KR101086119B1 - 모세관이 형성된 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모세관을 구비하는 액정표시장치에 관한 것으로, 모세관 현상을 이용하여 액정층내의 여분의 액정을 제거할 수 있게 하여 중력불량문제를 개선한다. 본 발명은 액정표시패널; 상기 액정표시패널을 구성하는 상부기판 및 하부기판을 결합시키는 실라인; 상기 실라인에 의해 정의되는 액정표시패널 내부의 액정층; 상기 액정표시패널의 가장자리에 형성되는 모세관을 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 제조공정은 제 1 기판상에 실라인을 형성하는 단계; 상기 실라인과 일정한 갭이 형성되어 모세관이 형성되도록 상기 실라인과 평행한 유기라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판과 상기 제 1 기판과 대응되는 제 2 기판을 합착하는 단계; 상기 제 1 기판과 제 2 기판이 합착되어 형성하는 액정표시패널을 단위 액정표시패널로 절단, 가공하는 단계; 및 상기 유기라인과 실라인 만드는 모세관에 상기 액정이 공급될 수 있도록 상기 유기라인에 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그러므로 액정이 과밀될 경우, 모세관을 통해 여분의 액정을 제거함으로 중력불량을 개선할 수 있다.

액정표시장치, 중력불량, 실라인, 적하방식, 모세관

Description

모세관이 형성된 액정표시장치 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE HAVING CAPILLARY TUBE AND METHOD FOR FABRICATING THEREOF}

도 1은 일반적인 액정표시패널의 구조의 단면도.

도 2는 종래의 액정표시패널을 제조하는 공정을 나타내는 프로우차트.

도 3은 가압방식에 의해 액정을 충진하는 것을 나타내는 모식도.

도 4는 적하방식에 의해 액정을 충진하는 것을 나타내는 모식도.

도 5는 본 발명에서 중력불량이 나타나는 것을 나타내는 모식도.

도 6은 본 발명에 의해 실라인에 의해 모세관이 형성되는 것을 나타내는 기판의 평면도.

도 7은 본 발명의 실라인에 의해 모세관이 형성되는 모습을 도시한 기판의 단면도.

도 8은 본 발명의 모세관에 의해 액정이 제거되는 모습을 도시한 확대도.

도 9는 모세관현상을 설명하는 모식도.

도 10은 본 발명에 의해 액정표시패널이 제조되는 공정을 나타내는 프로우차트.

도 11a~11b는 본 발명의 일 실시 예에 의해 모세관이 형성되는 것을 나타내는 사시도.

도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 의해 모세관이 형성되는 방법을 나타내는 모식도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

601,701:기판 602,702:실라인

603,703:유기라인 605, 705:모세관

750:스크린 760:롤러

770:실 디스펜서기

본 발명은 중력불량을 개선하는 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 중력불량을 발생시키는 여분의 액정을 모세관현상을 이용해 제거함으로써 중력불량을 개선하는 액정표시장치 및 그 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(100)는 하부기판(101)과 상부기판(102) 및 상기 하부기판(101)과 상부기판(102) 사이에 형성된 액정층(104)으로 구성되어 있다. 하부기판(101)은 구동소자 어레이(Array)기판이다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부기판(101)에는 복수의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;이하, TFT라 한다)와 같은 구동소자가 형성되어 있다. 상부기판(102)은 컬러필터(Color Filter)기판으로서, 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러필터층이 형성되어 있다. 또한, 상기 하부기판(101) 및 상부기판(102)에는 각각 화소전극 및 공통전극이 형성되어 있으며 액정층(104)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 도포되어 있다.

상기 하부기판(101) 및 상부기판(102)은 실링재(Sealing Material)(104)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(104)이 형성되어 상기 하부기판(101)에 형성된 구동소자에 의해 액정분자를 구동하여 액정층을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.

