KR101158874B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 멀티 모델 글래스 상에서 영역별로 컬럼 스페이서의 높이를 효율적으로 조절하기 위한 것으로, 제 1, 2 모델의 단위 기판들에 대하여 컬럼 스페이서의 높이를 모델별로 다르게 지정하는 제 1, 2 코팅 조건이 설정되는 단계와, 제 1, 2 모델의 단위 기판들이 각각 형성되어 제 1, 2 셀 영역이 정의된 멀티 모델 글래스가 로딩되는 단계와, 코팅 타겟이 제 1 모델의 단위 기판으로 설정되어 제 1 코팅 조건에 따라 멀티 모델 글래스의 상부에서 제 1 셀 영역에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계와, 제 1, 2 셀 영역의 경계에서 코팅 타겟이 제 2 모델의 단위 기판으로 변경되는 단계와, 제 2 코팅 조건에 따라 멀티 모델 글래스의 상부에서 제 2 셀 영역에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
액정 표시 장치, 멀티 모델 글래스, 컬럼 스페이서

Description

액정 표시 장치의 제조 방법{Method for manufacturing of the liquid crystal display}
도 1은 본 발명에 적용되는 멀티 모델 글래스를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 멀티 모델 글래스의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 코팅 장비의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 멀티 모델 글래스(MMG; Multi-model on glass)
110: 제 1 모델의 단위 기판 120: 제 2 모델의 단위 기판
200: 코팅 장비 210: 노즐(Nozzle)
D1: 코팅 방향 R1: 제 1 셀 영역
R2: 제 2 셀 영역
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멀티 모델 글래스를 이용하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 컬러 필터 기판 및 어레이 기판으로 각각 사용되는 두 개의 투명 절연 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 어레이 기판 상의 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.
이러한 액정 표시 장치는 스위칭 소자 및 화소 전극 등의 소자를 형성하는 어레이 기판의 제조 공정, 컬러 필터 등의 소자를 형성하는 컬러 필터 기판의 제조 공정, 어레이 기판과 컬러 필터 기판 사이에 액정 물질로 이루어진 액정층을 형성하는 액정 셀 공정 등을 거쳐 제조된다. 액정 셀 공정은 크게 배향막 형성 공정, 컬럼 스페이서(Column spacer) 등을 이용한 셀 갭(Cell gap) 형성 공정, 셀 절단 공정, 액정 주입 공정으로 분류될 수 있으며, 이러한 액정 셀 공정을 통하여 액정 표시 장치를 이루는 기본 요소인 액정 패널이 제작된다.
여기서, 컬러 필터 기판이나 어레이 기판으로 쓰이는 단위 기판은 하나의 원장 글래스 상에 여러 개가 배치되도록 형성한 후 액정 셀 공정에 투입하는 것이 일반적이어서, 원장 글래스 상에서 소자가 형성되는 중앙부의 셀 영역을 둘러싸는 테두리부의 더미(dummy) 영역은 셀 절단 공정 이후 버려지게 되어 재료 비용의 손실 로 이어지는 문제점이 있었다.
최근에는, 원장 글래스 상의 더미 영역을 줄여 이러한 문제점을 완화하기 위하여, 하나의 원장 글래스 내에 큰 사이즈 모델의 단위 기판과, 작은 사이즈 모델의 단위 기판을 여러 개 배치하는 멀티 모델 글래스(MMG; Multi-model on glass)가 도입되고 있다.
그런데, 멀티 모델 글래스의 경우, 셀 갭을 형성하기 위하여 컬럼 스페이서를 형성할 때, 멀티 모델 글래스가 코팅 장비로 로딩(Loading)되고 나면 동일한 코팅 조건 하에서 전체적인 영역에 대한 코팅 공정이 이루어져 모든 영역에 동일한 수준의 높이를 갖는 컬럼 스페이서가 만들어지게 되었다.
