KR100914777B1 - 액정표시패널과 그의 제조방법 및 장치 - Google Patents

액정표시패널과 그의 제조방법 및 장치

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Abstract

본 발명의 실시예는 제1기판 상에 표면처리패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1기판 상에 액정과 경화성수지가 혼합된 혼합 물질을 형성하는 단계와, 상기 경화성수지가 상기 액정과 구분되어 상기 표면처리패턴 상에 컬럼스페이서로 형성됨과 아울러 실링라인으로 형성되도록 상기 혼합물질이 형성된 상기 제1기판에 광을 조사하는 단계와, 제2기판을 상기 제1기판과 합착하고 상기 제1기판과 상기 제2기판이 일 방향으로 연신되도록 연신력을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 경화성수지는 상기 표면처리패턴과의 반응성이 큰 재료이고, 상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 적어도 하는 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널과 그의 제조방법 및 장치{Liquid Crystal Display Panel And Fabricating Method and Apparatus Thereof}
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 원하는 위치에 스페이서를 형성할 수 있는 액정표시패널과 그 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
통상, 액정표시소자(Liquid Crystal Display; LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, 액정표시소자는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 이 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다.
도 1은 종래 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래 액정표시패널은 상부기판(31) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(2)와 칼라필터(30), 공통전극(28) 및 상부배향막(24a)으로 구성되는 상판(UP)과, 하부기판(1) 상에 형성된 TFT, 화소전극(22) 및 하부배향막(24b)으로 구성되는 하판(DP)과, 상판(UP)과 하판(DP) 사이에 형성되는 스페이서(4)와, 상판(UP) 및 하판(DP)과 스페이서(4)에 의해 마련된 내부공간에 주입되는 액정(도시하지 않음)을 구비한다.
상판(UP)에서 블랙매트릭스(2)는 상부기판(31) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 상부기판(31)의 표면을 칼라필터(30)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 하게 된다. 이 블랙매트릭스(2)가 형성된 상부기판(31) 상에 적, 녹, 청 삼원색의 칼라필터(30)들이 순차적으로 형성된다. 블랙매트릭스(2) 및 칼라필터(30)가 형성된 상부기판(31) 상에 그라운드 전위가 공급되는 공통전극(28)을 형성한다. 공통전극(28)이 형성된 상부기판(31) 상에 폴리이미드등과 같은 물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 상부배향막(24a)이 형성된다.
하판에서 액정셀의 구동을 스위칭하는 TFT는 게이트라인(도시하지 않음)에 연결된 게이트전극(6), 데이터라인(도시하지 않음)에 연결된 소스전극(8) 및 접촉홀을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(10)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(6)과 소스전극(8) 및 드레인 전극(10)의 절연을 위한 게이트절연막(12)과, 게이트전극(6)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(8)과 드레인전극(10)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층(14,16)을 더 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다. 화소전극(22)은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1) 전면에 도포되는 보호막(18) 위에 형성되며, 보호막(18)에 형성된 접촉홀을 통해 드레인전극(10)과 전기적으로 접속된다.
종래 액정표시패널의 상부기판(31)과 하부기판(1)은 주로 유리로 형성됨으로써 액정패널은 전체적으로 두껍고 무겁다. 또한, 유리로 형성되는 상부기판(31)과 하부기판(1)은 외부 충격에 의해 쉽게 깨지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 논문 "Novel Flexible Display using Ferroelectric Liquid-Crystalline Polymer and Plastic Film Substrate(SID2001)"에서 도 2에 도시된 바와 같이 상부플라스틱기판(40)과 하부플라스틱기판(42)을 이용한 액정표시패널이 제안되었다.
상부플라스틱기판(40)에는 도시하지 않은 공통전극 및 절연막이 형성되어 있고, 하부플라스틱기판(42)에는 도시하지 않은 다수의 전극층과 절연막이 형성되어 있다. 이러한 상부플라스틱기판(40)과 하부플라스틱기판(42) 사이에는 컬럼스페이서(46)와 액정(44)이 형성된다.
이러한 플라스틱기판으로 형성되는 액정표시패널의 제조방법을 도 3에 도시된 액정표시패널의 제조장치를 결부하여 설명하기로 한다.
