KR101071094B1 - 액정 표시장치의 제조방법 - Google Patents

액정 표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 하부기판에 액정을 적하시키는 단계와, 상부기판에 실런트를 도포하는 단계와, 상기 하부기판에 상부기판을 합착시키는 단계와, 상기 합착된 상하부기판에 UV를 조사하는 단계와, 상기 합착된 상하부기판을 언로딩시키는 단계와, 상기 언로딩시킨후 합착된 상하부기판을 로딩시키는 단계와, 상기 합착된 상하부기판에 압력을 가함과 동시에 UV 경화를 실시하는 단계 및, 상기 UV 경화를 실시한후 열경화시키는 단계를 포함하여 구성되며, 실(seal) 경화시에 상하부기판이 가능한 동일한 실라인(seal line)내 면적을 유지하면서 합착될 수 있도록 경화되는 동안 상하부기판에 일정양의 압력을 가하므로써 상하부기판 변형이 최소화되어 휘도 불균일을 최소화시킬 수 있는 것이다.
상정반, 하정반, 진공챔버, 열경화, UV 조사, 트레이, 정전흡착, 빛샘

Description

액정 표시장치의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANEL}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 섦녕하기 위한 공정 흐름도.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 설명하기 위한 공정도.
도 3은 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치의 비틀림 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 섦녕하기 위한 공정 흐름도.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 설명하기 위한 공정도.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치의 비틀림 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
111 : 진공챔버 113 : 상정반
115 : 하정반 121a : 상부기판
121b : 하부기판 121 : 합착기판
131 : 클램프 141 : 트레이
151 : 열경화로
본 발명은 액정 표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치무라(tourch mura) 및 터치(tourch)성 빛샘을 개선하기 위한 셀 공정에 적용하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절하여 화상을 표시하게 된다. 액정표시장치는 각 액정셀을 구동하기 위한 스위칭소자에 의해 동영상을 표시하기에 적합하다.
액정표시소자에 사용되는 스위칭소자로는 주로 박막트랜지스터가 이용되고 있다.
이러한 액정표시소자는 서로 일정간격을 두고 합착되는 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러기판, 및 이들 기판사이에 충진되는 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 액정층은 자신에게 인가된 전계에 응답하여 회전되므로써 박막트랜지스터 어레이기판을 경유하여 입사되는 빛의 투과량을 조절하게 된다.
또한, 상기 컬러필터기판은 상부기판의 배면상에 형성되는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극을 구비한다. 여기서, 상기 컬러필터는 적(R), 녹(G), 청(B)색 의 컬러필터층이 스트라이프(stripe) 형태로 배치되어 특정 파장대역의 빛을 투과시키므로써 컬러표시를 가능하게 한다.
그리고, 인접한 색의 컬러필터들사이에 형성되는 블랙 매트릭스는 인접한 셀로부터 입사되는 빛을 흡수하므로써 콘트라스트의 저하를 방지하게 된다.
또한, 박막트랜지스터 어레이기판은 하부기판의 전면에 데이터라인과 게이트라인이 상호 교차되도록 형성되며, 그 교차부에 박막트랜지스터가 형성된다. 여기서, 상기 박막트랜지스터는 게이트라인에 접속된 게이트전극, 데이터라인에 접속된 소스전극, 채널을 사이에 두고 소스전극과 마주보는 드레인전극으로 구성된다.
상기 트랜지스터는 드레인전극을 관통하는 접촉홀을 통해 화소전극과 접속된다. 이러한 박막트랜지스터는 게이트라인으로부터 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극에 공급한다.
여기서, 상기 화소전극은 데이터라인과 게이트라인에 의해 분할된 셀영역에 위치하며, 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 상기 화소전극은 드레인전극을 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판에 형성되는 공통전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판과 상부기판사이에 위치하는 액정은 유전율이방성에 의해 회전하게 된다.
