KR101146457B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 브레이크 공정시 기판 파손을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 액정 셀에서 액정 패널의 씰라인 외곽의 더미 영역에 컬럼 스페이서를 형성시킴으로써 브레이크 공정시 상, 하부 기판의 접촉을 방지하여 기판의 크랙 손상을 방지하고, 씰 라인 외곽의 패드부 손상을 방지하여 불량을 저감하고 제조 수율을 향상시키는 장점이 있다.
씰 라인, 더미 컬럼 스페이서, 브레이크

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법{Liquid Crystal Display device and the fabrication method thereof}
도 1은 종래 기술에 따라 액정표시장치의 상하부 기판이 합착된 셀을 패널단위로 스크라이브 라인을 형성한 평면도.
도 2는 브레이크 공정시에 발생되는 문제점을 보여주는 액정 표시 장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 공정전의 액정 표시 장치 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선을 자른 브레이크 공정전의 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 구조단면도.
도 5는 본 발명에 따른 브레이크 공정시를 보여주는 공정단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
201 : 하부 기판 203 : 상부 기판
205 : 씰 라인 207a, 207b, 208a, 208b : 스크라이브 라인
209a : 컬럼 스페이서 209b : 더미 컬럼 스페이서
251 : 게이트 전극 253 : 게이트 절연막
255 : 반도체층 257 : 소스 전극
259 : 드레인 전극 260 : 보호막
261 : 화소 전극 262 : 제 1 배향막
271 : 블랙 매트릭스 272 : 컬러 필터
273 : 오버코트층 275 : 공통 전극
277 : 제 2 배향막 288 : 브레이크 바
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 브레이크 공정시 기판 파손을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 어레이 기판과, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 필터층이 형성된 컬러 필터 기판이 액정을 사이에 두고 합착된 구조를 하고 있다.
상기와 같이 어레이 하부기판과 컬러 필터 상부기판이 합착되어 있는 액정표시장치 셀(Cell)의 제조공정은 다음과 같다.
먼저, 투명한 유리 기판 상에 금속막을 증착하고, 식각하여 게이트 버스 라인을 형성하고, 계속해서 게이트 절연막, 비정질 실리콘막, 도핑된 비정질 실리콘막 및 소오스/드레인 전극을 사용하여 화소 스위칭 소자인 TFT를 형성한다. 계속하여 ITO 투명 금속막을 증착하고 식각하여 화소전극을 형성하여 어레이 하부기판을 완성한다.
상기와 같은 어레이 하부기판 상에는 액정표시장치의 패널 크기에 따라 2개, 4개, 6개의 독립된 엑티브층이 형성된다.
또한, 상기 어레이 하부기판과 대향하는 컬러 필터 상부기판은 투명한 유리 기판에 블랙 매트릭스를 형성하고, 상기 블랙 매트릭스 사이에 차례대로 R, G, B 컬러 필터층을 형성하여 완성한다. 마찬가지로 상기 컬러 필터 상부기판에도 상기 어레이 하부기판과 대응되도록 2개, 4개, 6개의 독립된 엑티브층이 형성된다.
상기에서 완성된 어레이 하부기판 상에는 셀 갭 유지를 위한 스페이서가 산포되고, 상기 컬러 필터 상부기판은 액정 주입시 봉입을 위하여 씰라인을 형성한 후 두 개의 기판을 얼라인 시킨다. 이렇게해서 합착된 기판을 액정 셀(CELL) 또는 액정표시장치 셀이라고 한다.
이와 같이 형성된 셀을 각각의 엑티브층을 포함하는 패널들로 분리하기 위하여 셀 컷팅 공정이 진행된다.
셀 컷팅 공정에는 다이아몬드와 같은 경질 재료를 사용하여 유기 기판의 표면상에 연속적으로 균열 또는 홈(CRACK)을 형성하여, 그 균열 또는 홈을 따라 유리 기판에 충격 또는 하중을 가함으로써 절단하는 방법을 사용한다.
즉, 예리한 다이아몬드 등의 경질부재로 형성된 스크라이버(scriber)에 의해, 유리기판의 표면에 소정의 스크라이브 라인(scribe line)을 스크라이브하여 스크라이브 라인에 따른 크랙(crack)을 형성한다. 이 크랙을 형성한 면의 타측 기판으로부터, 충격을 가해 크랙을 진행시켜 유리 기판을 커트한다.
