KR101244690B1 - 액정 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 씰 패턴의 형상의 변경으로 과량의 적하된 액정량 중 일부를 배출함으로써, 액정의 양에 따른 표시 불량을 방지하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것으로, 각각 표시 영역이 정의되고, 표시 영역 주변에 비표시 영역이 정의되는 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상의 상기 표시 영역 내에 액정을 적하하는 단계와, 상기 제 2 기판 상의 상기 비표시 영역에 형성되며, 배출구를 구비한 씰 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판을 반전한 후, 상기 제 1 기판에 대향시켜, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와, 합착된 상기 제 1, 제 2 기판에 압력 및 열을 가하여 상기 배출구를 통해 과충진된 액정량을 배출하는 단계 및 상기 배출구를 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
씰 패턴, 중력 불량, 액정 적하, 배출구, 미충진, 액정 마진
Description
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 각각 제 1 모기판 상의 씰 패턴 형성과 제 2 모기판 상의 액정 적하를 나타낸 공정 도면
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 씰 패턴의 형성 및 액정의 적하 후, 제 1, 제 2 모기판을 대향 및 합착시키는 모습을 나타낸 공정 단면도
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 씰 패턴의 형상을 나타낸 평면도
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출을 나타낸 공정 단면도
도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출 후, 셀 갭이 조정된 모습을 나타낸 공정 단면도
도 6은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출, 가압 및 합착을 위한 장치를 나타낸 분해 단면도
도 7은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 공정 순서를 나타낸 공정 순서도
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 이용한 경우, 불량의 개선을 나타낸 그래프
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10a : 제 1 스테이지 10b : 제 2 스테이지
20a : 제 1 모기판 20b : 제 2 모기판
100 : 제 1 기판 125 : 액정
130 : 액정 적하부 131 : 상부 챔버 유닛
132 : 하부 챔버 유닛 140 : 챔버 이동 수단
150 : 씰 패턴 151a~151d, 152a, 152b : 배출구
200 : 제 2 기판 250 : 구동 모터
본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로 특히, 씰 패턴의 형상의 변경으로 과량의 적하된 액정량 중 일부를 배출함으로써, 액정의 양에 따른 표시 불량을 방지하는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시 장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시 장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특징 및 장점으로 인하여 이동형 화상 표시 장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송 신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비젼 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치가 일반적인 화면 표시 장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비 전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
일반적인 액정 표시 장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동 신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정 패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 유리 기판(TFT 어레이 기판)에는 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 배선과, 상기 각 게이트 배선과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 배선과, 상기 각 게이트 배선과 데이터 배선이 교차되어 정의된 각 화소 영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 배선의 신호를 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
그리고, 제 2 유리 기판(칼라 필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 차광층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.
상기 일반적인 액정 표시 장치의 구동 원리는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용한다. 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자 배열의 방향을 제어할 수 있다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 충진되는 액정층의 형성 공정은 진공 주입 방식 또는 액정 적하 방식으로 이루어진다.
상기 진공 주입 방식은 상기 준비된 양 기판 중 어느 하나의 기판에 주입구를 갖는 씰재를 형성하고, 그 후, 상기 양 기판을 합착하고, 이어, 상기 주입구를 통해 액정을 양 기판 사이에 주입시키는 방법이다.
그러나 이러한 진공 주입 방식은 그 공정이 장시간 걸림에 따라, 패널이 대면적화될수록, 사용시간의 증가의 문제가 심화되며, 또한, 액정 주입시 패널 표면의 액정 오염 문제로 지양하고 있는 실정이다.
이러한 액정 진공 주입 방식의 단점들을 극복하기 위해, 근래 제안되고 있는 방법이 액정 적하 방식에 의한 액정층 형성방법이다. 상기 액정 적하 방식은 패널 내부와 외부의 압력차에 의해 액정을 주입하는 것이 아니라 액정을 직접 기판의 패널 영역에 적하 및 분배하고 기판의 합착 압력에 의해 적하된 액정을 패널 영역 전체에 걸쳐 균일하게 분포시킴으로써 액정층을 형성하는 것이다.
