KR101015315B1 - 액정표시소자 제조방법 - Google Patents

액정표시소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정층을 형성하는 과정에서 액정-등방전이온도 이상으로 승온된 액정을 역시 상기 액정의 액정-등방전이온도 이상으로 가열된 기판 상에 적하함으로써 액정적하얼룩을 최소화하는 액정적하방식에 관한 것이다.
액정표시소자, 액정적하얼룩, 액정-등방전이온도, 등방상

Description

액정표시소자 제조방법{METHOD OF FABRICATING A LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도.
도 2는 액정표시소자를 제조하는 종래의 방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 종래 액정표시소자의 액정주입을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 액정적하방식에 의해 제작된 액정표시소자를 나타내는 도면.
도 5는 액정적하방식에 의해 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 흐름도.
도 6은 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면.
도 7-9는 본 발명에 의해 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 흐름도.
***도면의 부호에 대한 설명***
107 : 액정 120 : 액정적하기
S304 : 액정물질가열 S305 : 등방상 액정적하
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정의 적하 시 발생하는 액정적하얼룩을 개선함으로써 액정표시장치의 불량을 방지할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
LCD는 액정의 굴절률 이방성을 이용하여 화면에 정보를 표시하는 장치이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD(1)는 하부기판(5)과 상부기판(3) 및 상기 하부기판(5)과 상부기판(3) 사이에 형성된 액정층(7)으로 구성되어 있다. 하부기판(5)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(5)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;이하, TFT라 한다)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(3)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(7)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.
상기 하부기판(5) 및 상부기판(3)은 실링재(Sealing Material)(9)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(7)이 형성되어 상기 하부기판(5)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(5)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판(3)에 컬러필터를 형성하는 컬러필터기판공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 구동소자 어레이공정에 의해 하부기판(5)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다.
또한, 상부기판(3)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).
이어서, 상기 상부기판(3) 및 하부기판(5)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(3)과 하부기판(5) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(5)에 셀갭(Cell Gap)을 일정 하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고 상부기판(3)의 외곽부에 실링재(9)를 도포한 후 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).
한편, 상기 하부기판(5)과 상부기판(3)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).
액정은 패널에 형성된 액정주입구를 통해 주입된다. 이때, 액정의 주입은 압력차에 의해 이루어진다. 도 3에 액정패널에 액정을 주입하는 장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진공챔버(Vacuum Chamber;10)내에는 액정이 충진된 용기(12)가 구비되어 있으며, 그 상부에 액정패널(1)이 위치하고 있다. 상기 진공챔버(10)는 진공펌프와 연결되어 설정된 진공상태를 유지하고 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 진공챔버(10) 내에는 액정패널 이동용 장치가 설치되어 상기 액정패널(1)을 용기(12) 상부로부터 용기까지 이동시켜 액정패널(1)에 형성된 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨다(이러한 방식을 액정딥핑(Dipping) 주입방식이라 한다).
상기와 같이 액정패널(1)의 주입구(16)를 액정(14)에 접촉시킨 상태에서 진 공챔버(10)내에 질소(N2)가스를 공급하여 챔버(10)의 진공정도를 저하시키면, 상기 액정패널(1) 내부의 압력과 진공챔버(10)의 압력차에 의해 액정(14)이 상기 주입구(16)를 통해 패널(1)로 주입되며 액정이 패널(1)내에 완전히 충진된 후에 상기 주입구(16)를 봉지재에 의해 봉지함으로써 액정층이 형성된다(이러한 방식을 액정의 진공주입방식이라 한다).
그런데, 상기와 같이 진공챔버(10)내에서 액정패널(1)의 주입구(16)를 통해 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.
첫째, 패널(1)로의 액정주입시간이 길어진다는 것이다. 일반적으로 액정패널의 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 사이의 간격은 수㎛정도로 매우 좁기 때문에, 단위 시간당 매우 작은 양의 액정만이 액정패널 내부로 주입된다. 예를 들어, 약 15인치의 액정패널을 제작하는 경우 액정을 완전히 주입하는데 에는 대략 8시간이 소요되는데, 이러한 장시간의 액정주입에 의해 액정패널 제조공정이 길어지게 되어 제조효율이 저하된다.