액정표시장치의 유리기판을 커팅할 때에는, 기판표면에 스크라이브 라인을 스크라이브하여 커트라인에 따른 크랙, 즉 스크라이브 라인을 형성한다. 그리고, 브레이크 바(break bar)라 칭하는 고무제의 봉 형상 부재에 의해, 유리기판의 타측 기판으로부터 스트라이브 라인을 따라 균일하게 충격을 가함으로써, 유리기판을 스크라이브 라인에 따라 브레이킹(breaking)한다. 이에 따라, 유리기판을 원하는 크기로 커팅한다.
도 1은 종래 기술에 따라 액정표시장치의 상하부 기판이 합착된 셀을 패널단위로 스크라이브 라인을 형성한 평면도이고, 도 2는 브레이크 공정시에 발생되는 문제점을 보여주는 액정 표시 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 액정 패널을 갖는 어레이 하부기판(101)과 컬러 필터 상부기판(103)이 스페이서를 사이에 두고 씰 라인(105)에 의하여 합착되어 형성된 셀(cell:110)이 도시되어 있다.
일반적으로 액정표시장치를 제조할 때, 투명한 유리 기판(어레이 하부기판:1) 상에 액정표시장치의 패널 크기에 따라 2개, 4개, 6개의 액정표시장치 패널이 형성되어진다. 즉, 어레이 하부기판(101) 상에 다수개의 액정패널에 해당하는 엑티브(active)층이 동시에 형성되어 진다.
따라서, 상기 어레이 하부기판(101) 상에는 일정한 거리를 두고, 동일한 구조 를 갖는 TFT(Thin Film Transistor) 어레이 층들로 구성된 엑티브층들이 형성되어진다.
마찬가지로, 상기 TFT 어레이 하부기판(101)과 대응되도록 컬러 필터 상부기판(103) 상에도 상기 어레이 하부기판(101) 상에 형성되는 엑티브층과 대응되도록 매트릭스 형태의 컬러 필터층 2개, 4개 및 6개로 구분되어지는 엑티브층들을 형성 한다.
그리고, 상기 어레이 하부기판(101)과 컬러 필터 상부기판(103)이 완성되면, 씰라인(105) 형성과 스페이서(도시되지 않음) 산포 공정을 진행한 후, 두 개의 기판을 얼라인 시킨 후, 합착하여 셀(110)을 형성한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 하나의 셀(110)에는 패널의 크기에 따라 2장, 4장 또는 6장의 액정표시장치의 패널이 형성되어 있다. 그리고, 셀 공정이 완성되면, 각각의 패널 별로 절단을 한 후, 액정을 주입하게 된다.
이때, 상기 셀 상에 절단을 위하여 스크라이브 라인들(107a, 107b, 108a, 108b)을 형성하는데, 이는 다이아몬드와 같은 경도가 큰 물질을 스크라이버에 배치하여 상기 셀(110) 상에 크랙을 형성된다. 상기 스크라이브 라인들(107a, 107b, 108a, 108b)은 상기 셀(110)을 이루고 있는 어레이 하부기판(101)과 컬러 필터 상부기판(103) 상에 형성되는데, 게이트 버스 라인과 데이터버스 라인과 평행하도록 패널 크기의 외곽을 따라 형성된다.
또한, 상기 컬러 필터 상부기판(103) 상에 형성된 데이터 버스라인과 평행한 제 2 스크라이브 라인(107b)은 상기 어레이 하부기판(101)의 게이트 패드와 데이터 패 드의 오픈을 위하여 상기 어레이 하부기판(101) 상에 형성된 데이터 버스라인과 평행한 제 1 스크라이브 라인(107a)보다 엑티브 영역쪽으로 치우쳐 스크라이브 라인이 형성되어 있다.
즉, 도면에서 도시된 바와 같이, 상기 어레이 하부기판(101) 상에는 패널 크기를 따라 상기 게이트 버스 라인과 평행한 제 1 스크라이브 라인(108a)이 패널 영 역에 해당하는 상하 가장자리에 각각 형성되고, 데이터 버스 라인에 평행한 제 1 스크라이브 라인(107a)이 패널 영역에 해당하는 좌우 가장자리에 각각 형성된다.