액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(101)에 구동소자를 형성하는 구동소자 어레이기판공정과 상부기판(102)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(101)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(Gate Line) 및 데이터라인(Data Line)을 형성하고 상 기 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(102)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R, G, B의 컬러필터층과 공통전극을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판(102) 및 하부기판(101)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(102)과 하부기판(101) 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(101)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포하고(S103) 상부기판(102)의 외곽부에 실링재(103)를 도포한 후(S106) 상기 하부기판(101)과 상부기판(102)에 압력을 가하여 합착한다(S107).

한편, 상기 하부기판(101)과 상부기판(102)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(S109) 액정층을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써(S110) 액정표시소자를 제작하게 된다.

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;301)내에는 액정이 충진된 용기(303)가 구비되어 있으며, 그 상부에 액정패널(302)이 위치하고 있다. 상기 진공챔버(301)는 진공펌프와 연결되어 설정된 진공상태를 유지하고 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 진공챔버(301) 내에는 액정패널 이동용 장치가 설치되어 상기 액정패널(302)을 용기(303) 상부로부터 용기까지 이동시켜 액정패널(302)에 형성된 주입구(305)를 액정(304)에 접촉시킨다(이러한 방식을 액정딥핑(Dipping) 주입방식이라 한다).

상기와 같이 액정패널(302)의 주입구(305)를 액정(304)에 접촉시킨 상태에서 진공챔버(301)내에 질소(N₂)가스를 공급하여 챔버(301)의 진공정도를 저하시키면, 상기 액정패널(302) 내부의 압력과 진공챔버(301)의 압력차에 의해 액정(304)이 상기 주입구(305)를 통해 패널(302)로 주입되며 액정이 패널(302)내에 완전히 충진된 후에 상기 주입구(305)를 봉지재에 의해 봉지함으로써 액정층이 형성된다(이러한 방식을 액정의 진공주입방식이라 한다).

그런데, 상기와 같이 진공챔버(301)내에서 액정패널(302)의 주입구(305)를 통해 액정을 주입하여 액정층을 형성하는 방법에는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 패널(302)로의 액정주입시간이 길어진다는 것이다. 일반적으로 액정패널의 구동소자 어레이기판과 컬러필터기판 사이의 간격은 수μm 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(303)에 충진되어 있는 액정(304)중에서 실제 액정패널(302)에 주입되는 양은 매우 적다. 한편, 액정은 대기나 특정 가스에 노출되면 가스와 반응하여 열화될 뿐만 아니라 액정패널(302)과의 접촉시 유입되는 불순물에 의해 열화된다. 따라서, 용기(303)에 충진된 액정(304)이 복수매의 액정패널(302)에 주입되는 경우에도 주입후 남게 되는 액정(304)을 폐기해야만 하는데, 고가의 액정을 폐기하는 것은 결국 액정패널 제조비용의 증가를 초래하게 된다.

상기 딥핑방식 또는 진공주입방식과 같은 종래의 액정주입방식의 단점들을 극복하기 위해, 근래 제안되고 있는 방법이 액정적하방식(Liquid Crystal Dropping Method)이다. 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 액정층도 매우 신속하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 필요한 양의 액정만을 직접 기판상에 적하하기 때문에 액정의 소모를 최소화할 수 있어 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(401)과 상부기판(402)을 합착하기 전에 하부기판(401)상에 방울형상으로 액정(404)을 적하한다. 상기 액정(404)은 컬러필터가 형성된 기판(402)상에 적하될 수도 있다. 다시 말해서, 액정적하방식에서 액정적하의 대상이 되는 기판은 TFT기판과 CF기판 어느 기판도 가능하다. 그러나, 기판의 합착시 액정이 적하된 기판은 하부에 놓여진다.

이때, 하부기판(401)의 외곽영역에는 실링재(403)가 도포되어 상기 상부기판(402)과 하부기판(401)에 압력을 가함에 따라 상기 상부기판(402) 및 하부기판(401)이 합착되며, 이와 동시에 상기 압력에 의해 액정(404) 방울이 외부로 퍼져 상기 상부기판(402)과 하부기판(402) 사이에 균일한 두께의 액정층이 형성된다. 다시 말해서, 상기 액정적하방식의 가장 큰 특징은 패널을 합착하기 전에 하부기판상에 미리 액정(404)을 적하하는 것이다.

