기판을 베이킹 처리하는 것에 의해, 배향막(40 및 40a)이 형성될 수 있다.
다음으로, 인쇄된 배향막 재료의 외관, 인쇄 헤드(414)의 노즐의 배치, 인쇄 직후의 배향막 재료(411)의 외관, 및 배향막이 인쇄되고 액체와 같이 확산된 상태 등을 설명한다. 도 5의 A를 참조하면, 인쇄 헤드(414)에, 선택된 간격(노즐 피치(415))으로 배향막 재료를 방출하기 위한 노즐(422)이 형성된다. 도 5의 B는, 선정된 속도로 기판(11)의 한 에지에서 다른 에지로 기판(11)을 스캔하고, 계속해서 헤드(414)의 위치를 시프트한 후 기판(11)을 스캔하는 것에 의해, 인쇄 헤드(414)가 인쇄를 완료한 직후의 상태를 도시한다.
도 5의 A 내지 C로부터 명확한 바와 같이, 인쇄된 배향막 재료의 방울(41)은 스캔 속도와 노즐 피치(415)에 대응하는 간격으로 기판 상에 배치된다. 도 5의 C에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 떨어진 배향막 재료의 방울(41)은 즉각적으로 액체처럼 확산되어 서로 중첩되어 평평하게 된다. 여기서, 디스플레이 영역(90)의 주변부에 떨어진 배향막 재료의 방울(41)에 관해서는, 액체처럼 확산하는 영역(42, 43)이 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해 억제되고, 배향막(40)의 에지부가 제어된다.
다음에, 기판의 전면에 인쇄된 배향막 재료의 막 두께의 상태 변화를 설명한다. 도 6의 A에 도시된 바와 같이, 배향막 재료의 인쇄된 방울(41)은 기판(11) 상 의 디스플레이 영역(90)에 도포된다. 여기서, 기판(11) 상의 디스플레이 영역(90) 주변에는 인쇄 위치 제어 패턴(60)이 마련된다. 도 6의 B에 도시된 바와 같이, 배향막 재료의 방울(41)은 자중에 의해 평평하게 되면서 디스플레이 영역(90)의 주변부를 향한 방향으로 액체처럼 확산하여, 결국에는 인쇄 위치 제어 패턴(60)으로 액체처럼 확산하고, 도 6의 C에 도시하는 바와 같이 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해 제어된다. 따라서, 도 6의 D에 도시된 바와 같이, 배향막(40)의 막 두께가 얇은 영역(44)의 폭을 좁게 하는 것이 가능하다.
다음에, 배향막의 비접촉식 인쇄를 수행하는 배향막 인쇄 장치(410)의 인쇄 헤드를 설명한다. 배향막의 비접촉식 인쇄를 수행하기 위한 인쇄 헤드 기술로서 잉크젯법이 사용되는 경우에 있어서, 잉크젯 헤드는, 도 7에 도시된 바와 같이, 압전 소자(421)를 사용하는 헤드의 한 표면에 다수의 미세 노즐(422)을 구비한다. 각 노즐(422)의 직경은 약 100㎛이다. 전압에 의해 진동하는 압전 소자(421)는 노즐(422)에 각각 배치된다. 도 7의 B에 도시된 바와 같이, 압전 소자(421)에 전압이 인가되면, 압전 소자(421)는 변형되고, 인쇄를 위한 액체인 배향막 재료(411)는 가압되어, 배향막 재료의 방울(410이 도 7의 C에 도시된 바와 같이 방출된다.
본 실시예에 있어서, 이 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해 배향막(40)이 형성되는 영역을 임의적으로 제어할 수 있기 때문에, 제품의 표면적과 막 두께에 대응하는 양의 배향막 재료를 인쇄하는 것에 의해, 디스플레이 영역의 에지 부분과 디스플레이 영역의 중앙부 사이에서 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 비접촉식의 배향막 인쇄 방법에 의해 배향 막이 형성되는 경우, 배향막의 주변부의 에지부를 제어하는 것이 가능하고, 막 두께의 균일성을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 도 6의 D에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역(90)과 인쇄 위치 제어 패턴(60) 사이에서, 배향막(40)의 막 두께가 얇은 영역의 폭을 좁게 하는 것이 가능하다. 이 때문에, 폭이 좁은 프레임을 갖는 LCD 장치를 실현할 수 있게 된다.