먼저, 공통전극이 형성되어 있는 상부 플라스틱기판(40)에는 혼합용액공급부(48)를 통해 혼합용액(26)이 증착된다. 혼합용액(26)에는 유기용매 내에 경화성수지와 액정이 혼합되어 있다. 혼합용액이 증착된 상부 플라스틱기판(40)은 히팅부(38)에서 생성된 UV광이 조사된다. 이 때, UV광이 조사된 경화성수지는 액정과 상분리되어 컬럼스페이서로 형성된다. 이 후, 상부 플라스틱기판(40)과 하부플라스틱기판(42)은 두 개의 합착롤러(4a,4b)를 통과함으로써 합착된다. 합착된 상부 플라스틱기판(40)과 하부플라스틱기판(42)은 다수개의 연신롤러(2a,2b,2c)에 의해 동일방향으로 밀려가면서 연신되어 액정에 연식력이 공급된다. 이에 따라, 액정은 배향막없이 동일방향으로 배향된다. 그런 다음, 액정이 동일방향으로 배향된 상/하부 플라스틱 기판(40,42)은 절단부(36)에 의해 절단되어 다수개의 액정표시패널로 형성된다.
이러한 플라스틱기판으로 형성되는 액정표시패널은 컬럼스페이서(46)를 사이에 두고 상/하부플라스틱기판(40,42)이 서로 마주보도록 형성된다. 이러한 컬럼스페이서(46)는 혼합용액에 포함된 경화성수지에 UV광이 조사되면서 혼합용액에 포함된 액정(44)과 상분리되어 형성된다. 이 때, UV광을 표시영역에서 차단할 수 있는 차단부가 없어 표시영역에 형성된 경화성수지에도 UV광이 조사되어 도 4에 도시된 바와 같이 컬럼스페이서(46)가 무질서하게 형성된다. 이에 따라, 표시영역이 상대적으로 줄어들어 화질이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 원하는 위치에 스페이서를 형성할 수 있는 액정표시패널과 그 제조방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 제1기판 상에 표면처리패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1기판 상에 액정과 경화성수지가 혼합된 혼합 물질을 형성하는 단계와, 상기 경화성수지가 상기 액정과 구분되어 상기 표면처리패턴 상에 컬럼스페이서로 형성됨과 아울러 실링라인으로 형성되도록 상기 혼합물질이 형성된 상기 제1기판에 광을 조사하는 단계와, 제2기판을 상기 제1기판과 합착하고 상기 제1기판과 상기 제2기판이 일 방향으로 연신되도록 연신력을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 경화성수지는 상기 표면처리패턴과의 반응성이 큰 재료이고, 상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 적어도 하는 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 한다.상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는 상기 제1기판 상에 감광성물질을 증착한 후 상기 감광성물질을 패터닝하는 단계일 수 있다.상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는 상기 제1기판 상에 경화성수지를 증착하는 단계와, 상기 경화성수지 상에 포토레지스트를 증착하고 패터닝하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트패턴을 이용한 식각공정으로 상기 경화성수지를 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는 상기 제1기판 상에 잉크젯분사장치를 이용하여 상기 경화성수지를 안착하는 단계를 포함할 수 있다.상기 연신력을 공급하는 단계는, 상기 제1기판과 상기 제2기판이 일 방향으로 밀려가며 연신되도록 연신롤러를 이용할 수 있다.상기 액정은 상기 연신롤러에 의해 상기 제1기판과 상기 제2기판이 밀려가는 방향으로 배향될 수 있다.
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상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 10c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널은 컬럼스페이서(56)를 사이에 두고 대면되게 형성되는 상부플라스틱기판(50)과 하부플라스틱기판(52)을 구비한다.
상부플라스틱기판(50)에는 도시하지 않은 공통전극 및 절연막이 형성되어 있고, 하부플라스틱기판(52)에는 도시하지 않은 다수의 전극층과 절연막이 형성되어 있다.
컬럼스페이서(56)는 상부플라스틱기판(50)과 하부플라스틱기판(52) 사이에 액정이 형성될 수 있는 공간을 마련하는 역할을 하게 된다. 액정은 주로 점도가 높은 강유전성액정이 이용된다. 이 컬럼스페이서(56)는 상부플라스틱기판(50) 및 하부플라스틱기판(52) 중 적어도 어느 하나 상에 형성된 표면처리부(60)에 위치하게 된다. 표면처리부(60)는 컬럼스페이서(56)가 형성될 영역에 컬럼스페이서(56)와 반응성이 좋은 물질로 형성된다. 예를 들어 표면처리부(60)는 감광성물질 또는 컬럼스페이서(56)와 동일물질로 형성된다.