이러한 조건에서 액정 주입 방식에서는 기판이 액정에 접촉하기 때문에 패널의 외부면이 액정에 의해 오염되므로 오염된 기판을 세정하기 위한 공정이 필요하게 되지만, 액정 적하방식에서는 액정이 직접 기판에 적하되기 때문에 패널이 액정에 의해 오염되지 않으며, 그 결과 세정 공정이 필요없게 된다.
그러나, 이와 같은 액정 적하 방법에서는 적정의 액정량을 산출하는 것이 큰 문제가 된다.
즉, 액정 주입 방식의 경우는 양 기판을 합착한 이후에 기압차에 의해 액정을 주입하게 되므로 합착 기판 내에 주입되는 액정량을 미리 산출할 필요가 없지만, 액정 적하 방식의 경우는 일 기판에 액정을 적하한 후에 양 기판을 합착하기 때문에 액정량을 미리 산출해야 한다.
일반적인 액정 적하 방법에서 액정량은 셀의 단면적 및 높이 등을 고려하여 산출하게 되는데, 여러가지 요인으로 인하여 현실적으로 정확한 액정량을 산출하는 것이 어려운 실정이다.
여기서, 액정량이 적게 산출된 경우는 액정 패널 내부에 액정의 미충진 영역이 발생하게 되며, 액정량이 지나치게 산출된 경우는 액정 패널 내부에 액정의 과충진 영역이 발생하게 되어, 표시 품위가 저하되게 된다.
현재 이와 같은 액정의 미충진 또는 과충진의 발생을 최소화하기 위해서 최적의 액정량을 산출하기 위한 연구가 다각도로 진행되고는 있지만 일단 액정의 미충진 또는 과충진이 발생된 경우에는 어떠한 치유 방법도 없어 그 불량 정도가 심할 경우에는 폐기 처분하고 있는 실정으로 이는 매우 비경제적이다.
상기와 같은 일반적인 액정 표시 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
액정 적하 방식으로 제조되는 일반적인 액정 표시 장치에서는 액정량을 산출한 후, 해당 액정량의 액정을 일 기판에 적하한 후, 대향 기판과 합착하고 있는데, 이 때, 액정이 패널내에 요구되는 양에 비해 모자를 경우, 액정 미충진에 따른 문제점이 발생하고, 액정이 패널내에 요구되는 양에 비해 과량일 경우에는, 액정 과충진에 따른 문제점이 발생한다. 이와 같은 액정의 미충진 및 과충진의 상태에서는 표시 불량이 관찰되는 것으로 이의 개선이 요구된다.
현상적으로 액정의 미충진 상태에서는, 합착된 기판을 소정 방향으로 터치시 터치된 방향으로 일 기판이 밀린 후, 다시 원 상태로 회복되는데 시간이 오래 걸리는 터치 불량이 발생하며, 또한, 액정량 부족으로 인해 패널의 모서리 부위까지 액정이 퍼지지 않으며, 액정의 과충진 상태에서는, 고온 상에서 액정의 팽창시 지면 가까운 쪽으로 액정이 흘러내려 하단부가 불룩하게 관찰되는 중력 불량이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 씰 패턴의 형상의 변경으로 과량의 적하된 액정량 중 일부를 배출함으로써, 액정의 양에 따른 표시 불량을 방지하는 액정 표시 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 각각 표시 영역이 정의되고, 표시 영역 주변에 비표시 영역이 정의되는 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 상의 상기 표시 영역 내에 액정을 적하하는 단계와, 상기 제 2 기판 상의 상기 비표시 영역에 형성되며, 배출구를 구비한 씰 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 2 기판을 반전한 후, 상기 제 1 기판에 대향시켜, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계와, 합착된 상기 제 1, 제 2 기판에 압력 및 열을 가하여 상기 배출구를 통해 과충진된 액정량을 배출하는 단계 및 상기 배출구를 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기 제 1 기판 상의 액정의 적하는 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 필요로 하는 액정량보다 과충진하여 이루어진다.