(제 2의 실시예)
본 실시예는, 각 기판 상의 각 디스플레이 영역과 밀봉 부재(50) 사이에, 배향막(40 및 40a)을 형성하는 배향막 재료를 축출할 수 있는 오목 구조 또는 볼록 구조(61)로 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이 LCD 장치(1a)는 제 1의 기판으로서의 어레이 기판(10a), 제 2의 기판으로서의 칼라 필터 기판(20a), 제 1 및 제 2의 기판을 결합하는 밀봉 부재(50), 및 제 1 및 제 2의 기판 사이에 삽입되는 액정층(30)을 포함한다. 배향막(40 및 40a)은 각 기판의 표면 상에 마련되고, 이들 표면은 액정층(30)과 접촉한다.
본 실시예의 인쇄 위치 제어 패턴에 관해서는, 적어도 오목 구조 또는 볼록 구조(61)가 포토리소그래피법에 의해 형성된다. 또한, 배향막(40 및 40a)은 비접촉 인쇄법에 의해 각 기판의 위에서부터 배향막 재료를 방출하여 베이킹 처리하는 것에 의해 퇴적된다.
본 실시예의 제조 공정을 설명한다. 도 9의 A에 도시된 바와 같이, 먼저, 배선층(13), 스위칭 소자(12) 및 픽셀 전극이 어레이 기판 상에 형성된다. 스위칭 소자로서는, TFT가 선호되지만, MIM(Metal Insulator Metal) 소자와 같은 다른 소자 가 사용될 수도 있다. 스위칭 소자(12)로서 TFT가 사용되는 경우, 배선층(13)은 게이트 전극과 소스 전극을 포함한다. 또한, 게이트 전극과 데이터 전극을 형성하기 위해서, 도 9의 A에 도시된 바와 같이 기판(11) 상에 금속막이 퇴적된다.
다음에, 도 9의 B에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역과 함께 배선 패턴 영역과 밀봉재가 도포된 영역 사이에 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 오목 구조 또는 볼록 구조를 형성하기 위해, 포토레지스트가 기판에 도포되고, 임의의 포토레지스트 패턴(14)으로 노광 및 현상된다. 그 후, 도 9의 C에 도시된 바와 같이, 마스크로서 이 포토레지스트 패턴(14)을 사용하여 에칭하는 것에 의해, 오목 구조 또는 볼록 구조를 갖는 인쇄 위치 제어 패턴(61)이 배선 패턴과 동시에 형성된다. 여기서, 인쇄 위치 제어 패턴을 형성하기 위한 재료에 있어서는, 금속막뿐만 아니라 도전막, 절연막 및 유기막에 대해서도 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 배선 패턴, 콘택트홀 등과 함께 인쇄 위치 제어 패턴을 형성할 수 있기 때문에, 신규의 제조 공정의 추가 없이 종래의 공정과 동일한 방식으로 인쇄 위치 제어 패턴을 형성할 수 있다.
계속해서, 도 9의 D에 도시된 바와 같이, 비접촉식의 배향막 인쇄법을 사용하는 것에 의해 제 1의 기판에 배향막 재료를 인쇄한다. 인쇄된 배향막 재료는 인쇄 직후 인쇄 위치 제어 패턴(61) 이외의 부분에서 액체처럼 확산하기 시작한다. 그 후, 건조 공정과 베이칭 처리가 수행되어 소정의 막 두께의 배향막(40 및 40a)을 형성한다. 여기서, 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 목적은 오목 구조 또는 볼록 구조(를 형성하기 위한 것으로, 에칭량은 배선을 형성하기 위한 에칭량과 동일하지 않을 것이다.