이러한 액정적하방식의 액정충진방법은 불필요한 액정의 소모를 줄일 수 있고, 액정충진시간이 짧다는 장점은 있지만, 적정량의 액정을 적하하는 것이 매우 어려운 공정이기 때문에 과량의 액정이 적하될 수가 있다. 상기 과량의 액정적하는 검사시 중력불량의 문제를 유발하는 원인이 된다.

중력불량이란 액정표시장치을 사용하는 중에 액정이 중력방향으로 쏠려 화면에 얼룩을 발생시키는 것을 말한다. 상기 중력불량은 액정표시장치를 장시간 사용 하는 경우 발생할 수 있다. 특히, 액정표시패널이 완성된 후, 고온등의 가혹조건에서 수시간 액정패널의 동작테스트를 하게 되는데, 고온에서 액정과 상,하부기판을 구성하는 글래스와의 온도팽창계수의 차로 인해, 글래스의 중앙부가 상대적으로 팽창하여 액정이 중력방향으로 쏠리는 중력불량 문제는 심각하게 나타난다.

상기 중력불량의 문제는 적하방식으로 제조된 액정표시장치에 더욱 심각하게 나타난다.

본 발명은 상기와 같이, 액정표시장치의 중력불량을 개선할 수 있는 액정표시패널의 구조와 그 제조방법을 제공한다. 또한 중력불량의 개선을 통해 액정표시장치의 화질을 개선하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액정표시장치는 액정표시패널; 상기 액정표시패널을 구성하는 상부기판 및 하부기판을 결합시키는 실라인; 상기 실라인에 의해 정의되는 액정표시패널 내부의 액정층; 상기 액정표시패널의 가장자리에 형성되는 모세관을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 어레이기판을 형성하는 단계; 상기 어레이기판상에 배향막을 도포하는 단계; 상기 배향막을 러빙하는 단계; 상기 어레이기판상에 액정을 적하하는 단계; 상기 어레이기판과 대응되는 컬러필터기판을 형성하는 단계; 상기 컬러필터기판상에 배향막을 형성하는 단계; 상기 컬러필터기판상의 배향막을 러빙하는 단계; 상기 컬러필터상에 실라인을 형성하는 단계; 상기 실라인과 일정한 갭이 형성되어 모세관이 형성되도록 상기 실라인과 평행한 유 기라인을 형성하는 단계; 상기 어레이기판과 컬러필터기판을 합착하는 단계; 상기 어레이기판과 컬러필터기판이 합착되어 형성하는 액정표시패널을 단위 액정표시패널로 절단, 가공하는 단계; 및 상기 유기라인과 실라인 만드는 모세관에 상기 액정이 공급될 수 있도록 상기 유기라인에 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

액정표시패널은 상부기판과 하부기판 및 상기 두 기판을 합착하는 실라인과, 상기 실라인에 의해 정의되며 상기 액정표시패널의 내부에 형성되는 갭에 충진되는액정에 의해 형성되는 액정층을 구비한다. 또한 상기 액정표시패널에는 상부기판 및 하부기판의 셀갭을 유지하기 위해 다수의 스페이서가 형성되어 있다.

상기 스페이서는 액정표시패널의 셀갭을 유지하는 기능뿐 아니라 액정표시패널을 세워 사용할 때, 액정이 중력방향으로 흘러내리는 것을 방지하는 기능도 한다.

하지만, 상기 스페이서는 액정표시패널의 검사공정에서 액정이 중력방향을 쏠려 일정한 불량을 나타내는 것을 방지하지 못하고 있다.

