KR100966082B1

KR100966082B1 - 액정 패널 절단 방법

Info

Publication number: KR100966082B1
Application number: KR1020090053476A
Authority: KR
Inventors: 김용범; 김동현
Original assignee: 주식회사 토비스
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2010-06-28
Also published as: US20120138653A1; EP2431792A4; WO2010147331A2; JP5390702B2; JP2012530273A; WO2010147331A3; EP2431792A2

Abstract

본 발명은 액정 패널을 절단하는 액정 패널 절단 방법에 관한 것이다. 액정 패널 절단 방법은 상부 기판과 하부 기판을 포함하는 액정 패널을 절단하는 방법으로서, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판에 절단 방향을 따라 스크라이브 라인을 각각 형성하는 단계, 그리고 상기 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 상기 스크라이브 라인의 외측에서 외력을 가하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 상기 스크라이브 라인에서 부러뜨리는 단계를 포함한다. 상부 기판과 하부 기판에 스크라이브 라인을 형성한 후 외력을 가하여 상부 기판과 하부 기판을 부러뜨릴 때 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 외력을 가함으로써, 상부 기판과 하부 기판 사이에 배치되는 스페이서의 변형에 의해 하부 기판의 시야 영역의 배향막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

액정 패널, 절단, 스크라이브 라인, 외력, 배향막

Description

액정 패널 절단 방법{Method for cutting liquid crystal panel}

본 발명은 액정 패널을 절단하는 액정 패널 절단 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)의 액정 패널(liquid crystal panel)은 두 기판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

액정 패널의 서로 마주하도록 배치되는 두 기판 중 하부의 기판에는 복수의 표시 신호선, 즉 게이트선과 데이터선, 다수의 박막 트랜지스터와 화소 전극 등이 형성되며, 두 기판 중 상부의 기판에는 색 필터(color filter)와 공통 전극이 형성된다.

일반적으로 액정 패널은 몇몇 규격화된 크기를 가지는데 이러한 액정 패널은 그 크기로 인하여 다양한 용도의 디스플레이 장치에 사용되는 데 한계가 있었다.

이러한 액정 패널의 크기 상의 한계를 극복하기 위하여 액정 패널을 절단하여 원하는 크기의 액정 패널을 만드는 액정 패널 절단 기술이 알려진 바 있다.

일반적으로 절단 방향을 따라 상부 기판과 하부 기판에 다이아몬드 커터(cutter) 등으로 스크라이브(scribe)를 일정 깊이로 형성한 후 외력을 가하여 스크라이브 부분에서 부러지도록 함으로써 액정 패널을 절단한다.

이때, 상부 기판과 하부 기판에 스크라이브를 형성 한 후 외력을 가하게 되면 상부 기판과 하부 기판이 약간 휘어지게 되고, 이 과정에서 액정 패널의 내부에 있는 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서(spacer)가 상부 기판과 하부 기판의 휘어짐에 의해 순간적으로 변형이 일어나게 된다. 이러한 스페이서의 순간적인 변형에 의해 스페이서 근처의 하부 기판의 시야 영역의 배향막이 손상될 수 있으며, 하부 기판의 배향막이 손상되면 빛샘 현상 등의 문제가 발생하고 이는 절단된 액정 패널의 불량을 야기할 수 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 패널의 절단하는 과정에서 외력을 가하여 상부 기판과 하부 기판을 부러뜨리는 과정에서 하부 기판의 시야 영역의 배향막의 손상을 최소화할 수 있는 액정 패널 절단 방법을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법은 상부 기판과 하부 기판을 포함하는 액정 패널을 절단하는 방법으로서, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판에 절단 방향을 따라 스크라이브 라인을 각각 형성하는 단계, 그리고 상기 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 상기 스크라이브 라인의 외측에서 외력을 가하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 상기 스크라이브 라인에서 부러뜨리는 단계를 포함한다.

상기 스크라이브 라인을 형성하는 단계에서, 상기 스크라이브 라인은 상기 상부 기판의 절단된 모서리가 상기 하부 기판의 절단된 모서리보다 외측으로 돌출되도록 각각 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법은, 하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되는 하부 배향막, 상부 기판, 상기 상부 기판 아래에 형성되는 상부 배향막, 그리고 그 하단이 상기 하부 배향막에 밀착되도록 상기 상부 배향막의 하면에 패터닝되어 형성되는 스페이서를 포함하는 액정 패널을 절단하는 방법으 로서, 상기 상부 기판과 상기 하부 기판에 절단 방향을 따라 스크라이브 라인을 각각 형성한 후, 상기 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 상기 스크라이브 라인의 외측에서 외력을 가하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 상기 스크라이브 라인에서 부러뜨린다.