다음에, 칼라 필터를 포함하는 제 2의 기판(20a)의 제조 방법을 설명한다. 도 9의 A에 도시된 바와 같이, 픽셀 사이에 형성된 블랙 매트릭스층(71)은 공지의 방법에 의해 수지와 금속층으로 형성된다. 제 1의 기판(10a)의 경우에서와 같이, 형성된 블랙 매트릭스층(71)에 도 9의 B와 같이 포토레지스트가 도포되고, 임의의 포토레지스트 패턴(14)으로 노광 및 현상된다. 인쇄 위치 제어 패턴(61) 상에는, 미세한 요철 구조가 형성되도록 패턴이 형성된다. 그 다음, 도 9의 C에 도시된 바와 같이, 마스크로서 이 포토레지스트 패턴(14)을 사용하여 에칭하는 것에 의해, 미세한 요철 구조로 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴과 블랙 매트릭스층(71)이 형성된다. 그 다음, 제 2의 기판(21) 상에, 염료 또는 안료로 이루어진 칼라 필터층이 공지의 방법에 의해 형성되어, ITO 전극을 형성한다. 여기서, 미세한 오목 구조 또는 미세한 볼록 구조를 형성하기 위한 재료에 있어서는, 블랙 매트릭스층(71)에 사용되는 재료뿐만 아니라 칼라 필터 재료와 다른 재료에 있어서도 동일한 효과가 얻어진다.
계속해서, 도 9의 D에 도시된 바와 같이, 비접촉식의 배향막 인쇄법을 사용하는 것에 의해 제 2의 기판(20a)에 배향막 재료가 인쇄된다. 인쇄된 배향막 재료는 인쇄 직후 인쇄 위치 제어 패턴(61) 이외의 영역에서 액체처럼 확산하기 시작한다. 그 다음, 건조 및 베이킹 처리가 수행되어 소정의 막 두께를 갖는 배향막(40 및 40a)이 형성된다. 여기서, 제 1 및 제 2의 기판은 기판 사이에 전압이 인가되는 수직 전계 제어 시스템의 액정 모드용으로 사용되는 형식이나 또는 기판에 평행한 방향으로 전압이 인가되는 수평 전계 제어 시스템의 액정 모드용으로 사용되는 형식일 수 있다.
이와 같이 형성된 제 1 및 제 2의 기판에 있어서는, 러빙 처리 등과 같은 배향 처리가 배향막(40 및 40a)에 대해 수행되고, 그 다음 기판을 결합하여 LCD 장치를 형성한다. 배향 처리 이후의 제조 방법에 대해서는, 공지의 방법이 사용되기 때문에, 그 설명은 생략한다.
다음으로, 미세한 오목 구조 또는 미세한 볼록 구조를 포함하는 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 동작 원리를 설명한다. 도 10의 A는 미세한 오목 구조 또는 미세한 볼록 구조가 상부에 형성된 기판(11) 상에 배향막 재료의 방울(41)이 떨어진 상태를 도시하는 측면도이다. 도 10의 B는 편평한 기판 상에 배향막 재료의 방울(41)이 떨어진 상태를 도시하는 측면도이다. 도 10의 A를 참조하면, 기판(11) 상에는, 떨어진 배향막 재료의 방울(41)보다 더 작은 오목 구조 또는 볼록 구조(61)가 형성되어 있다. 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 효과를 얻기 위해서, 각 오목부의 함몰 폭은 감소되어야만 한다. 각 오목부의 함물 폭이 감소되면, 기판에 인쇄된 방울(41)과 기판 사이에 공기 계면(air interface; 419)이 형성되어, 방울(41)이 쉽게 축출될 수 있고, 그 결과 방울(41)의 액체와 같은 확산을 제어할 수 있게 된다.
인쇄 헤드로부터 방출되는 방울(41)의 직경은 대략 50㎛ 내지 100㎛이다. 기판에 떨어진 방울(41)이 액체처럼 확산할 때의 방울(41)의 직경은 대략 1㎜이다. 기판에 떨어진 방울(41)과 기판 사이에 공기 계면을 형성하기 위해서, 각 오목부의 함몰 폭은 50㎛ 이하가 되어야만 한다. 또한, 방울이 접촉하는 공기 계면의 표면적 을 확대하기 위해서, 오목부가 형성된 영역이 확대되어야만 한다. 특히, 인쇄 위치 제어의 중요한 효과는 각 인쇄 위치 제어 패턴(61)에 대한 오목부의 면적 비율을 1/2 이상으로 설정함으로써 얻어졌다.