액정표시패널은 액정이 주입된 후, 단위액정표시패널로 분리되어 최종적으로 검사공정을 거치게 된다. 액정표시패널이 목표하는 수명까지 구동이 보장될 수 있는지를 검사하기 위해 무한정 작동시킬 수는 없기 때문에, 상기 검사공정 중에는 고온등의 가혹조건에서 액정표시패널이 얼마나 안정적으로 구동하는지를 검사하는 공정도 포함된다. 특히 액정표시패널은 상기 고온검사공정에서 유리기판으로 구성 되는 상부기판 및 하부기판과, 액정 및 유기물로 구성되는 스페이서가 팽창을 한다. 그런데, 유리의 팽창계수가 스페이서 및 액정의 팽창계수보다 커, 고온에서 유리기판이 액정 및 스페이서에 비해 상대적으로 많이 팽창되어 액정표시패널의 내부에 잉여공간을 형성하게 된다. 이러한 잉여공간을 통해 액정표시패널 내의 액정이 중력방향으로 쏠리는 중력불량의 문제가 나타난다.

도 5는 액정표시패널의 고온테스트 과정에서 중력불량이 나타나는 것을 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, 서로 대향하는 액정표시패널의 두 기판, 즉 컬러필터기판(501)과 어레이기판(502)은 실라인(503)에 의해 서로 합착되어 있다. 그리고 상기 액정표시패널의 두 기판은 다수의 스페이서(504)에 의해 일정하게 셀갭이 유지되고 있다.

그런데, 상기 액정표시패널을 구성하는 두 기판(501,502)이 고온테스트 과정에서 액정(505)이나 스페이서(504)에 비해 상대적으로 크게 팽창하여 액정표시패널의 내부에 잉여공간을 만든다. 이러한 공간은 액정(505)이 중력방향으로 흘러내리게 하는 원인이 되며 중력불량을 발생시킨다.

본 발명은 액정표시패널에 상기와 같은 중력불량이 발생할 때 잉여액정을 모세관 현상을 이용해 제거함으로 중력불량을 개선한다.

도 6은 본 발명의 액정표시패널을 구성하는 일 기판을 도시하고 있다. 상기 기판은 어레이기판 또는 컬러필터기판일 수 있다.

본 실시 예는 컬러필터기판(601)상에 실라인이 형성되어 있다.

액정의 배열을 위한 배향막 형성공정 및 러빙(rubbing)공정을 마친 컬러필터기판(601)의 가장자리에 실라인(602)이 4각형의 컬러필터기판의 4면에 모두 형성되어 있다. 특히, 액정적하방식으로 제조되는 액정표시패널의 경우, 상기 실라인은 끊김이 없이 컬러필터기판의 4면에 형성되어 있다. 액정주입방식에 의해 형성되는 액정표시패널의 경우, 상기 실라인은 액정이 주입될 수 있는 액정주입구를 구비하여야 하므로 액정주입구 형성영역에서 실라인의 형성이 끊길 수 있다.

한편, 상기 컬러필터기판(601)상에는 상기 실라인(602)과 일정한 간격(W)을 가지며 상기 실라인과 평행한 유기라인(603)을 더 구비한다. 상기 유기라인(603)은 컬러필터기판과 어레이기판이 합착된 후, 상기 실라인(602)과 더불어 모세관을 형성한다.

즉, 상기 실라인(602)과 상기 유기라인(603)은 서로 평행하면서 일정한 간격을 유지하기 때문에 합착 후, 상기 실라인(602) 및 유기라인(603)사이에 관(tube)이 형성된다. 상기 관이 모세관(capillary tube)을 형성한다.

상기 실라인(602)과 유기라인(603) 사이에는 밀폐된 모세관이 형성되어야 하므로 상기 유기라인(603)은 실라인과 동일한 합착 능력을 가진 실재일 수 있다.

상기 유기라인을 실재로 형성함으로써 실라인형성공정에서 유기라인을 동시에 형성할 수 있는 장점이 있다.

뿐만아니라 상기 유기라인은 컬러필터기판과 어레이기판에 대한 합착능력과 액정에 대해 큰 부착력을 가져 모세관 현상을 유도할 수 있는 소정의 물질로 구성될 수 있다.

도 6을 참조하면, 상기 유기라인(603)은 컬러필터기판(601)의 일변 또는 서로 마주보는 두 변에 형성할 수 있으며, 4면 모두 형성하는 것도 가능하다.

도 6은 서로 마주보는 두 변에 형성된 유기라인(603)을 도시하고 있다.