둘째, 상기와 같은 액정주입방식에서는 액정소모율이 높게 된다. 용기(12)에 충진되어 있는 액정(14)중에서 실제 액정패널(1)에 주입되는 양은 매우 작은 양이다. 한편, 액정은 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화될 뿐만 아니라 액정패널(1)과의 접촉에 의해 유입되는 불순물에 의해서도 열화된다. 따라서, 용기(12)에 충진된 액정(14)이 복수매의 액정패널(1)에 주입되는 경우에도 주입후 남게 되는 액정(14)을 폐기해야만 하는데, 고가의 액정을 폐기하는 것은 결국 액정 패널 제조비용의 증가를 초래하게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 첫번째 목적은 종래 액정주입방식을 액정적하방식으로 개선하는 것이고, 두번째 목적은 액정적하 시 액정적하얼룩의 방지에 있다.
이를 위해 유리기판을 패널단위로 가공 분리하기 전 기판상에 액정을 적하하여 액정층을 형성하며, 또한 액정과 상기 액정이 적하되는 기판을 액정 적하 전단계에 상기 액정의 등방-전이온도 이상으로 가열하여 등방상의 액정이 기판상에 적하되게 한다.
위와 같은 목적을 이루기 위하여 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 수직배향막을 형성하는 단계; 액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계; 상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계; 상기 액정과 기판을 상기 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하여 액정패널을 형성하는 단계; 및 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계를 포함한다.
또한, 액정표시소자의 다른 제조방법은 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 배향처리 단계; 액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계; 상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하는 단계; 상기 액정과 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계; 및 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계를 포함한다.
액정표시소자의 또 다른 제조방법은 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 배향처리 단계; 액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계; 상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하는 단계; 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계; 및 상기 액정과 기판을 상기 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
본 발명에 따른 액정표시소자의 액정층 형성방법은 액정적하방식(Liquid Crystal Dropping Method)을 따른다. 이는 액정딥핑방식(Liquid Crystal Dipping Method) 또는 액정진공주입방식과 같은 종래의 액정주입방식의 단점들을 극복하기 위해 근래 제안된 방법이다. 상기 액정적하방식은 패널 내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 기판에 적하(Dropping) 및 분배(Dispensing)하고 패널의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다. 이러한 액정적하방식은 짧은 시간 동안에 직접 기판상에 액정을 적하하기 때문에 대면적의 액정표시소자의 액정층 형성도 매우 신속하게 진행할 수 있게 될 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있게 되므로 액정표시소자의 제조비용을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가진다.
도 4는 액정적하방식의 기본적인 개념을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정적하방식에서는 구동소자와 컬러필터가 각각 형성된 하부기판(105)과 상부기판(103)을 합착하기 전에 하부기판(105)상에 방울형상으로 액정(107)을 적하한다. 상기 액정(107)은 컬러필터가 형성된 기판(103)상에 적하될 수도 있다. 다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT기판과 CF기판 어느 기판도 가능하다. 그러나, 기판의 합착시 액정이 적하된 기판은 하부에 놓여져야만 한다.
이때, 상부기판(103)의 외곽영역에는 실링재(109)가 도포되어 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)에 압력을 가함에 따라 상기 상부기판(103) 및 하부기판(105)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정(107) 방울이 외부로 퍼져 상기 상부기판(103)과 하부기판(105) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다. 다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 패널(101)을 합착하기 전에 하부기판상에 미리 액정(107)을 적하한 후 실링재(109)에 의해 패널을 합착하는 것이다.
이러한 액정적하방식을 적용한 액정표시소자 제조방법은 종래의 액정주입방식에 의한 제조방법과는 다음과 같은 차이를 가진다. 종래의 일반적인 액정주입방식에서는 복수의 패널이 형성되는 대면적의 유리기판을 패널 단위로 분리하여 액정을 주입했지만 액정적하방식에서는 미리 기판상에 액정을 적하하여 액정층을 형성한 후 유리기판을 패널단위로 가공 분리할 수 있게 된다. 이러한 공정상의 차이는 실제 액정표시소자를 제작할 때 많은 장점을 제공한다.