또한, 오목 구조 또는 볼록 구조의 인쇄 위치 제어 패턴(61)의 함몰 깊이에 관해서, 본 발명가는 인쇄 실험을 수행하는 것에 의해 검증을 수행하였다. 그 결과, 하기의 표 1에 도시된 데이타가 얻어졌다. 이 표는 제 2의 실시예에 따른 배향막의 에지부의 제어성과 오목부 또는 볼록부의 함몰 깊이게 관한 것이다.
오목부 또는 볼록부의 함몰 깊이(㎚) 배향막의 에지부의 제어성
0 X
50 △
100 O
150 O
200 O
표 1의 결과로부터, 배향막이 비접촉식 배향막 인쇄법을 사용하여 인쇄는 경우, 배향막의 에지부의 제어성은 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰 깊이를 50㎚ 이상으로 설정하는 것에 의해 향상되며, 100㎚ 이상으로 설정하는 경우 상당히 향상되는 것을 알 수 있다. 배향막 재료의 인쇄 위치 제어성을 향상시키기 위해서, 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰 깊이는 50㎚ 이상으로 설정될 필요가 있으며, 100㎚ 이상이 바람직하다.
여기서, 인쇄 위치 제어 패턴(61)에 형성된 미세 오목 구조 또는 미세 볼록 구조는 도 11의 A 및 B에 도시된 바와 같이 매트릭스 형상으로 형성된 오목 구조 또는 볼록 구조의 인쇄 위치 제어 패턴(61a)일 수 있다. 또한, 도 12의 A 및 B에 도시된 바와 같이, 델타 배치 또는 엇갈린 형태의 배치로 형성된 오목 구조 또는 볼록 구조의 인쇄 위치 제어 패턴(61b)이 사용될 수도 있다. 또한, 임의적으로 배치된 인쇄 위치 제어 패턴이 사용될 수도 있다. 또한, 인쇄 위치 제어 패턴에 형성되는 오목 구조 또는 볼록 구조의 형상은, 도 13의 A 내지 C에 도시된 바와 같이, 사각형, 원, 6각형과 같은 다각형일 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 오목 구조 또는 볼록 구조로 나타나는 인쇄 위치 제어 패턴(61)에 의해, 배향막(40 및 40a)이 형성되는 영역을 임의적으로 제어할 수 있다. 따라서, 제품의 표면적과 막 두께에 대응하는 양의 배향막 재료를 인쇄하는 것에 의해, 디스플레이 영역의 에지부와 디스플레이 영역의 중앙부 사이에 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 있다. 이렇게 하여, 비접촉식의 배향막 인쇄법에 의해 각 기판에 대해 배향막을 형성하는 경우에, 본 실시예는 각 배향막의 에지부를 제어할 수 있고 막 두께의 균일성을 제어할 수 있다. 또한, 기판 상에 배선 패턴과 같은 소자의 형성과 동시에 오목 구조 또는 볼록 구조(61)를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 신규의 제조 공정을 추가하지 않고도 디스플레이 영역의 에지부와 디스플레이 영역의 중앙부 사이에 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 잇고, 각 배향막의 에지부를 제어할 수 있게 된다.
(제 3의 실시예)
다음에, 도 14를 참조하여 본 발명의 제 3의 실시예를 설명한다. 본 실시예는, 각 기판 상의 각 디스플레이 영역과 밀봉 부재(50) 사이에, 각 기판 상의 인쇄 위치 제어 패턴으로서 기둥 형상의 부재로 각각 이루어지는 기둥 형상의 바디(62 및 62a)를 형성하고, 인쇄 위치 제어 패턴은 배향막(40 및 40a)을 형성하는 배향막 재료를 축출할 수 있는 것을 특징으로 한다. 기둥 형상의 바디(62 및 62a)는 선정된 간격으로 제 1 및 제 2의 기판을 지지하도록 서로 대향되어 마련된다. 기둥 형상의 바디(62 및 62a)는 배향막(40 및 40a)의 주변부를 둘러싸는 것에 의해 배향막이 액체처럼 확산하는 범위를 제어하고, 그 결과 배향막(40 및 40a)이 형성되는 위치를 제어할 수 있게 된다.