상기 유기라인(603)과 상기 실라인(602)사이의 간격을 좁게 형성하면 모세관 현상이 강하게 일어 날 수 있으므로 상기 유기라인과 실라인이 만드는 관을 밀리미터 이하로 형성할 수 있다.

도 7은 도 6의 컬러필터기판(601)과 액정이 적하된 어레이기판(610)과 상기 컬러필터기판의 가장자리에 형성된 실라인(602) 및 유기라인(603)을 단면을 통해 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 컬러필터기판(601)과 어레이기판(610)이 실라인(602) 및 유기라인(603)에 의해 합착되고 나면, 상기 실라인(602)과 유기라인(603)사이에는 모세관(605)이 형성된다.

한편, 도 8은 액정표시패널의 일 모서리 부를 나타내는 것으로, 도 6의 A영역, 즉, 실라인(602)과 유기라인(603)이 형성하는 모세관(605)을 확대한 것이다.

모세관 현상을 유도하여 액정의 일부를 모세관을 통해 배출시키기 위해서는 액정층과 모세관(605)을 연결하는 통로가 필요하다. 그러므로 도 8에 도시된 바와 같이, 유기라인(603)의 일부에 액정층(600)과 모세관(605)사이를 연결할 수 있는 개구부(hole, 620)를 형성한다.

상기 개구부(620)는 액정표시패널이 단위액정표시패널로 절단 가공된 후, 레이저 등을 조사하여 형성할 수 있다. 또한 상기 개구부(620)는 잉여 액정이 집중될 수 있는 액정표시패널의 하단에 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 유기라인(603)과 실라인(602)에 형성되는 모세관에 의해 중력불량의 원인이 되는 여분의 액정이 제거되는 원리를 살펴본다.

도 9는 모세관 현상을 설명하기 위한 도면이다. 모세관 현상에 의해 액체가 모세관을 통해 빨려 올라가는 높이(H)는 H=2T cos θ/rρg (T는 표면장력,θ는접촉각, r은 관의 안지름,ρ는 액체의 밀도,g 는 중력가속도)의 관계를 가진다.

모세관 현상은 액체와 모세관의 내벽이 나타내는 부착력이 액체의 응집력보다 크게 되면 액체가 모세관의 내벽을 타고 오르는 현상으로 부착력과 응집력의 차가 크면 클수록 높이 올라간다. 또한 상기 식에서 확인되는 바와 같이, 관의 안지름이 작으면 높이 올라간다.

그러므로 액정표시패널에 액정을 충진하고 난 다음, 테스트 과정에 중력불량이 발생하면, 모세관의 일 벽면을 구성하는 유기라인(603)에 개구부를 형성하면, 유기라인과 실라인이 형성하는 모세관을 통해 여분의 액정이 빨려 올라가 액정표시패널에서 제거되고 중력불량은 개선될 수 있다. 또한 이후 액정이 중력에 의해 중력방향으로 더 쏠리더라도 그 무게에 의해 액정은 모세관을 통해 제거될 수 있어 중력불량을 개선할 수 있다.

상기 여분의 액정을 제거할 수 있는 모세관은 적하방식에 의해 형성되는 액정표시장치뿐 아니라 주입방법에 의해 형성되는 액정표시장치에도 적용될 수 있다.

이하, 상기 모세관을 구비하는 액정표시장치의 제조공정을 살펴본다.

본 실시 예는 중력불량의 문제가 잦은 적하방식에 의한 액정표시장치의 제조 공정을 중심으로 살펴본다.

액정표시패널의 형성공정은 상부기판의 형성, 하부기판의 형성, 상기 두 기판 중 어느 하나에 액정을 적하는 적하공정, 상기 두 기판의 합착공정, 단위액정표시패널로 절단/가공하는 공정 및 검사공정으로 이루어진다. 특히 본 발명의 모세관은 상부기판과 하부기판을 합착하는 실라인 형성단계에서 이루어지며, 상기 모세관과 액정층을 연결시키는 개구부는 검사단계에서 이루어진다.