상기와 같은 액정적하방식이 적용된 액정표시소자 제조방법이 도 5에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, TFT어레이공정과 컬러필터공정을 통해 하부기판(박막트랜지스터어레이기판)(105) 및 상부기판(컬러필터기판)(103)에 각각 구동소자인 TFT와 컬러필터층을 형성한다(S201,S202). 상기 TFT어레이공정과 컬러필터공정은 도 2에 도시된 종래의 제조방법과 동일한 공정으로서 복수의 패널영역이 형성되는 대면적의 유리기판에 일괄적으로 진행된다. 특히, 상기 제조방법에서는 액정적하방식이 적용되기 때문에, 종래의 제조방법에 비해 더 넓은 유리기판, 예를 들면 1000×1200mm2 이상의 면적을 갖는 대면적 유리기판에 유용하게 사용될 수 있다.
이어서, 상기 TFT가 형성된 하부기판(105)과 컬러필터층이 형성된 상부기판(103)에 각각 배향막을 도포한 후 러빙을 실행한 후(S202,S205), 하부기판(105)의 액정패널 영역에는 액정(107)을 적하하고 상부기판(103)의 액정패널 외곽부 영역에는 실링재(109)를 도포한다(S203,S206).
그 후, 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)을 정렬한 상태에서 압력을 가하여 실링재에 의해 상기 상부기판(103)과 하부기판(105)을 합착함과 동시에 압력의 인가에 의해 적하된 액정(107)을 패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지게 한다(S207). 이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정패널이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정패널로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S208,S209).
도 5에 도시된 액정적하방식이 적용된 액정표시소자의 제조방법과 도 2에 도시된 종래의 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법의 차이점을 비교하면, 액정의 진공주입과 액정적하의 차이 및 대면적 유리기판의 가공시기의 차이 이외에도 다른 차이점을 있음을 알 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 액정주입방식이 적용된 액정표시소자 제조방법에서는 주입구를 통해 액정을 주입한 후에 상기 주입구를 봉지재에 의해 봉지해야만 하지만 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직 접 기판에 적하되기 때문에 이러한 주입구의 봉지공정이 필요없게 된다. 또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 액정주입방식이 적용된 제조방법에서는 액정주입시 기판이 액정에 접촉하기 때문에 패널의 외부면이 액정에 의해 오염되므로 오염된 기판을 세정하기 위한 공정이 필요하게 되지만, 액정적하방식이 적용된 제조방법에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 패널이 액정에 의해 오염되지 않으며, 그 결과 세정공정이 필요없게 된다. 이와 같이, 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조방법은 액정주입방식에 의한 제조방법에 비해 간단한 공정으로 이루어져 있기 때문에 제조효율이 향상될 뿐만 아니라 수율을 향상시킬 수 있게 된다.
다음은 상기한 바와 같은 액정적하방식을 수직배향방식 액정표시소자에 적용할 경우에 관하여 상술하겠다.
수직배향 방식은 기판 표면에 수직 배향막을 형성하고, 네거티브형(negative-type) 유전율 이방성을 갖는 액정을 적용한다. 상기 수직배향 방식의 액정 표시장치는 전압이 인가되지 않은 상태에서는 액정 분자의 장축이 수직 배향막에 대하여 수직하게 배열되고, 전압이 인가되면 네거티브형 유전율 이방성을 갖는 액정 분자가 전계에 대해 비스듬하게 배향하는 성질에 의해 액정 분자의 장축이 수직 배향막에 대하여 수직한 방향에서 수평한 방향으로 움직이게 하여 빛을 투과시키므로, 확실한 암상태를 얻을 수 있다. 결과적으로 수직배향 방식의 액정 표시장치는 TN 방식이나 IPS방식의 액정 표시장치에 비해 콘트라스트비, 응답 속도 등 다양한 면에서 특성이 우수하며, 액정 분자의 배향 방향을 다수의 방향으로 분할하고, 보상 필름을 사용하는 경우에는 더옥 효과적으로 광시야각을 구현할 수 있는 장점을 갖는다.