즉, 멀티 모델 글래스는 하나의 원장 글래스 상에 영역별로 서로 다른 모델의 단위 기판들이 형성되어 있어 영역별로 높이가 다른 컬럼 스페이서를 형성하여야 하는 구조를 갖고 있으나, 코팅 공정 상 대응하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 멀티 모델 글래스 상에서 영역별로 컬럼 스페이서의 높이를 효율적으로 조절하고, 그에 따라 멀티 모델 글래스로부터 제조되는 액정 표시 장치의 균일성(Uniformity) 저하나 색감 차이 등을 개선하여 제조 수율을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 제 1 모델 및 제 2 모델의 단위 기판들에 대하여 컬럼 스페이서의 높이를 모델별로 다르게 지정하는 제 1 코팅 조건 및 제 2 코팅 조건이 설정되는 단계와, 상기 제 1 모델 및 제 2 모델의 단위 기판들이 각각 형성되어 제 1 셀 영역 및 제 2 셀 영역이 정의된 멀티 모델 글래스가 로딩되는 단계와, 코팅 타겟이 상기 제 1 모델의 단위 기판으로 설정되어 상기 제 1 코팅 조건에 따라 상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 상기 제 1 셀 영역에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계와, 상기 제 1 셀 영역과 상기 제 2 셀 영역의 경계에서 코팅 타겟이 상기 제 2 모델의 단위 기판으로 변경되는 단계와, 상기 제 2 코팅 조건에 따라 상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 상기 제 2 셀 영역에 상기 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 컬럼 스페이서용 레진은 상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 일 방향으로 이동하는 노즐에 의하여 상기 제 1 셀 영역 및 상기 제 2 셀 영역에 스핀리스 코팅(Spinless coating)되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 코팅 조건 및 상기 제 2 코팅 조건은 상기 제 1 모델의 단위 기판들과 상기 제 2 모델의 단위 기판들의 상대적인 높이와 반비례하도록 상기 컬럼 스페이서의 높이를 지정하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 코팅 조건은 상기 제 1 셀 영역에 대하여 상기 컬럼 스페이서용 레진의 코팅 속도 및 코팅 량을 설정하는 값인 것이 바람직하다.
상기 제 2 코팅 조건은 상기 제 2 셀 영역에 대하여 상기 컬럼 스페이서용 레진의 코팅 속도 및 코팅 량을 설정하는 값인 것이 바람직하다.
상기 제 1 셀 영역과 상기 제 2 셀 영역의 경계에서 코팅 타겟이 상기 제 2 모델의 단위 기판으로 변경되는 단계에서, 상기 제 2 모델의 단위 기판에 형성된 모델 정보를 독출하여 상기 독출된 모델 정보에 따라 코팅 타겟이 변경되는 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 멀티 모델 글래스를 나타낸 개략적인 평면도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 멀티 모델 글래스의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 하나의 멀티 모델 글래스(100) 상에 서로 다른 특성과 크기를 갖는 제 1 모델의 단위 기판(110)들과 제 2 모델의 단위 기판(120)들이 일정한 간격으로 여러 개 형성된다.
제 1 모델 및 제 2 모델의 단위 기판(110, 120)들은 서로 다른 크기 및 특성 을 갖도록 형성되므로, 후속 공정을 거쳐 액정 표시 장치로 제조되면, 색재현율, 투과율, 응답 속도 등의 특성에 있어서 차이를 보인다.
제 1, 2 모델의 단위 기판(110, 120)들은 수 회의 포토리소그래피 공정 등을 거쳐 형성되는 어레이 기판이나 컬러 필터 기판으로서, 도 2에 도시된 것처럼, 멀티 모델 글래스(100)의 각 단위 기판(110, 120)들에 대응하는 컬러 필터 기판이나 어레이 기판들이 형성된 다른 멀티 모델 글래스(101)와 합착된 후, 액정 셀 공정 등의 후속 공정을 거쳐 액정 표시 장치의 기본 요소인 액정 패널로 제조된다.
컬러 필터 기판인 경우, 빛을 차단하는 블랙 매트릭스, 색상을 표현하는 컬러 필터, 공통 전극 등이 형성되고, 어레이 기판인 경우, 서로 교차하면서 화소 영역들을 정의하는 복수 개의 게이트 라인 및 데이터 라인, 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 화소 전극, 스위칭 소자로 동작하여 데이터 라인의 신호를 화소 전극에 전달하는 박막 트랜지스터 등이 형성된다. 여기서, 횡전계 방식의 액정 표시 장치인 경우에는 공통 전극이 어레이 기판 상에 형성된다.