따라서, 광원으로부터 화소전극을 경유하여 공급되는 광이 상부기판쪽으로 투과된다.
이러한 기존의 액정표시소자의 제조공정은 기판 세정공정과, 배향막 형성공정과, 기판 합착/액정주입공정, 실장공정 및 테스트 공정등으로 구분되어진다.
먼저, 기판 세정공정에서는 세정제를 이용하여 상/하부기판의 패터닝 전후에 기판들에 잔존하는 이물질을 제거한다.
또한, 기판 패터닝공정에서는 상판의 패터닝과 하판의 패터닝으로 나누어지는데, 상판의 상부기판상에는 칼라필터, 공통전극, 블랙 매트릭스를 형성하고, 하판의 하부기판상에는 데이터라인과 게이트라인 등의 신호배선을 형성하며, 데이터라인과 게이트라인의 교차부에 박막트랜지스터를 형성하는 한편, 상기 데이터라인과 게이트라인사이의 화소영역에는 화소전극을 형성한다.
그리고, 기판합착/액정주입 공정에서는 하부기판상에 배향막을 도포하고 러빙하는 공정을 진행한후 실(seal)재를 이용한 상/하판 합착공정, 액정주입, 주입구 봉지공정 등을 순차적으로 진행한다. 이때, 상기 실(seal)재는 액정주입 공간과 액정영역을 한정하는 역할을 겸한다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 섦녕하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치의 비틀림 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도이다.
도 1 및 2a를 참조하면, 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조시의 기판합 착/액정주입공정은, 먼저 상부기판(21a)이 로딩 및 얼라인하는 동안에 하부기판 (21b)에 액정을 적하시키고 이어 상부기판을 하부기판상에 덮는다(S10 및 S20). 이때, 상기 상부기판(21a)은 컬러필터기판을 의미하고, 상기 하부기판(21b)은 박막트랜지스터를 의미한다. 또한, 상기 상부기판(21a)에는 실런트(selant)(23)가 도포되어 있다. 여기서, 상부기판과 하부기판을 합착기판(21)으로 통칭하여 설명하도록 한다.
그다음, 진공챔버(11)내로 합착기판(21)을 로딩시킨다. 이때, 상기 진공챔버 (11)내에 진공을 유지하기 전에 상정반(13)의 진공흡착을 해제하고, 좌,우측에 마련된 클램프(31)를 이용하여 상기 합착기판(21)을 고정지지한다.
이어서, 진공펌프(미도시)를 가동시켜 진공챔버(11)내를 진공으로 유지시킨다(S30). 이때, 상기 진공챔버(11)내에 원하는 진공상태가 유지되면, 합착기판(21)을 각각 상하정반(13)(15)에 의한 정전 흡착으로 고정시킨다(S40).
그다음, 마크 얼라인공정을 실시한후 상정반(13)이 더 내려와 하정반(15)과 닿아 가압이 진행되기 시작한다(S50). 이때, 상기 마크 얼라인 공정은 조 마크얼라인과 미 마크얼라인으로 구분되는데, 상기 조 마크얼라인인 경우에 상하정반의 간격이 약 1.6 μm 정도 즉, 120 μm/s 속도로 하강하며, 미 마크얼라인인 경우에 상하정반의 간격이 1.4μm이다. 또한, 상기 가압이 진행된후 최종 가압력은 200∼250 kg 정도로 세팅한다.
이어서, 합착기판(21) 주변에 UV를 국부적으로 조사하여 상기 합착기판(21)을 가고정시킨다(S60). 이때, 상기 상부기판과 하부기판의 합착상태가 유지된다.
그다음, 도 1 및 도 2b를 참조하면, 상기 상정반(13)을 위로 상승이동시킨후 N2 기체를 진공챔버(11)내로 공급하여 벤트(bent)를 실시한다(S70).