그런데, 상기 수직배향방식 액정표시소자의 또다른 특징은 기존 TN방식 및 IPS방식과 달리 기판상에 액정 배향을 위한 러빙처리를 하지 않고, 대신 기판에 수직배향제를 도포하여 액정을 배향한다는 것이다. 이는 종래의 액정표시소자의 제조과정에서 러빙공정을 생략할 수 있다는 장점을 갖는다. 하지만, 이 경우 액정분자들이 기판 상에 적하되어 수직배향제와 접촉되는 순간 상기 수직 배향제와 액정분자들간의 분자간 초기 상호인력작용이 크게 작용하여, 종래 TN(Twisted Nematic)방식 및 IPS(In Plain Switching)방식의 구조에서보다 액정적하얼룩이 심하게 남게 된다. 즉, 극히 근거리에 존재하는 중성분자간의 약한 인력인 반데르발스힘(Van Der Waal' Force)이 상기 수직배향제와 액정분자 사이에서 초기접촉배향력으로 작용하여, 액정분자들을 수직배향막 주변으로 뭉치게 하고, 결과적으로 액정적하얼룩을 생성시키는 것이다. 실제로 종래 TN 액정표시소자나 IPS모드 액정표시소자의 경우에는 액정분자가 액정셀 내에 주입된 후 러빙방향에 의해 재배열되는데, 이때의 러빙배향력이 액정분자와 배향막 사이의 초기 접촉 배향력보다 크게 작용하여, 얼룩의 발생이 심하지는 않다. 하지만 상기 수직배향방식 액정표시소자에서는 러빙공정이 생략되고, 대신 수직배향제가 사용되므로, 초기접촉배향력을 상쇄시킬 러빙배향력이 존재하지 않는다. 이로인해 결국 얼룩 현상이 강화되는 것이다. 액정분자와 수직배향제와의 상호인력작용은 액정분자가 빠른 속도로 분산되어 액정층이 신속히 형성되는 것 역시 방해한다.
따라서, 본 발명에서는 액정을 기판에 적하하기 이전 단계에서 액정-등방전 이온도 이상으로 가열하여, 상기 액정을 네마틱상태(Nematic state)에서 등방상태(Isotropic state)로 전이시킨 후 기판상에 적하시킨다. 즉, 액정을 등방상태로 상전이시켜 높은 자유에너지를 갖게 함으로써 액정분자와 수직배향제가 초기 접촉할 때 발생하는 반데르발스힘에 의한 상호작용을 극복시키고, 얼룩발생을 방지하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 내용이 도 7에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 우선, TFT 어레이공정에 의해 하부기판상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Date Line)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인과 데이터라인에 접속되는 구동소자인 TFT를 형성한다. 또한, 상기 TFT 어레이공정을 통해 상기 TFT에 접속되어 TFT를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층을 구동하는 화소전극을 형성한다(S301).
제2기판에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S307).
이어서, 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면규제력을 제공하기위해 기판상에 배향처리를 실시한다(S308). TN방식이나 IPS방식에서는 배향막을 도포하고 러빙하여 배향처리를 실시하고, 수직배향방식에서는 기판상에 수직배향제를 인쇄한다.
상기 상부기판의 액정패널 외곽부 영역에는 상기 하부기판과 상부기판의 합착을 위한 실링재를 도포한다(S309).
다음으로, TFT어래이가 형성되어 있는 하부기판과 액정을 각각 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 높은 온도(액정-등방전이온도＋0.001~80℃, 일반적인 액정물질의 액정-등방전이온도는 약 60∼80℃이다)로 가열한다(S303,S304). 여기서 상기 하부기판 및 액정의 가열방법은 히팅코일에 의한 가열법 등 가능한 일반적 가열방법을 모두 포함한다.