이하 도 10을 참조하면, 본 실시 예는 액정을 박막트랜지스터 어레이기판에 적하하고 실라인을 상부 컬러필터기판에 형성하여 액정표시패널을 제조한다.

먼저, 투명한 유리기판을 이용한 박막트랜지스터(TFT) 어레이기판을 제조한다(S201). 상기 TFT어레기판은 매트릭스 배열을 하는 단위화소를 제조하는 공정으로 이루어지며, 상기 각각의 단위화소에는 단위화소를 구동하기 위한 박막트랜지터가 형성된다.

상기 TFT어레이 기판에는 복수의 게이트라인과 상기 게이트라인에 수직한 복수의 데이터라인에 의해 매트릭스 배열을 하는 복수의 단위화소가 형성되고, 상기 게이트라인과 데이터라인의 교차영역에 상기 게이트라인 및 데이터라인에 각각 연결되는 박막트랜지스터 형성공정이 진행된다.

이어서, 상기 박막트랜지스터의 드레인전극과 연결되는 화소전극 형성공정이 진행되어 단위화소마다 화소전극을 형성한다.

이어서, 상기 화소전극을 포함하는 TFT어레이기판 상에 스페이서 산포공정을 실시할 수 있다. 상기 스페이서는 TFT어레이기판과 컬러필터기판이 합착된 후, 일 정한 셀 갭을 유지하기 위한 것으로, 볼 스페이서 또는 컬럼스페이서일 수 있다.

볼 스페이서는 분산법, 제전산포방법등에 의해 볼형의 스페이서를 기판상에 무작위로 산포되는 것으로 원하는 위치에 볼 스페이서를 정확히 산포할 수 없고, 개구율을 감소시킨다는 단점은 있지만, 스페이서의 온도 팽창률이 유리보다 커, 고온 테스트시 중력불량을 개선할 수 있는 장점이 있다.

한편, 컬럼스페이서는 포토공정을 이용하여 원하는 위치에 스페이서를 형성할 수 있어, 개구율측면에서 볼 스페이서에 비해 우수하지만, 열 팽창률이 기판에 비해 작아 고온 테스트 공정에서 중력불량을 나타내는 경향이 있다.

그러므로 스페이서를 형성함에 있어, 볼스페이서를 사용하거나 또는 볼스페이서와 컬럼스페이서를 혼합하여 사용할 수 있다. 그러나 컬럼스페이서의 사용이 배제되는 것은 아니다.

스페이서를 형성한 다음, 상기 어레이기판상에 폴리이미드 계열의 배향막을 도포한다(S202). 상기 배향막은 적하되는 액정이 일정한 방향으로 배향하는데 도움을 준다. 배향막을 형성한 다음, 상기 배향막에 러빙포등을 사용하여 러빙공정을 실시한다. 상기 러빙공정은 배향막에 일정한 스크레치를 형성하여 액정이 일정한 배열을 할 수 있도록 돕는다.

배향막 및 러빙공정을 마친 다음, 상기 어레이기판상에 액정적하기를 통해 액정을 적하한다(S203).

액정적하기는 액정이 적하되는 어레이기판 상부에 설치되며, 그 내부에는 액정이 충진되어 기판상에 일정량을 적하한다.

통상적으로 액정은 방울형태로 기판상에 적하된다. 기판은 x,y방향으로 설정된 속도로 이동하고 액정적하기는 설정된 시간 간격으로 액정을 배출하기 때문에, 기판상에 적하되는 액정은 x,y방향으로 일정한 간격으로 배치된다. 물론 액정적하시 기판이 고정되고 액정적하기가 x,y방향으로 이동하여 액정을 일정간격으로 적하할 수도 있다.

한편, 상기 어레이기판의 제조공정과는 별도로 컬러필터기판이 형성된다(S204).

컬러필터기판에는 정보를 천연색으로 표현하기 위한 컬러필터층과, 액정에 전계를 제공하는 공통전극과, 빛샘을 방지하기 위한 블랙매트릭스 등에 형성된다.

또한 상기 컬러필터기판상에도 액정의 배향을 위해 배향막 형성공정과 상기 배향막의 러빙공정이 진행된다(S205).