상기 스크라이브 라인은 상기 상부 기판의 절단된 모서리가 상기 하부 기판의 절단된 모서리보다 외측으로 돌출되도록 각각 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상부 기판과 하부 기판에 스크라이브 라인을 형성한 후 외력을 가하여 상부 기판과 하부 기판을 부러뜨릴 때 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 외력을 가함으로써, 상부 기판과 하부 기판 사이에 배치되는 스페이서의 변형에 의해 하부 기판의 시야 영역의 배향막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층이나 막 등의 부분이 다른 부분 “위에" 또는 “아래에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에”있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 “바로 위에" 또는 “바로 아래에” 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한 다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법이 적용될 수 있는 액정 패널(300)은 하부 기판(100)과 이와 마주보고 있는 상부 기판(200), 이들 사이에 형성되어 있으며, 두 기판(100, 200)에 대하여 수직 또는 수평으로 배향되어 있는 액정 분자를 포함하는 액정층(3)을 포함한다. 하부 기판(100)은 박막 트랜지스터 기판(thin film transistor array panel)이라고도 불리며, 상부 기판(200)은 컬러 필터 기판(color filter array panel)이라고도 불린다.

한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 액정 패널(300)은 대략 열 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행한 복수의 데이터선 및 대략 행 방향으로 뻗으며 서로가 거의 평행한 게이트선과 이들에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소를 포함할 수 있다.

두 기판(100, 200) 가장자리에는 두 기판(100, 200)을 결합하기 위한 물질로 이루어지고 액정이 채워지는 부분을 정의하며 액정이 새는 것을 방지하기 위한 밀봉재(310)가 형성되어 있으며, 두 기판(100, 200)의 바깥 면에는 빛을 편광시키는 편광판(12, 22)이 각각 부착되어 있다. 편광판(12, 22) 중 어느 하나는 생략할 수 있다.

도 3을 참조하면, 색 필터(230)가 상부 기판(200)의 하면에 형성되고, 공통 전극(270)이 색 필터(230)의 하면에 형성되며, 상부 배향막(alignment layer)(240)이 공통 전극(270)의 하면에 형성된다.

그리고 하부 기판(100)의 상면에는 데이터선(171), 게이트선(121), 화소 전 극(191), 그리고 박막 트랜지스터(TFT) 등이 형성되고, 그 상부에 하부 배향막(140)이 형성된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 기판(200)과 하부 기판(100) 사이의 셀 갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서(spacer)(250)가 상부 기판(200)과 하부 기판(100) 사이에 구비된다.

스페이서(250)는 상부 기판(200)의 상부 배향막(240)의 하면에 패터닝(patterning)되어 형성된다. 즉, 스페이서(250)는 상부 배향막(240)에는 고정되고 하부 배향막(140)에는 압착된 상태로 설치된다.

한편, 도 2를 참조하면, 각 화소는 데이터선(171) 및 게이트선(121)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 유지 축전기(Cst)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 기판(100)에 구비되어 있는 박막 트랜지스터 등의 삼단자 소자로서, 그 제어 단자는 게이트선(121)과 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선(171)과 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(Clc) 및 유지 축전기(Cst)와 연결되어 있다.

액정 축전기(Clc)는 하부 기판(100)의 화소 전극(191)과 상부 기판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(191, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(191)은 스위칭 소자(Q)와 연결되며 공통 전극(270)은 상부 기판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압을 인가받는다. 유지 축전기(Cst) 는 액정 축전기(Clc)의 보조적인 역할을 하며, 화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압을 일정 시간 유지한다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 기본색(primary color) 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 기본색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 기본색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다. 기본색의 예로는 적색, 녹색, 청색 등 삼원색을 들 수 있다. 도 2는 공간 분할의 한 예로서 각 화소가 화소 전극(191)에 대응하는 상부 기판(200)의 영역에 기본색 중 하나를 나타내는 색 필터(230)를 구비함을 보여주고 있다. 도 2와는 달리 색 필터(230)는 하부 기판(100)의 화소 전극(191) 위 또는 아래에 형성될 수도 있다.

화소 전극(191)에 인가된 데이터 전압과 공통 전극(270)에 인가된 공통 전압의 차이는 액정 축전기(Clc)의 충전 전압, 즉 화소 전압으로서 나타난다. 액정 분자들은 화소 전압의 크기에 따라 그 배열을 달리하며, 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화하고, 이러한 편광의 변화는 편광판(12, 22)에 따라 빛의 투과율 변화로 나타난다.