등방상으로 상전이된 액정은 상기 가열된 하부기판상에 앞서 진술한 액정적하방식에 의해 적하된다(S305). 여기서, 만약 상기 하부기판이 상온상태이면, 등방상의 액정이 하부기판상에 적하되어 접촉되는 순간 냉각되어 액정분자가 자유에너지를 상실하게 되므로 이전단계에서 반드시 하부기판을 승온시킨다. 즉, 등방상 액정의 온도를 어느 정도 유지시키기 위해, 상기 액정이 적하될 기판 역시 액정-등방전이 온도 이상으로 가열하는 것이다.
등방상의 액정을 하부기판에 적하한 후, 상기 액정과 하부기판을 약 30분간 상온에 방치하여 온도를 떨어뜨린다(S306). 이렇게 하면, 등방상태인 액정의 온도가 서서히 하강하면서 등방상태로부터 다시 액정상태로 전이되고, 배향방향에 따라 고르게 배열되게 된다. 온도는 상온으로 낮추기만 하면 되지만, 급격한 냉각은 액정배열에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로 자연히 식히는 것이 바람직하다.
다음은 공통전극이 형성된 제2기판과 액정이 적하된 하부기판을 정렬하고, 이에 압력을 가하여 상기 하부기판과 상부기판을 합착하고, 실링재를 경화하는 단계이다(S210,S311). 이 과정과 동시에 상기 하부기판과 상부기판 사이에 존재하는 액정이 합착압력에 의해 패널 전체에 걸쳐 균일하게 퍼지고 액정층을 형성한다. 여기서 액정이 적하된 기판은 반드시 하부에 위치하여야만 한다.
이와 같은 공정에 의해 대면적의 유리기판(하부기판 및 상부기판)에는 액정층이 형성된 복수의 액정기판이 형성되며, 이 유리기판을 가공, 절단하여 복수의 액정기판으로 분리하고 각각의 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S312,S313).
상기 액정표시소자의 제작 과정에서 액정물질의 온도를 하강시키는 단계와 진공합착의 단계 및 실링재 경화의 단계는 그 순서를 변경하여도 가능하며, 이에 대한 공정흐름도가 도 8 및 도 9에 도시되었다.
본 발명에 따른 액정표시소자의 제작과정에서는 액정적하얼룩이 생성되는 것이 방지될 뿐 아니라 종래에 액정 주입구 봉합 이후에 행해지던 배향 열처리 공정이 생략될 수 있다. 이는 앞서 살펴본 바와 같이, 액정 적하 전단계에서 액정을 가열하여 등방상태로 만들었다가 다시 냉각함으로써 배향 열처리가 되기 때문이다. 이 배향 열처리 과정에서 약 60분 이상이 소요되는데, 본 발명의 실시예에 따르면 이 과정을 생략하고 바로 육안 검사(visual inspection)공정으로 넘어갈 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 액정이 액정-등방전이온도 이상으로 가열되어 등방상태로 기판에 적하됨으로써, 수직배향제 및 배향막과 액정분자간의 초기 상호인력작용이 약화되어 결과적으로 액정적하얼룩이 개선될 뿐 아니라, 추가의 배향 열처리 공정이 생략되고 공정시간이 단축되어, 제품의 수율 및 품질이 향상된다.

Claims (10)

  1. 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 수직배향막을 형성하는 단계;
    액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계;
    상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계;
    상기 액정과 기판을 상기 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하여 액정패널을 형성하는 단계; 및
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정을 액정-등방전이온도보다 0.001∼80℃ 높은 온도로 가열하여 등방상태로 전이시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 상에 수직배향제를 인쇄하여 수직배향막을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 배향처리 단계;
    액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계;
    상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하는 단계;
    상기 액정과 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계; 및
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  10. 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 제공하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판의 상면에서 액정의 초기배향을 결정하는 배향처리 단계;
    액정을 가열하여 등방상태로 전이시키는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 중 하나의 기판을 상기 액정의 액정-등방전이온도보다 0.001∼20℃ 높은 온도로 가열하는 단계;
    상기 등방상태로 전이된 액정을 상기 가열된 기판 상에 적하하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판을 합착하는 단계;
    상기 박막트랜지스터 어레이기판 및 컬러필터기판 사이의 실링재를 경화하는 단계; 및
    상기 액정과 기판을 상기 액정-등방전이온도 이하로 냉각시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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