상기 씰 패턴의 형성 후 경화하는 단계를 더 추가한다.
상기 배출구의 밀봉은 상기 씰 패턴과 동일한 물질의 마감제가 적어도 배출구를 막도록 하여 이루어진다. 그리고, 상기 배출구의 밀봉 후 상기 마감제를 경화하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 1, 제 2 기판의 열을 가하는 단계는 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판에 핫 플레이트를 부착하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 기판에 열을 가하는 단계는 상기 합착된 제 1, 제 2 기판이 30 내지 55℃의 온도가 되도록 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판의 표면 전면에 이루어진다.
혹은 상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판의 영역을 구분하여, 각 영역별 표면에 국부적으로 진행한다.
상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 기계적인 압력을 가하는 장치를 이용하여 이루어진다.
또는 상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 두께를 측정하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 기판의 합착은 챔버 내에서 이루어진다.
상기 제 1, 제 2기판에 압력을 가하는 것은 상기 합착된 제 1, 제 2 기판이 위치하는 챔버 내에 가스를 더 주입하여 이루어진다.
제 1, 제 2 기판에 표시 영역은 복수개 정의된다. 이 경우, 상기 배출구를 밀봉한 후, 상기 표시 영역 주변을 절단하여 단위 패널을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 제 1 기판에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이가 형성되어 있다. 혹은 박막 트랜지스터 어레이는 제 2 기판 상에 형성되며, 상기 컬러 필터 어레이는 제 1 기판 상에 형성될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 각각 제 1 모기판 상의 씰 패턴 형성과 제 2 모기판 상의 액정 적하 상태를 나타낸 공정 도면이다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 제조공정은 모기판에서 이루어진다. 즉, 도 1a 및 도 1b와 같이, 각각 제 1, 제 2 스테이지(10a, 10b)에 장착된 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)은 각각 복수개의 컬러 필터 어레이 기판(200)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)이 정의되는 기판이다.
여기서, 씰 패턴(150)의 형성과 액정(125)의 적하가 이루어지는 것은 각각 컬러 필터 어레이(미도시)와 박막 트랜지스터 어레이(미도시)가 형성된 컬러 필터 어레이 기판(200)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(100) 상이다. 상기 씰 패턴(150)에 대응되는 제 2 모기판(20b) 상의 부위는 씰 패턴 대응 영역(155)으로 정의한다. 여기서, 액정(125)의 적하는 각 컬러 필터 어레이 기판(200)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)의 어레이가 형성되어 표시가 이루어지는 표시 영역(150 내측)에 형성되고, 상기 씰 패턴은 표시 영역을 둘러싸며 표시 영역의 외측인 비표시 영역에 형성된다. 여기서, 상기 액정(125)은 표시 영역 중앙 부위에 대응되도록 적하시키고, 이후의 합착 공정에서 주위의 기판 사이가 갖는 압력차에 의해 합착되도록 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 씰 패턴의 형성 및 액정의 적하 후, 제 1, 제 2 모기판을 대향 및 합착시키는 모습을 나타낸 공정 단면도이다.
도 2a 및 도 2b와 같이, 씰 패턴 및 액정의 적하 후에는 각각 제 1, 제 2 스테이지(10a, 20a) 상에 위치한 상기 제 1 모기판(20a)과 제 2 모기판(20b)을 서로 대향시켜 합착하는 공정을 진행한다.
이 때, 합착시 액정(125)이 흘러내리지 않도록 하기 위해, 액정(125)이 적하되지 않은 모기판 측을 반전시켜, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 서로 합착되도록 한다. 이러한 합착시에 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 사이의 셀 갭은 h1에 해당한다.
이러한 합착 공정 중에, 상기 씰 패턴(150) 내부에 위치한 액정(125)은 초기 중앙에만 적하되었으나, 상기 씰 패턴(150)이 대향 기판인 제 2 모기판(20b)과 접착되며, 시간이 지나감에 따라, 표시 영역의 공간 외곽 영역으로 퍼져나가게 된다.