본 실시예의 LCD 장치(1b)는 제 1의 기판으로서의 어레이 기판(10b), 제 2의 기판으로서의 칼라 필터 기판(20b), 제 1의 기판과 제 2의 기판을 결합하는 밀봉 부재(50), 제 1 및 제 2의 기판 사이에 삽입되는 액정층(30), 및 기둥 형상의 바디(62 및 62a)를 포함한다. 배향막(40 및 40a)은 각 기판의 표면 상에 마련되고, 이들 표면은 액정층(30)과 접촉한다.
이들 기둥 형상의 바디(62 및 62a)는 포토리소그래피법에 의해 포토레지스트 등과 같은 수지로 형성된다. 예를 들면, 기둥 형상의 바디(62a)는 칼라 필터층(80)을 퇴적하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 기둥 형상의 바디(62a)는 수지 등을 패턴화하는 것에 의해 형성될 수도 있다. 어레이 기판(10b)의 경우, 수지 등을 패턴화하는 것이 바람직하다는 것을 유념해야 한다.
또한, 본 실시예는 도 11의 A 및 도 12의 A에 도시된 액체와 같은 확산을 제어하기 위한 볼록 구조를 확대하고, 확대된 볼록부를 각 기판을 지지하는 기둥으로서 기능하도록 하는 것에 의해 이루어지는 실시예로서도 생각할 수 있다. 기둥 형상의 바디의 배치에 관해서는, 기둥 형상의 바디가 제 1의 기판(또는 제 2의 기판)에 법선인 방향에서 봤을 때 배향막(40 및 40a)을 둘러싸도록 형성되어야만 한다. 또한, 밀봉 부재(50)도 이들 기둥 형상의 바디의 더 바깥쪽에 배치되기 때문에, 이들 기둥 형상의 바디는, 밀봉 부재의 경우에서와 같이, 밀봉 부재(50) 안쪽에서 배향막(40 및 40a)을 둘러싼다.
본 실시예에 따르면, 기둥 형상의 바디(62)로 표현되는 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해, 배향막(40)이 형성될 수 있는 영역을 임의적으로 제어할 수 있다. 또한, 기둥 형상의 바디(62a)로 표현되는 인쇄 위치 제어 패턴(60)에 의해, 배향막(40a)이 형성될 수 있는 영역을 임의적으로 제어할 수 있다. 따라서, 제품의 표면적과 막 두께에 대응하는 양의 배향막 재료를 인쇄하는 것에 의해, 디스플레이 영역의 중앙과 디스플레이 영역의 에지 부분 사이에 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 있다. 이렇게 하여, 비접촉식의 배향막 인쇄법에 의해 각 기판에 대해 배향막을 형성하는 경우에, 본 실시예는 각 배향막의 에지부를 제어할 수 있고 막 두께의 균일성을 제어할 수 있다. 기둥 형상의 바디(62 및 62a)가 서로 대향하여 마련되기 때문에, 이들은 제 1의 기판(10a)과 제 2의 기판(20b)을, 셀 갭의 메인티넌스에 기여하는 선정된 간격으로 지지할 수 있다.
(제 4의 실시예)
다음에, 도면을 참조하여 본 발명의 제 4의 실시예를 설명한다. 제 1의 실시예의 도 7에 있어서, 비접촉식의 배향막 인쇄 방법으로서, 압전 소자를 사용하는 잉크젯 방식을 배향막 인쇄 장치의 인쇄 헤드로서 설명하였다. 그러나, 버블젯(등록 상표) 방식이 사용될 수도 있다. 이 버블젯 방식을 사용하는 인쇄 헤드를 설명한다.
도 15의 A에 도시된 바와 같이, 이 버블젯 방식을 사용하는 버블젯 인쇄 헤드(430)에서는, 배향막 재료(411)로 채워진 탱크에 히터(431)가 장착된다. 도 15의 B에 도시된 바와 같이, 히터(431)에 전력이 인가되어 배향막(411)을 가열하게 되면, 배향막 재료(411)가 팽창하여 공기 버블(432)이 생성된다. 따라서, 배향막 재료(411)가 가압되어 배향막 재료의 방울(41)을 방출하게 된다.