이러한 표면처리부를 갖는 플라스틱기판으로 형성되는 액정표시패널의 제조방법을 도 6에 도시된 액정표시패널의 제조장치를 결부하여 설명하기로 한다.
먼저, 다수의 전극층과 절연층이 위치한 하부플라스틱기판(52) 상에 표면처리하여 표면처리부가 형성된다. 이 표면처리부가 형성된 하부플라스틱기판(52)에는 혼합용액공급부(78)를 통해 혼합용액(80)이 증착된다. 혼합용액(80)에는 유기용매 내에 경화성수지와 액정이 혼합되어 있다. 혼합용액(80)이 증착된 하부플라스틱기판(50)은 히팅부(68)에서 생성된 UV광이 조사된다. 이 때, UV광이 조사된 경화성수지는 액정과 상분리되어 스페이서로 형성된다. 이 후, 상부 플라스틱기판(50)과 표면처리부가 형성된 하부플라스틱기판(52)은 두 개의 합착롤러(34a,34b)를 통과함으로써 합착된다. 합착된 상부 플라스틱기판(50)과 하부플라스틱기판(52)은 다수개의 연신롤러(32a,32b,32c)에 의해 일정방향으로 밀려가면서 연신되어 액정에 연신력이 공급된다. 이에 따라, 액정은 배향막없이 동일방향으로 배향된다. 그런 다음, 액정이 동일방향으로 배향된 상/하부 플라스틱 기판(50,52)은 절단부(66)에 의해 절단되어 다수개의 액정표시패널로 형성된다.
이러한 액정표시패널의 제조장치는 혼합용액공급부(78)와 히팅부(68)가 수평하게 위치하게 되므로 혼합용액(80)이 하부로 흘러내리지 않게 된다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 표면처리부의 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 플라스틱기판(51) 상에는 도 7a에 도시된 바와 같이 추후에 증착되는 혼합용액과 반응성이 좋은 경화성수지(60a)가 증착된다. 여기서, 플라스틱기판(51)은 상부플라스틱기판(50) 및 하부플라스틱기판(52) 중 적어도 어느 하나이다. 이 경화성수지(60a)가 증착된 플라스틱기판(51) 상에 포토레지스트(70)를 전면 증착한 후 노광 및 현상공정으로 도 7b에 도시된 바와 같이 포토레지스트패턴(72)이 비표시영역에 형성된다. 이 포토레지스트패턴(72)을 이용한 식각공정으로 경화성수지(60a)가 패터닝됨으로써 플라스틱기판(51)의 비표시영역 상에는 도 7c에 도시된 바와 같이 표면처리부(60)가 형성된다.
도 8a 내지 도 8b는 도 5에 도시된 표면처리영역의 다른 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 플라스틱기판(51) 상에는 도 8a에 도시된 바와 같이 추후에 증착되는 혼합용액과 반응성이 좋으며 감광성인 경화성수지(60b)가 증착된다. 여기서, 플라스틱기판(51)은 상부플라스틱기판(50) 및 하부플라스틱기판(52) 중 적어도 어느 하나이다. 이 감광성경화성수지(60b)를 노광 및 현상공정으로 패터닝함으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 플라스틱기판(51)의 비표시영역 상에 표면처리부(60)가 형성된다.
도 9a 및 도 9b는 도 5에 도시된 표면처리부의 또 다른 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 플라스틱기판(51) 상에는 도 9a에 도시된 바와 같이 잉크젯분사장치(74)가 정렬된다. 이 잉크젯분사장치(74)를 이용하여 플라스틱기판(51)의 비표시영역 상에는 경화성수지(60c)가 안착된다. 이 플라스틱기판(51)에 안착된 경화성수지(60c)를 소정온도로 경화(curing)함으로써 도 9b에 도시된 바와 같이 플라스틱기판(51)의 비표시영역 상에 표면처리부(60)가 형성된다.