그러면 이러한 액정 패널을 절단하여 가공함으로써 원하는 크기를 가지는 액정 패널을 제조하는 방법에 대하여 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1에 도시한 액정 표시 장치를 어느 한 방향으로 절단하여 제조한 액정 표시 장치의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 액정 표시 장치(300)는 요구되는 크기에 따라 절단선 A 방 향 또는 절단선 B 방향으로 절단될 수 있다. 절단선 A는 게이트선(121)과 나란한 방향이고, 절단선 B는 데이터선(171)과 나란한 방향이다. 어느 방향으로 액정 표시 장치(300)를 절단하더라도 이하에서 설명하는 절단 방법은 동일하게 적용된다.

우선 절단선 A 또는 B를 따라 일정한 폭으로 액정 표시 장치(300)의 편광판(12, 22)을 박피한다. 편광판(12, 22)이 박피되면 하부 기판(100) 및 상부 기판(200)이 노출된다. 그런 후 노출된 하부 기판(100) 및 상부 기판(200)을 현미경 등으로 관찰하여 절단 위치를 설정한다.

그런 후 설정된 절단 위치를 따라 다이아몬드 휠, 다이아몬드 침, 레이저 등을 이용하여 상부 기판(200)의 대략 중간 깊이까지 스크라이브 라인(290)을 형성하고, 액정 표시 장치(300)를 뒤집어 하부 기판(100)의 대략 중간 깊이까지 스크라이브 라인(190)을 형성한다.

이때, 색 필터(230)가 형성되어 있는 상부 기판(200)의 절단면과 박막 트랜지스터 등이 형성되어 있는 하부 기판(100)의 절단면 사이에 단차가 형성되도록 하되, 상부 기판(200)의 절단면이 하부 기판(100)의 절단면보다 외측으로 돌출되도록 단차가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상부 기판(200)과 하부 기판(100)의 절단된 모서리 사이의 간격이 약 0.2 내지 0.5㎜ 정도가 되도록 할 수 있다. 상부 기판(200)의 절단된 모서리가 하부 기판(100)의 절단된 모서리보다 외측으로 돌출되도록 함으로써, 절단 후 절단면에 실링재를 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 하부 기판(100)의 박막 트랜지스터나 신호선의 손상을 최소화할 수 있다. 즉, 상부 기판(200)의 절단된 모서리가 하부 기판(100)의 절단된 모서리보다 외측으로 돌출 됨으로써, 하부 기판(100)의 박막 트랜지스터 등이 실링재를 분사하는 디스펜서와의 접촉에 의해 손상되거나 분사되는 실링재의 압력에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 상부 기판(200)과 하부 기판(100)에 스크라이브 라인이 형성된 상태에서 대략 30분 정도 진정시킬 수 있다. 진정시키는 동안 두 기판(100, 200)에 형성된 스크라이브 라인을 따라 자연 균열이 이루어져 액정층(3)에 공기가 유입되며, 액정층(3)에 공기가 유입되면 유입된 공기에 의하여 일시적으로 액정층(3)의 유출이 제한된다.

이와 같은 진정 단계를 거친 후 외부에서 일정한 힘을 가하면 액정 표시 장치(300)는 스크라이브 라인을 따라 절단된다. 그리고 절단된 부위에 실링재(320)를 덧씌워 절단된 부위로부터 액정의 유출을 방지한다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 스크라이브 라인(290, 190)이 형성된 액정 패널을 하부 기판(100)이 위에 위치하도록 뒤집은 상태에서 스테이지(stage)(500)에 올려 놓은 후 외력을 가하여 하부 기판(100)과 상부 기판(200)을 스크라이브 라인(290, 190)에서 절단한다. 외력을 가할 때 액정 패널을 별도의 장치나 작업자의 손 등으로 누르지 않고 액정 패널이 그 하중에 의해 절단 작업이 수행되는 동안 고정될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 스크라이브 라인(290, 190)을 형성한 후 스크라이브 라인(290, 190)의 외측에서 외력을 가하는데 이때 하부 기판(100)이 그 외면 쪽(즉, 도 3 및 도 4에서 위 쪽)으로 휘어지도록 하는 방향으로 외력을 가한 다. 즉, 도 4를 참조하면, 스크라이브 라인(290, 190)의 외측에서 상부 기판(200)에서 하부 기판(100)을 향해 화살표 방향의 외력을 가하며 이에 따라 상부 기판(200)과 하부 기판(100)이 휘어져서 원래의 상태(점선으로 도시)에서 실선으로 도시된 위치로 변형되었다가 원래 위치로 복귀한다.