제 1 모델의 단위 기판(110)들과 제 2 모델의 단위 기판(120) 사이의 일정한 셀 갭을 유지하기 위해 두 개의 멀티 모델 글래스(100, 101) 사이에 형성되는 제 1, 2 컬럼 스페이서(130, 140)는 서로 다른 높이(H1, H2)를 갖도록 형성된다.
여기서, 제 1 모델의 단위 기판(110)들에 비하여 두께가 더 두꺼운 제 2 모델의 단위 기판(120)들은 높이(H2)가 낮은 제 2 컬럼 스페이서(140)를 갖는다. 반대로, 제 1 모델의 단위 기판(110)들은 높이(H1)가 높은 제 1 컬럼 스페이서(130)를 갖는다.
도 1 및 도 2에서, 17인치(이하, 17＂) 크기를 갖는 제 1 모델의 단위 기판(110)은 컬럼 스페이서의 높이를 1㎛ 타겟으로 설정하고, 40인치(이하, 40＂) 크기를 갖는 제 2 모델의 단위 기판(120)은 컬럼 스페이서의 높이를 2㎛ 타겟으로 설정한 경우를 예시한 것이다.
17＂ 크기를 갖는 제 1 모델의 단위 기판(110)과 40＂ 크기를 갖는 제 2 모델의 단위 기판(120)이 혼재해 있는 멀티 모델 글래스(100)의 경우, 전체를 동일한 코팅 조건(Recipe)으로 코팅하였던 종래의 코팅 기술로는 대응이 어려웠으나, 본 발명에서는, 제 1 셀 영역(R1)에서 제 2 셀 영역(R2)으로 넘어갈 때 코팅 조건을 변경해 컬럼 스페이서 높이 타겟을 변경할 수 있으므로, 컬럼 스페이서 높이 타겟이 다른 두 모델이 혼재하는 멀티 모델 글래스(100)의 경우에도 대응이 가능해진다.
또한, 도 1에서는 두 가지 모델이 구현된 경우를 예시하였으나, 본 발명의 멀티 모델 글래스(100)가 두 가지 모델이 구현된 경우에만 한정적으로 적용되는 것은 아니며, 서로 다른 모델의 단위 기판들이 형성된 경우이면 충분하다.
도 3은 본 발명에 적용되는 코팅 장비의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 적용되는 코팅 장비(200)는 에어 슬라이더 레일(air slider rail) 형태의 레일(201), 멀티 모델 글래스(100)가 놓이는 정반(Surface plate)(202), 노즐(210)을 지지하면서 레일(201)을 따라 이동하는 노즐 지지부(203), 컬럼 스페이서용 레진을 분사하는 노즐(210) 등으로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, S100 단계에서, 제 1 모델의 단위 기판(110)들 및 제 2 모델의 단위 기판(120)들에 대하여 컬럼 스페이서 높이 타겟을 모델별로 다르게 지정하는 제 1 코팅 조건 및 제 2 코팅 조건이 설정된다. 제 1 코팅 조건 및 제 2 코팅 조건은 제 1 모델의 단위 기판(110)들과 제 2 모델의 단위 기판(120)들의 상대적인 높이와 반비례하도록 컬럼 스페이서(130, 140)의 높이를 지정하는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 코팅 조건 및 제 2 코팅 조건은 제 1 셀 영역(R1)과 제 2 셀 영역(R2) 각각에 대하여 컬럼 스페이서용 레진의 코팅 속도, 코팅 량 등을 설정하는 값을 의미한다.
다음으로, S110 단계에서, 제 1 모델의 단위 기판(110)들 및 제 2 모델의 단위 기판(120)들이 각각 형성되어 제 1 셀 영역(R1) 및 제 2 셀 영역(R2)이 정의된 멀티 모델 글래스(100)가 로딩(Loading)된다.