상기 컬러 필터 상부기판(103) 상에 형성되는 스크라이브 라인들(107b, 108b)은 상기 어레이 하부기판(101) 상에 형성되는 스크라이브 라인들(107a, 108a)과 동일한 개수를 갖지만, 상기 어레이 하부기판(101)의 데이터 패드와 게이트 패드 오픈을 위해서 엑티브 영역 둘레를 따라서 데이터 버스 라인 또는 게이트 버스 라인과 평행한 제 2 스크라이브 라인들(107b, 108b)이 형성되어있다.
따라서, 상기 어레이 하부기판(101) 상에 형성되는 스크라이브 라인들(107a, 108a)은 액정표시장치의 패널 크기를 따라 형성되어 있고, 상기 컬러 필터 상부기판(103) 상에 형성되는 스크라이브 라인들(107b, 108b)은 엑티브 층을 따라 형성되어 있다.
이와 같이 셀 컷팅 공정에서는 스크라이브 공정과 브레이크 공정이 진행되는데, 상기 셀(110) 상에 크랙(107a, 107b, 108a, 108b)이 형성되면 상기 크랙이 형성된 타측 기판에 브레이크 바(break bar)를 사용하여 순간 충격력을 가함으로써 상기 기판들을 절단(breaking)한다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판을 스크라이브 라인을 따라 절단한 후, 타측 기판을 스크라이브 공정 및 브레이크 공정으로 절단하기 위하여 브레이크 바(188)를 이용하여 충격을 주면 상기 어레이 하부 기판(101)과 컬러 필터 상부 기판(103)이 서로 부딪혀 충격을 주게 된다.
이와 같은 상, 하부 기판의 부딪힘에 의한 충격은 기판에 크랙을 유발시킬 수도 있고 어레이 하부 기판(101)의 패드부의 단선을 유발시키는 문제점이 있다.
즉, 상기 상, 하부 기판의 부딪힘에 의한 충격은 어레이 기판 상에 형성되어 있는 데이터 패드와 게이트 패드에 형성되어 있는 금속막 손상을 초래하여 패드 오픈 및 게이트 버스 라인과 데이터 버스 라인의 단선을 유발시키는 문제점이 있다.
본 발명은 액정 셀에서 액정 패널의 씰라인 외곽의 더미 영역에 컬럼 스페이서를 형성시킴으로써 원활한 브레이크 공정을 할 수 있는 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의되는 제 1, 2 기판과; 상기 액티브 영역 주변의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 형성된 씰 라인과; 상기 씰 라인 외곽의 비액티브 영역에 형성된 버퍼 컬럼 스페이서와; 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액티브 영역에 컬럼 스페이서를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼 컬럼 스페이서는 제 1 기판과 제 2 기판중 어느 한 기판에 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 스크라이브 라인을 기준으로 액티브 영역과 비액티브 영역이 정의된 제 1, 2 기판을 구비한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 제 1 기판의 액티브 영역의 가장자리에 씰 라인을 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판에서 액티브 영역과, 상기 씰 라인과 상기 스크라이브 라인 사이의 비액티브 영역 상에 적어도 하나 이상의 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와; 상기 제 1, 2 기판을 합착한 후 스크라이브 라인을 따라 절단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 공정전의 액정 표시 장치 평면도로써, 주기판내에 2개의 상부기판(203)과, 각 상부기판(203)내에 형성된 씰 라인(205)을 도시한 것으로, 실선은 각 상부기판(203)을 절단하기 위한 스크라이브 라인들(207a, 207b, 208a, 208b)을 나타낸 것이다.
도 3에는 주기판에 2개의 패널을 형성하기 위한 도면이 도시되었으나, 이것은 하나의 실시예를 도시한 것일 뿐, 주기판을 통해 액정 패널이 나올 수 있는 가지수는 주기판의 면적과 상기 주기판에 형성되는 패널의 사이즈에 따라 다양할 수 있다.
이와 같은 구조의 액정표시장치를 제조하는 방법은 하부기판(201)과 상부기판(203) 사이에 액정층을 형성하는 방식에 따라 진공주입방식과 액정적하방식으로 나뉘는데, 이하에 설명한다.