이어서, 상기 배향막이 형성된 컬러필터기판의 가장자리에 실라인을 형성한다.(S205)

상기 실라인은 프린팅 방법과 디스펜싱방법에 의해 이루어 질 수 있다. 프린팅방법은 실라인의 형상이 그려진 마스크를 기판에 배열한 후, 실링재를 롤링함으로써 기판상에 소정의 패턴의 실라인을 형성할 수 있다.

상기 디스펜싱 방법은 실 디스펜스기를 통해 기판의 소정의 위치에 실라인을 그리는 방법에 의해 실라인을 형성한다.

본 발명은 상기 실라인을 형성하는 기판에 모세관을 형성할 수 있는 유기라인을 함께 형성할 수 있다. 상기 유기라인은 실라인과 별도로 형성될 수도 있고, 실라인과 함께 형성될 수도 있다.

본 실시 예는 실링재에 의해 실라인과 동시에 형성되는 공정을 도 11 및 12를 참조하여 설명한다. 도 11은 프린팅 방법에 의해 유기라인과 실라인을 형성하는 방법을 도시하고, 도 12는 실 디스펜서기에 의해 유기라인과 실라인을 형성하는 바법을 도시한다.

도 11a는 하나의 단위액정표시패널에 실라인을 형성하는 방법을 도시하나, 통상 액정표시패널은 대형의 모 기판에 다수의 단위액정표시패널이 형성되며, 그 방법은 단위액정패널에 실라인을 형성하는 방법과 동일하므로 도 11a는 하나의 단위액정표시패널만 도시한다.

도 11a를 참조하면, 컬러필터기판(701)상에 실라인(702)와 유기라인(703)(본 실시 예에서는 상기 유기라인은 실링재에 의해 형성되고 실라인의 역할을 함으로 제 2 실라인이라 칭한다)의 패턴(751)이 형성된 스크린(750)를 기판(701)과 정 배열한다. 이어서 상기 스크린 상에 실링재를 적하하면서 롤러(760)가 적하되는 실링재를 압착하여 기판(701)상에 실라인을 형성한다. 이때 제 2 실라인(703)도 동시에 형성된다.

도 11b는 프린팅방법에 의해 실라인과 유기라인이 형성되는 모습을 단면을 통해 나타내고 있다. 도 11b에 도시된 바와 같이, 실라인(702)과 제 2 실라인(703)은 일정한 갭을 유기하며 어레이기판과 합착공정이 이루어진 후, 상기 갭은 모세관이 된다.

상기 실시 예는 유기라인을 실라인과 동일한 물질로 동시에 형성하는 방법을 제시하였으나, 유기라인은 실라인과 다른 물질로 별도의 공정으로 형성하는 것도 가능하다. 그러나 별도의 공정을 추가하여야 하므로 공정지연을 야기할 수 있으므로 실라인과 동시에 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 유기라인을 형성하는 다른 방법으로 실 디스펜서기를 이용할 수 있다.

도 12를 참조하면, 실링재가 충진된 실디스펜서기(770)을 기판의 가장자리를 따라 이동시키면서 일정한 굵기의 실라인을 형성한다. 실라인을 형성한 다음, 상기 실라인과 평행하며 기판의 일 변에 형성될 수 있는 유기라인(703)을 형성한다. 상기 유기라인(703)은 실라인(703)와 동일한 물질로 형성하면 상기 유기라인은 실라인의 기능도 함께 한다. 그러므로 모세관은 일정한 간격을 가지는 두 실라인의 격벽에 의해 형성될 수 있다.

실라인을 형성한 다음, TFT어레이기판과 컬러필터기판을 합착하는 단계를 진행한다. 상기 합착공정에서 상기 실라인과 제 2 실라인에 의해 상기 TFT어레이기판과 컬러필터기판은 합착된다.

이때, 상기 두 기판의 합착시 일정한 압력을 가하여 하부기판에 적하된 액정이 눌려 하부기판 전체에 균일하게 충진되도록 한다. 합착결과, 상기 어레이기판과 컬러필터기판은 실라인에 의해 정의되는 액정층에 액정이 충진되고 실라인과 제 2 실라인에 의해 모세관이 형성된다.