이상, 양호한 실시예가 구체적으로 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니며 여러 가지 수정예와 적용예가 가능하다.
예를 들면, 비접촉식의 배향막 인쇄법으로서, 공기에 의해 액체를 가압하여 방출시키는 디스펜스법이 사용될 수도 있다. 배향막 인쇄 방법은 기판에 배향막을 인쇄하는 비접촉식 방법에 적용될 수 있음을 유념해야 한다. 또한, 본 발명에 따르면, 비접촉식의 인쇄법뿐만 아니라 플렉소 인쇄법에 의해서도 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 인쇄 위치 제어 패턴을 형성하고 배향막을 인쇄하기 위해 비접촉식의 잉크젯법이 사용되면, 인쇄 장치는 기판과 접촉하지 않을 것이기 때문에, 장치로부터 기판으로 이물질 등이 옮겨 가지 않게 되어, 이물질에 의한 결함을 감소하는 효과를 달성할 수 있다.
또한, 상술된 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제조 방법은 다음과 같다: 단계 S5에서 기판(10 및 20)이 결합되고, 단계 S6에서 기판 사이에 액정 재료를 채우는 것에 의해 액정층(30)이 형성되며, 단계 S7에서 액정 주입 구멍이 밀봉된다. 한편, 본 발명은 액정을 한 기판 상에 떨어뜨리고, 계속해서 밀봉 부재를 사용하여 두 기판을 결합하여 액정 패널을 생성하는 드립 본딩법(drip bonding method)에 의해 LCD 장치를 제조하는 방법에도 적용될 수 있다. 이 방법의 시퀀스는 ODF(one drop fill) 프로세스로 알려져 있다.
또한, 상기 상술된 제 1 내지 제 3의 실시예의 LCD 장치는 칼라 필터가 칼라 필터 기판 상에 형성되는 LCD 장치이다. 한편, 본 발명의 인쇄 위치 제어 패턴은, 예를 들면, 칼라 필터가 어레이 기판에도 형성되는 COT(color filter-on TFT) 타입의 LCD 장치에도 적용될 수 있다. 본 발명은, 상부에 칼라 필터가 형성된 어레이 기판과 대향 기판 사이에 액정층을 삽입하고 두 기판이 밀봉 부재를 통해 결합되는 LCD 장치에 적용될 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예가 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 진정한 범위 내에서 여러 가지 변경 및 수정이 가해질 수 있음은, 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치 제조 방법에 따르면, 한 쌍의 기판의 디스플레이 영역 외부에, 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴이 형성된다. 이것에 의해, 하기와 같은 특징이 얻어진다.
본 발명에 따르면, 비접촉시의 인쇄법에 의해 배향막을 형성할 때, 배향막 재료가 디스플레이 영역의 주변부를 향한 방향으로 액체처럼 확산되는 경우에도, 인쇄 위치 제어 패턴은 배향막 재료를 축출할 수 있고 그 결과 배향막 재료의 액체와 같은 확산을 제어할 수 있게 된다. 이 때문에, 디스플레이 영역의 에지부와 디스플레이 영역의 중앙부 사이에 막 두께의 편차가 작은 배향막을 형성할 수 있게 된다. 배향막 재료의 액체와 같은 확산을 제어할 수 있기 때문에, 배향막 재료의 에지부의 패턴화는 용이하게 된다.
본 발명의 액정 디스플레이 장치에 따르면, 밀봉 부재와 디스플레이 영역 사이에, 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴이 마련된다. 그 결과 하기와 같은 이점이 얻어진다.