먼저, 진공주입방식에 의한 액정표시소자의 제조방법은 다음과 같다.
우선, 박막트랜지스터와 화소전극을 구비한 하부기판과, 블랙매트릭스, 칼라필터층 및 공통전극을 구비한 상부기판을 준비한다.
그리고, 액정이 바깥으로 새는 것을 방지하고 양 기판을 접착할 수 있도록 어느 하나의 기판에 씰 라인(205)을 형성한다.
이때, 상기 씰 라인(205)으로는 에폭시 수지 등을 이용한 열경화형 씨일재가 주로 사용된다.
그리고 상부 기판(203)에는 컬럼 스페이서(column spacer)(209)를 형성한다.
상기 컬럼 스페이서(209)는 하부 기판(201)에 형성될 수도 있다.
이후에 상기 양 기판을 합착한 후 가열하여 상기 열경화형 씨일재를 경화시킴으로써 양 기판을 접착시킨다.
그리고, 각 패널별로 절단하여 단위 패널을 형성한 후, 상기 각 단위 패널을 진공챔버에 위치시켜 기판 내부를 진공상태로 유지한 후 액정용기에 담가 합착기판 내에 액정층을 형성한다.
그러나, 이와 같은 진공주입방식은 표시화면이 대면적화 됨에 따라 액정주입시간이 장시간 소요되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
액정적하방식은 진공주입방식의 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부기판 및 상부기판 준비공정, 스페이서 형성공정, 씰 라인 형성공정까지는 진공주입방식과 동일하다.
다만, 액정적하방식이 진공주입방식과 차이가 있다면 양 기판을 합착한 후에 진공상태에서 액정층을 주입하는 것이 아니라, 기판 상에 형성된 씰 라인(205) 사 이에 액정을 적하한 후 양 기판의 합착공정을 수행하는 것이다.
이와 같은 액정 표시 장치에서 어레이가 형성되는 다수의 엑티브(active)층이 동시에 형성되어 진다.
그리고, 상기 엑티브층에는 컬럼 스페이서(209a)가 형성되는데, 상기 컬럼 스페이서(209a)를 하부기판(201)의 화소영역을 제외한 배선부에 대응되는 상부기판(203)의 엑티브 영역과 씰 라인(205)이 형성되는 외곽영역에 규칙적으로 패턴을 형성하여도 된다.
이때 컬럼 스페이서(209)는 감광성 유기수지로 구성한다.
상기 컬럼 스페이서(209)는 상기 씰 라인(205) 외부의 상부 기판(203) 상에도 소정의 패턴을 형성하고 있으며, 상기 스크라이브 라인과 상기 씰 라인(205) 사이에 적어도 하나 이상의 버퍼 컬럼 스페이서(209b)를 형성하고 있다.
도 4는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ'선을 자른 브레이크 공정전의 본 발명에 따른 액정표시장치의 개략적인 구조단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 브레이크 공정시를 보여주는 공정단면도이다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 하부기판(201)과 상부기판(203)에 각 구성물을 형성하고, 두 기판(201, 203)을 합착한 후 컷팅하는 공정에 의해서 이루어진다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 하부 기판(201) 상에는 박막트랜지스터(T)와 제1배향막(262)이 공정 순서에 따라서 씰 라인(205) 내부영역 즉, 엑티브 영역에 형성되어 있다.
상기 박막 트랜지스터는, 하부 기판(201) 상에 게이트 전극(251)이 형성되며, 상기 게이트 전극(251) 상의 전면에 게이트 절연막(253)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 절연막(253) 상의 게이트 전극(251) 위치에 반도체층(255)이 형성되고, 상기 반도체층(255) 양단에 접속하는 소스 및 드레인 전극(257, 259)이 형성된다. 또한, 상기 드레인 전극(259)과 접속하는 화소 전극(261)이 보호막(260)을 사이에 두고 형성된다.
그리고, 상부 기판(203)의 엑티브 영역에는 블랙매트릭스(271)와 칼라필터층(272)과 오버코트층(273)과 공통전극(275)과 제 2배향막(277), 컬럼 스페이서(209a)가 상부기판(203)의 공정 순서에 따라서 형성되어 있다.