이어서, 상기 합착된 기판을 단위 액정표시패널로 절단하고 가공한다(S208).

가공 후, 상기 단위 액정표시패널을 검사하게 되는 데, 특히 고온의 가혹한 환경에서 액정표시패널을 테스트할 할 때,중력불량이 발생할 수 있다.

고온환경하에서 액정이 중력방향으로 쏠려 중력불량이 발생하게 되면, 상기 제 2 실라인 즉, 유기라인의 하단부에 액정층으로 통하는 개구부를 형성하고 모세관 현상을 이용해 여분의 액정을 제거한다. 상기 개구부는 레이저조사등의 통해 형성할 수 있다.

실라인을 구성하는 유기물의 종류와 액정의 응집력, 액정과 실라인사이의 부착력 및 모세관의 지름등은 미리 알 수 있으므로, 상기 정보에 의해 액정의 상승높이를 계산할 수 있고, 모세관 현상에 의해 제거될 수 있는 액정의 량도 계산 가능하다. 그러므로 설계시 모세관의 지름값을 적정값으로 결정함으로써 중력불량을 효과적으로 개선할 수 있다.

또한 사용중 중력불량이 더욱 발생하더라도 일정량의 액정은 모세관을 통해 제거될 수 있어 중력불량 개선 효과를 더 얻을 수 있다.

상기 모세관의 형성을 통한 중력불량의 개선은 적하방식에 의해 제조되는 액정표시장치 뿐 아니라 액정주입방식에 의해 제조되는 액정표시장치에서도 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 중력불량이 문제되는 액정표시장치에 있어, 별도의 추가 공정없이도 여분의 액정을 제거할 수 있는 모세관을 더 형성하여 액정표시장치의 화질악화의 원인이 되는 중력불량문제를 개선할 수 있다.

또한 중력불량문제를 해결하므로써 액정표시패널에 얼룩무늬가 나타나는 화 질저하문제를 개선할 수 있다.

본 발명의 모세관은 액체의 응집력과 모세관과 액체사이에 작용하는 부착력사이의 차에 의해 발생하는 모세관 현상을 이용하여 여분의 액정을 제거하는 것으로 잉여액정에 의해 발생될 수 있는 화질저하문제 또는 과잉액정를 액정패널내에서 제거하는 방법등에 응용될 수 있다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판상에 배향막을 도포하는 단계;

   상기 배향막을 러빙하는 단계;

   상기 제 1 기판상에 액정을 적하하는 단계;

   상기 제 1 기판과 대응되는 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 2 기판상에 배향막을 형성하는 단계;

   상기 제 2 기판상의 배향막을 러빙하는 단계;

   상기 제 2 기판상에 실라인을 형성하는 단계;

   상기 실라인과 일정한 갭을 가지며 평행한 유기라인을 형성하는 단계;

   상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하여 상기 실라인과 유기라인사이에 모세관을 형성하는 단계;

   합착된 상기 제 1 기판과 제 2기판을 단위 액정표시패널로 절단, 가공하는 단계; 및

   상기 모세관으로 액정이 유입될 수 있도록 상기 유기라인에 개구부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 개구부 형성단계는 상기 단위액정표시패널의 검사단계에서 액정이 중력방향으로 쏠려 중력불량이 발생했을 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 액정이 상기 개구부를 통해 모세관으로 빨려오라감으로 액정의 일부가 액정층에서 제거되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 모세관을 형성하는 단계는

    상기 실라인 및 유기라인 패턴을 구비하는 스크린을 제 2 기판상에 배열하는 단계;

    상기 스크린상에 실링재를 도포하면서 상기 실링재를 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
11. 제 7항에 있어서, 상기 모세관을 형성하는 단계는

    상기 제 2 기판상에 실 디스페서기에 의해 실라인을 그리는 단계와,

    상기 실라인과 평행하며 일정한 간격을 가지는 유기라인을 그리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.

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