본 발명에 따르면, 비접촉식의 인쇄법에 의해 배향막을 형성할 때, 디스플레이 영역의 주변부를 향한 방향으로 배향막 재료가 액체처럼 확산되는 경우에도, 배향막 재료를 축출하는 인쇄 위치 제어 패턴에 의해 배향막 재료의 액체와 같은 확산을 제어할 수 있다. 따라서, 배향막의 막 두께가 균일하고, 배향막의 패턴화 정밀도가 우수한 액정 디스플레이 장치를 얻을 수 있다. 또한, 배향막의 패턴화 정밀도가 향상됨으로써, 디스플레이 불균일성이 없는 액정 디스플레이 장치를 실현할 수 있고, 액정 디스플레이 장치의 디스플레이 품질을 향상시킬 수 있으며, 액정 디스플레이 장치를 소형화할 수 있다.

Claims (32)

  1. 액정 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 영역과 디스플레이 영역 둘레의 주변 영역을 각각 포함하는 한 쌍의 기판과;
    상기 기판 사이에 끼인 액정층과;
    상기 한 쌍의 기판의 주변 영역 사이에 마련되며, 상기 액정층을 밀봉하는 밀봉 부재와;
    상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 중 한 기판의 표면 사이와, 상기 액정층과 상기 한 쌍의 기판 중 나머지 한 기판의 표면 사이에 마련되는 배향막; 및
    상기 밀봉 부재와 상기 디스플레이 영역 사이에 마련되며, 상기 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출(repelling)하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 영역으로 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 영역 각각은 상기 배향막 재료에 대해 발수성을 갖는 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 구조로 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 대응하는 대향 기판과 접촉하며, 상기 기판을 지지하여 셀 갭을 유지하는 기둥 형상의 바디로 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 상기 구조 각각은 오목 구조와 볼록 구조의 적어도 하나를 반복하는 패턴의 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 상기 반복된 오목 구조 또는 상기 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 폭은 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 반복된 오목 구조 또는 반복된 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치.
  14. 디스플레이 영역과 디스플레이 영역 둘레의 주변 영역을 각각 포함하는 한 쌍의 기판과; 상기 기판 사이에 끼인 액정층과; 및, 상기 한 쌍의 기판의 주변 영역 사이에 마련되며, 상기 액정층을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판의 각각의 디스플레이 영역 외부에, 배향막을 형성하는 배향막 재료를 축출(repelling)하기 위한 부재로 각각 이루어지는 인쇄 위치 제어 패턴을 형성하는 단계와;
    비접촉식의 인쇄법에 의해 상기 한 쌍의 기판의 디스플레이 영역 상에 배향막을 각각 형성하는 단계; 및
    상기 한 쌍의 기판을 상기 밀봉 부재로 결합하고 상기 한 쌍의 기판 사이에 상기 액정층을 끼우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 영역으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 제조 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 상기 영역은 상기 배향막 인쇄의 확산을 억제하는 발수성을 갖는 영역으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 제조 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 구조로 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 배향막 재료를 축출할 수 있는 상기 구조는 상기 배향막 인쇄의 확산을 억제하는 오목 구조 또는 볼록 구조를 포함하는 영역으로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 상기 오목 구조 또는 상기 볼록 구조의 함몰부 각각의 폭은 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    해당 인쇄 위치 제어 패턴의 영역에 대한 상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부의 면적 비율은 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  24. 제 18항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴 각각의 오목 구조 또는 볼록 구조의 함몰부 각각의 깊이는 50㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 배향막의 인쇄의 확산을 억제하는 오목 구조 또는 볼록 구조를 포함하는 상기 영역은 포토리소그래피법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 비접촉식의 유기물 인쇄법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  27. 제 17항에 있어서,
    상기 인쇄 위치 제어 패턴은 상기 대응하는 디스플레이 영역을 둘러싸며, 상기 한 쌍의 기판을 지지하여 셀 갭을 유지하는 기둥 형상의 바디로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 기둥 형상의 바디는 칼라 필터층을 퇴적하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  29. 제 14항에 있어서,
    상기 비접촉식의 인쇄법은 잉크젯 인쇄법에 기초하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 잉크젯 인쇄법은 압전 소자를 이용하는 것에 의해 상기 배향막 재료의 방울이 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 잉크젯 인쇄법은 히터를 제어하는 것에 의해 상기 배향막 재료의 방울이 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
  32. 제 14항에 있어서,
    상기 비접촉식 인쇄법은 디스펜스 인쇄법에 기초하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이 장치 제조 방법.
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