그리고, 상기 상, 하부 기판(201, 203)은 씰 라인(205)에 의해 합착되어 있다.
상기 씰 라인(205) 외곽에는 버퍼 컬럼 스페이서(209b)가 상기 씰 라인(205)과 스크라이브 라인(207a, 207b, 208a, 208b) 사이에 적어도 하나 이상 더미로 형성되어 있으며, 이는 브레이크 공정시에 상, 하부 기판(203, 201)이 서로 부딪히지 않도록 버퍼 역할을 한다.
이때, 상기 합착된 상부 기판(203) 및 하부 기판(201)은 브레이크 공정을 위하여, 상기 상부 기판(203) 및 하부 기판(201) 상에 스크라이브 라인들(207a, 207b, 208a, 208b)이 형성되는데, 상기 패널 크기의 외곽을 따라 형성된다.
이때, 상기 하부기판(201) 상에 형성되는 스크라이브 라인들(207a, 208a)은 액정표시장치의 패널 크기를 따라 형성되어 있고, 상기 상부기판(203) 상에 형성되 는 스크라이브 라인들(207b, 208b)은 엑티브 층을 따라 형성되므로 하부 기판(201)의 스크라이브 라인과 상부 기판(203)의 스크라이브 라인의 위치는 일치하지 않을 수 있다.
이와 같이 액정 셀 컷팅 공정에서는 스크라이브 공정과 브레이크 공정이 진행되는데, 스크라이브 공정에서 상기 셀(210) 상에 크랙(207a, 207b, 208a, 208b)이 형성되면 상기 크랙이 형성된 타측 기판에 브레이크 바(break bar)(288)를 사용하여 순간 충격력을 가함으로써 상기 기판들을 절단(breaking)한다.
그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판을 스크라이브 라인을 따라 절단한 후, 타측 기판을 스크라이브 공정 및 브레이크 공정으로 절단하기 위하여 브레이크 바(288)를 이용하여 충격을 주면 상기 하부 기판과 상부 기판이 서로 부딪혀 충격을 줄 수 있다.
그러나, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 상기 상부 기판(203)의 씰 라인 (205)외곽에 형성된 버퍼 컬럼 스페이서(209b)에 의해 상기 상부 기판(203)과 하부 기판(201)이 직접 부딪히지 않고 상기 버퍼 컬럼 스페이서(209b)에서 충격을 흡수하며 셀갭을 유지할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 액정 표시 장치에서 씰 라인 외곽에 컬럼 스페이서를 더 형성하여 브레이크 공정시 상, 하부 기판의 접촉을 방지하여 기판의 크랙 손상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 액정 표시 장치에서 씰 라인 외곽의 패드부 손상을 방지하여 불량을 저감하고 제조 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 액티브 영역과 비액티브 영역으로 정의되는 제 1, 2 기판과;
    상기 액티브 영역 주변의 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 형성된 씰 라인과;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 액티브 영역에 형성된 컬럼 스페이서와;
    상기 씰 라인과 상기 제2 기판을 절단하기 위한 스크라이브 라인 사이의 비액티브 영역에 형성된 버퍼 컬럼 스페이서와;
    상기 제 1 기판 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하고,
    상기 버퍼 컬럼 스페이서는 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판에 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서 및 상기 버퍼 컬럼 스페이서는 동일한 크기로 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서 및 상기 버퍼 컬럼 스페이서는 제 1 기판과 제 2 기판중 어느 한 기판에 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 스크라이브 라인을 기준으로 액티브 영역과 비액티브 영역이 정의된 제 1, 2 기판을 구비한 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 제 1 기판의 액티브 영역의 가장자리에 씰 라인을 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 기판 중 어느 한 기판에 컬럼 스페이서 및 버퍼 컬럼 스페이서를 형성하는 단계와;
    상기 제 1, 2 기판을 합착한 후 스크라이브 라인을 따라 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 컬럼 스페이서는 액티브 영역에 형성되고,
    상기 버퍼 컬럼 스페이서는 상기 씰라인과 상기 스크라이브 라인 사이의 비 액티브 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 컬럼 스페이서는 적어도 하나 이상인 액정표시장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 버퍼 컬럼 스페이서는 적어도 하나 이상인 액정표시장치의 제조방법.
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