다음으로, S120 단계에서, 코팅 타겟(Coating target)이 제 1 모델의 단위 기판(110)으로 설정되어 제 1 코팅 조건에 따라 멀티 모델 글래스(100)의 상부에서 제 1 셀 영역(R1)에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅된다.
다음으로, S130 단계에서, 노즐(210)이 코팅 방향(D1)으로 이동하면서 제 1 셀 영역(R1)과 제 2 셀 영역(R2)의 경계에서 코팅 타겟이 제 2 모델의 단위 기판(120)으로 변경된다. 여기서, 코팅 장비는 제 2 모델의 단위 기판(120)에 형성된 모델 번호 등의 모델 정보를 독출하여 독출된 모델 정보에 따라 코팅 타겟을 제 1 모델의 단위 기판(110)에서 제 2 모델의 단위 기판(120)으로 변경한다.
다음으로, S140 단계에서, 제 2 코팅 조건에 따라 멀티 모델 글래스(100)의 상부에서 제 2 셀 영역(R2)에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅된다.
컬럼 스페이서용 레진은 멀티 모델 글래스(100)의 상부에서 일 방향의 코팅 방향(D1)으로 이동하는 노즐(210)에 의하여 제 1 셀 영역(R1) 및 상기 제 2 셀 영역(R2)에 스핀리스 코팅(Spinless coating)된다.
스핀 코팅의 경우 기판 크기가 대형화되면 스핀 자체가 어려워지므로, 스핀을 행하지 않고 도포 공정만으로 끝내는 스핀리스 코팅이 유용하다. 스핀리스 코팅 적용시 코팅막의 균일성(uniformity) 유지, 얼룩 방지, 코팅막의 에지 프로파일(edge profile) 제어의 용이성 등을 고려한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 멀티 모델 글래스 상에서 영역별로 컬럼 스페이서의 높이를 효율적으로 조절할 수 있고, 그에 따라 멀티 모델 글래스로부터 제조되는 액정 표시 장치의 균일성(Uniformity) 저하나 색감 차이 등을 개선하여 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 제 1 모델 및 제 2 모델의 단위 기판들에 대하여 컬럼 스페이서의 높이를 모델별로 다르게 지정하는 제 1 코팅 조건 및 제 2 코팅 조건이 설정되는 단계;
    상기 제 1 모델 및 제 2 모델의 단위 기판들이 각각 형성되어 제 1 셀 영역 및 제 2 셀 영역이 정의된 멀티 모델 글래스가 로딩되는 단계;
    코팅 타겟이 상기 제 1 모델의 단위 기판으로 설정되어 상기 제 1 코팅 조건에 따라 상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 상기 제 1 셀 영역에 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계;
    상기 제 1 셀 영역과 상기 제 2 셀 영역의 경계에서 코팅 타겟이 상기 제 2 모델의 단위 기판으로 변경되는 단계; 및
    상기 제 2 코팅 조건에 따라 상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 상기 제 2 셀 영역에 상기 컬럼 스페이서용 레진이 분사되어 코팅되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 스페이서용 레진은,
    상기 멀티 모델 글래스의 상부에서 일 방향으로 이동하는 노즐에 의하여 상기 제 1 셀 영역 및 상기 제 2 셀 영역에 스핀리스 코팅(Spinless coating)되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 코팅 조건 및 상기 제 2 코팅 조건은,
    상기 제 1 모델의 단위 기판들과 상기 제 2 모델의 단위 기판들의 상대적인 높이와 반비례하도록 상기 컬럼 스페이서의 높이를 지정하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 코팅 조건은,
    상기 제 1 셀 영역에 대하여 상기 컬럼 스페이서용 레진의 코팅 속도 및 코팅 량을 설정하는 값인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 코팅 조건은,
    상기 제 2 셀 영역에 대하여 상기 컬럼 스페이서용 레진의 코팅 속도 및 코팅 량을 설정하는 값인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 셀 영역과 상기 제 2 셀 영역의 경계에서 코팅 타겟이 상기 제 2 모델의 단위 기판으로 변경되는 단계에서,
    상기 제 2 모델의 단위 기판에 형성된 모델 정보를 독출하여 상기 독출된 모델 정보에 따라 코팅 타겟이 변경되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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