이어서, 도 1 및 도 2c를 참조하면, 상기 합착기판(21)을 언로딩시킨후 UV 조사 및 오븐에서 가열한다 (S80 및 S90). 이때, 상기 UV조사 과정에서 중력에 의해 합착기판(21)이, 도 3에서와 같이, 아래로 휜 상태로 경화가 이루어진다.
또한, 액정 적하시에 액정 적하 크기가 상부기판을 받치고 있어서 상부기판이 어느 정도 벤트(bent)된 모양을 가질 수 있고, 이러한 상태에서 합착이 일어난다.
상기와 같은 공정순으로 진행되는 액정표시장치의 제조방법에 의하면, UV조사과정에서 중력에 의해 유리기판이 아래로 휜 상태로 경화가 이루어지고, 액정 적하시에 액정 적하 크기가 상부기판을 받치고 있어서 상부기판이 어느 정도 벤트 (bent)된 모양을 가지며, 이러한 상태에서 합착이 일어난다.
따라서, 이렇게 하여 형성되는 액정표시패널은 실(seal)내 유리기판의 면적이 상, 하 다름으로써 터치(tourch) 등의 외력에 대해 유리기판의 변형이 쉽게 일어나 터치무라(tourch mura) 또는 터치성 빛샘 발생의 원인이 된다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 터치무라(tourch mura) 및 터치(tourch)성 빛샘을 개선시킬 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상하부기판의 변형이 최소화되도록 하여 휘도 불균일을 최소화시킬 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정 표시장치의 제조방법은, 하부기판에 액정을 적하시키는 단계와, 상부기판에 실런트를 도포하는 단계와, 상기 하부기판에 상부기판을 합착시키는 단계와, 상기 합착된 상하부기판에 UV를 조사하는 단계와, 상기 합착된 상하부기판을 언로딩시키는 단계와, 상기 언로딩시킨후 합착된 상하부기판을 로딩시키는 단계와, 상기 합착된 상하부기판에 압력을 가함과 동시에 UV 경화를 실시하는 단계 및, 상기 UV 경화를 실시한후 열경화시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
이하 본 발명에 따른 액정 표시장치의 제조방법에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 섦녕하기 위한 공정 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조시의 기판합착/액정주입공정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치의 비틀림 상태를 도시한 액정표시장치의 단면도이다.
도 4 및 5a를 참조하면, 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조시의 기판합착/액정주입공정은, 먼저 상부기판(121a)이 로딩 및 얼라인하는 동안에 하부기판 (121b)에 액정을 적하시키고 이어 상부기판을 하부기판상에 덮는다(S110 및 S120). 이때, 상기 상부기판(121a)은 컬러필터기판을 의미하고, 상기 하부기판 (121b)은 박막트랜지스터를 의미한다. 또한, 상기 상부기판(21a)에는 실런트(123)가 도포되어 있다. 여기서, 상부기판과 하부기판을 합착기판(121)으로 통칭하여 설명하도록 한다.
그다음, 진공챔버(111)내로 합착기판(121)을 로딩시킨다. 이때, 상기 진공챔버 (111)내에 진공을 유지하기 전에 상정반(113)의 진공흡착을 해제하고, 좌,우측에 마련된 클램프(131)를 이용하여 상기 합착기판(121)을 고정지지한다.
이어서, 진공펌프(미도시)를 가동시켜 진공챔버(111)내를 진공으로 유지시킨다(S130). 이때, 상기 진공챔버(111)내에 원하는 진공상태가 유지되면, 합착기판 (121)을 각각 상하정반(113)(115)에 의한 정전 흡착으로 고정시킨다(S140).
그다음, 마크 얼라인공정을 실시한후 상정반(113)이 더 내려와 하정반(115)과 닿아 가압이 진행되기 시작한다(S150). 이때, 상기 마크 얼라인 공정은 조 마크얼라인과 미 마크얼라인으로 구분되는데, 상기 조 마크얼라인인 경우에 상하정반의 간격이 약 1.6 μm 정도 즉, 120 μm/s 속도로 하강하며, 미 마크얼라인인 경우에 상하정반의 간격이 1.4μm이다. 또한, 상기 가압이 진행된후 최종 가압력은 200∼250 kg 정도로 세팅한다.