도 10a 내지 도 10c는 도 5에 도시된 스페이서의 형성방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 표면처리부(60)가 형성된 플라스틱기판(51) 상에는 도 10a에 도시된 바와 같이 혼합용액(76)이 전면 증착된다. 혼합용액(76)은 경화성수지(74)와 액정(54)이 혼합된 용액이다. 이 혼합용액(76)에 포함된 경화성수지(74)는 표면처리부(60)와 반응성이 좋아 표면처리부(60)쪽으로 모이게 된다. 이 후, 혼합용액(76)이 증착된 플라스틱기판(51)에는 도 10b에 도시된 바와 같이 UV광이 조사된다. 조사된 UV광에 의해 표면처리부(60)쪽으로 모인 경화성수지(74)는 액정(54)과 분리되어 도 10c에 도시된 바와 같이 컬럼스페이서(56)와 실링라인(58)으로 형성된다. 이 때, 컬럼스페이서(56)와 실링라인(58)은 플라스틱기판(51)의 비표시영역 상에 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널과 그 제조방법 및 장치는 스페이서물질과 반응성이 좋은 물질로 플라스틱기판 상에 표면처리부를 형성한다. 이에 따라, 표면처리부 상에 스페이서가 형성됨으로써 원하는 비표시영역 상에 스페이서 및 실링라인이 형성할 수 있어 화질이 향상된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 종래 액정표시패널을 나타내는 단면도.
도 2는 종래 플라스틱기판으로 형성되는 액정표시패널을 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 액정표시패널을 형성하기 위한 제조장치를 나타내는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 액정표시패널의 표시영역과 비표시영역에 무질서하게 형성되는 컬럼스페이서를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 액정표시패널을 나타내는 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 액정표시패널을 형성하기 위한 제조장치를 나타내는 도면.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에 도시된 표면처리부의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 8a 및 도 8b는 도 5에 도시된 표면처리부의 다른 제조방법을 나타내는 단면도.
도 9a 및 도 9b는 도 5에 도시된 표면처리부의 또 다른 제조방법을 나타내는 단면도.
도 10a 내지 도 10c는 도 5에 도시된 컬럼스페이서의 제조방법을 나타내는 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1,31 : 기판
2a,2b,2c,4a,4b,32a,32b,32c,34a,34b :롤러
6 : 게이트전극 8 : 소스전극
10 : 드레인전극 12 : 게이트절연막
14 : 활성층 16 : 오믹접촉층
18 : 보호막 20 : 접촉홀
22 : 화소전극 24a,24b : 배향막
26,46,56 : 스페이서 28 : 블랙매트릭스
30 : 컬러필터 38 : 히팅부
40,42,50,51,52 : 플라스틱 기판 44,54 : 액정
48 : 액정주입부 58 : 실링라인

Claims (14)

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  6. 제1기판 상에 표면처리패턴을 형성하는 단계와,
    상기 제1기판 상에 액정과 경화성수지가스페이서물질이 혼합된 혼합 물질을 형성하는 단계와,
    상기 경화성수지가 상기 액정과 구분되어 상기 표면처리패턴 상에 컬럼스페이서로 형성됨과 아울러 실링라인으로 형성되도록 상기 혼합물질이 형성된 상기 제1기판에 광을 조사하는 단계와,
    제2기판을 상기 제1기판과 합착하고 상기 제1기판과 상기 제2기판이 일 방향으로 연신되도록 연신력을 공급하는 단계를 포함하며,
    상기 경화성수지는 상기 표면처리패턴과의 반응성이 큰 재료이고,
    상기 제1기판 및 상기 제2기판 중 적어도 하는 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는
    상기 제1기판 상에 감광성물질을 증착한 후 상기 감광성물질을 패터닝하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는
    상기 제1기판 상에 경화성수지를 증착하는 단계와,
    상기 경화성수지 상에 포토레지스트를 증착하고 패터닝하여 포토레지스트패턴을 형성하는 단계와,
    상기 포토레지스트패턴을 이용한 식각공정으로 상기 경화성수지를 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 표면처리패턴을 형성하는 단계는
    상기 제1기판 상에 잉크젯분사장치를 이용하여 상기 경화성수지를 안착하는 단계를 포함하는 액정표시패널의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 연신력을 공급하는 단계는,
    상기 제1기판과 상기 제2기판이 일 방향으로 밀려가며 연신되도록 연신롤러를 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액정은 상기 연신롤러에 의해 상기 제1기판과 상기 제2기판이 밀려가는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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