이에 따라 상부 기판(200)의 상부 배향막(240)의 하면에 패터닝되어 형성되어 있는 스페이서(250)도 원래의 상태(점선으로 도시)에서 실선으로 도시된 위치로 변형되었다가 원래 위치로 복귀한다. 즉, 스페이서(250)의 상단은 상부 배향막(240)에 고정되어 있으므로 상부 기판(200)의 변형에 의해 상부 배향막(240)의 접촉 부분에서 변형이 일어나지 않으며, 스페이서(250)의 하단은 하부 배향막(140)에 고정되어 있는 것이 아니라 밀착된 상태이므로 하부 기판(100)의 변형에 의해 외측을 향해(즉, 절단면을 향해) 변형된다.

즉, 스크라이브 라인(290, 190)을 형성한 후 외력을 가하여 상부 기판(200)과 하부 기판(100)을 부러뜨릴 때 하부 기판(100)이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 외력을 가함으로써, 하부 배향막(140)과 접촉되는 스페이서(250)의 끝단이 외측, 즉 절단면을 향해 변형된다. 이에 따라 절단면에 가장 가까이 위치하는 스페이서(250)의 변형에 의해 하부 기판(100)의 하부 배향막(140)이 스페이서(250)를 기준으로 외측 부분(도 4에서 변형되는 스페이서의 우측 부분)이 손상되고 내측 부분에서는 손상이 일어나지 않게 된다. 절단면에 가장 가까이 위치하는 스페이서(250)의 외측(즉, 도 4에서 변형되는 스페이서의 우측 부분)은 절단되어 얻어지는 액정 패널에서 시야 영역으로 사용되는 부분이 아니므로, 스페이서(250) 의 변형에 의해 그 부분의 하부 배향막(140)이 손상되더라도 절단되어 얻어지는 액정 패널의 시야 영역의 배향막은 손상되지 않는다. 이와 반대로, 본 발명의 실시예와는 반대 방향으로 외력을 가하여 상부 기판과 하부 기판을 부러뜨리는 경우, 스페이서도 반대 방향으로 변형이 일어나게 되고 그러면 스페이서의 변형에 의해 절단에 의해 얻어지는 액정 패널의 시야 영역의 하부 배향막이 손상될 수 있으므로 그러한 경우 하부 배향막의 손상에 의한 빛샘 현상 등이 발생할 수 있어 액정 패널의 불량을 야기할 수 있다.

그리고 나서, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 4에서와 같이 외력을 가하여 상부 기판(200)과 하부 기판(100)을 부러뜨린 후에는 실링재(320)를 분사하는 디스펜서(dispenser)(400)를 이용하여 절단된 부분을 둘러싸는 실링재(320)를 형성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법이 적용될 수 있는 액정 패널의 사시도이다.

도 2는 도 1의 액정 패널의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법에서 편광판을 제거하고 스크라이브 라인을 형성한 상태를 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액정 패널 절단 방법에서 스크라이브 라인을 형성한 후 외력을 가하여 하부 기판과 하부 기판을 부러뜨리는 과정에서 상부 기판, 하부 기판, 그리고 스페이서의 변형을 보여주는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 액정 패널 절단 방법에 따라 상부 기판과 하부 기판을 절단한 후 실링재를 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

Claims

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하부 기판, 상기 하부 기판 위에 형성되는 하부 배향막, 상부 기판, 상기 상부 기판 아래에 형성되는 상부 배향막, 그리고 그 하단이 상기 하부 배향막에 밀착되도록 상기 상부 배향막의 하면에 패터닝되어 형성되는 스페이서를 포함하는 액정 패널을 절단하는 액정 패널 절단 방법에 있어서,

상기 상부 기판과 상기 하부 기판에 절단 방향을 따라 스크라이브 라인을 각 각 형성한 후, 상기 하부 기판이 그 외면 쪽으로 휘어지도록 하는 방향으로 상기 스크라이브 라인의 외측에서 외력을 가하여 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 상기 스크라이브 라인에서 부러뜨리는 액정 패널 절단 방법.
제3항에서,

상기 스크라이브 라인은 상기 상부 기판의 절단된 모서리가 상기 하부 기판의 절단된 모서리보다 외측으로 돌출되도록 각각 형성되는 액정 패널 절단 방법.