이어서, 상기 합착기판(121) 주변에 UV를 국부적으로 조사하여 상기 합착기판(121)을 가고정시킨다(S160). 이때, 상기 상부기판과 하부기판의 합착상태가 유지된다.
그다음, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 상정반(113)을 위로 상승이동시킨후 N2 기체를 진공챔버(111)내로 공급하여 벤트(bent)를 실시한다(S170).
이어서, 도 4 및 도 5c를 참조하면, 상기 합착기판(121)을 언로딩 (unloading)시킨다 (S180).
그다음, 상기 합착기판(121)을 언로딩시킬때, 핀(pin) 또는 바아(bar)와 같이 일부만 받치는 트레이(tray)대신에 전면을 지지할 수 있는 트레이를 사용하여 합착기판(121)을 다시 로딩한다(S190).
이어서, 도 4 및 도 5d를 참조하면, 상부에서 실(seal)영역 이외의 비노광부분을 마스크(즉, 상정반)를 내릴때, 정전 흡착을 이용하여 상정반(113)을 합착기판(121)의 상면을 일정 압력을 가하는 조건으로 내림과 동시에 UV 경화를 실시한다(S200).
그다음, 도 4 및 도 5e를 참조하면 UV 경화후 열경화로(151)에 이동시에도 핀(pin) 도는 바아(bar)와 같은 트레이(tray) 대신에 전면 지지가 가능한 트레이(141)를 사용하여 열경화가 진행되는 공정동안 셀 즉, 합착기판(121)을 받혀 준다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법에 의하면, 실(seal) 경화시에 상하부기판이 가능한 동일한 실라인(seal line)내 면적을 유지하면서 합착될 수 있도록 경화되는 동안 상하부기판에 일정양의 압력을 가하므로써 상하부기판 변형이 최소화되어 휘도 불균일을 최소화시킬 수 있다.
또한, 합착기판이 핀이나 바아 등에 의해 로딩되어 핀과 핀사이 또는 바아와 바아사이에 합착기판이 쳐져서 생기는 합착기판의 휨 모양을 최소화시킬 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 하부기판에 액정을 적하시키는 단계;
    상부기판에 실런트를 도포하는 단계;
    상기 하부기판에 상부기판을 합착시키는 단계;
    상기 합착된 상하부기판에 UV를 조사하는 단계;
    상기 합착된 상하부기판을 언로딩시키는 단계;
    상기 언로딩시킨후 합착된 상하부기판을 로딩시키는 단계;
    상기 합착된 상하부기판에 압력을 가함과 동시에 UV 경화를 실시하는 단계; 및
    상기 UV 경화를 실시한후 열경화시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판에 상부기판을 합착시키는 단계는, 상정반이 합착된 상하부기판으로 내려와서 하정반과 닿은 상태에서 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가압하는 단계시에, 최종가압력은 200∼250 kg으로 유지하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 합착된 상하부기판에 UV를 조사하는 단계시에 합착된 상하부기판을 가고정시키는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 합착된 상하부기판에 UV를 조사하는 단계후, 상정반을 상승시키고 N2 기체를 진공챔버내로 공급하여 벤트를 실시하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 합착된 상하부기판을 로딩하는 단계는 전면을 지지하는 트레이를 사용하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 합착된 상하부기판에 일정한 압력을 가함과 동시에 UV 경화시키는 단계에서, 합착된 상하부기판의 실영역이외의 비노광부분을 가리는 상정반을 이용하여 정전흡착에 의해 상기 합착된 상하부기판에 일정한 압력을 가하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 합착된 상하부기판을 열경화시키는 단계에서, 열경화로에 이동시에 전면 지지가능한 트레이를 사용하는 것을 특징으로하는 액정표시장치의 제조방법.
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