한편, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 상기 씰 패턴의 소정의 배출구를 형성하여, 액정 적하시 과량의 액정 적하가 이루어졌을 경우, 합착 공정시에 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 표면에 이루어지는 압력에 의해 과충진된 액정을 배출하는 공정을 함께 진행하도록 한다. 이 경우, 상기 제 1 모기판(20a) 상에 형성되는 씰 패턴(150)은 폐고리(closed-loop)의 형상이 아닌 소정 부위에 배출구, 즉, 오픈된 부위를 갖고 있다. 이를 이하에서 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 씰 패턴의 형상을 나타낸 평면도이다.
도 3a 및 도 3b와 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 합착 공정시 과충진된 액정을 배출하기 위해서는 상기 씰 패턴(150)을 소정의 코너부에 대응되는 부위를 제거하여 배출구(151a~151d)(152a, 152b)를 정의하여 형성하도록 한다. 여기서, 상기 배출구는 도 3a와 같이, 각 코너부에 대응되어 제 1 내지 제 4 배출구(151a~151d)의 형상으로 형성할 수도 있고, 혹은 도 3b와 같이, 선택적 으로 2개의 코너부의 제 5 및 제 6 배출구(152a, 152b)의 형상으로 형성할 수도 있고, 도시되지는 않았지만, 그 외의 방법으로 하나 또는 복수개의 형태로 형성할 수 있을 것이다. 경우에 따라서는 코너부가 아닌 부위에서도 형성 가능할 것이다.
이 때, 상기 씰 패턴(150)의 형성은 씰런트(sealant)를 디스펜싱하는 디스펜서에 의해 소정의 배출구를 제외한 부분에 드로잉하며 이루어질 수 있다.
그리고, 이와 같이, 배출구를 구비하여 씰 패턴(150)을 형성하는 경우에는 제 2 모기판(20b) 상에 액정을 초기 상태에서 과량 충진한 후, 이후의 합착 공정에서 과충진된 양을 배출하도록 유도할 수 있다.
도 4는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출을 나타낸 공정 단면도이며, 도 5는 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출 후, 셀 갭이 조정된 모습을 나타낸 공정 단면도이다.
도 4와 같이, 배출구가 형성된 부위와 배출구가 형성되지 않은 부분을 지나도록 하는 단면상에서 살펴보면, 배출구(152a)가 위치한 부분에서 합착 공정중에 액정이 배출되게 되며, 도 5와 같이, 배출구(152a, 152b)가 위치하지 않는 부분을 지나는 단면상에서 살펴보면, 소정의 셀 갭(h2<h1)이 될 때까지 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200)간의 합착이 이루어진다. 도 5에서는 가압에 의하여 액정의 배출에 의해 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200) 사이의 간격을 소정의 셀 갭(h2)으로 조정한 후, 상기 배출구(152a)을 밀봉하여 마감제(153)를 채운 상태를 도시하고 있다.
여기서, 합착시의 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레 이 기판(200)은 각각 제 2 모기판(20b) 및 제 1 모기판(20a) 상에 위치한 부분이다.
도 6은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 액정의 배출, 가압 및 합착을 위한 장치를 나타낸 분해 단면도이다.
도 6과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법의 합착시에 이용되는 장치는, 외관을 이루는 프레임(110)과, 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 장착되는 제 1, 제 2 스테이지(10a, 10b)와, 씰 패턴 토출부(도시는 생략함) 및 액정 적하부(130)와, 상하부 챔버 유닛(131, 132)와, 챔버 이동수단 그리고, 스테이지 이동수단으로 크게 구성된다.
이 때, 상기 제 1, 제 2 스테이지(10a, 10b)는 상부에 위치한 제 1 스테이지(10a)와 하부에 위치한 제 2 스테이지(10b)로 각각 구분되고, 씰 패턴 토출부 및 액정 적하부(130)는 상기 프레임의 합착 공정이 이루어지는 위치의 측부에 장착되며, 상기 챔버부는 상부 챔버 유닛(131)과 하부 챔버 유닛(132)으로 각각 합체 가능하게 구분된다.
그리고, 상기 제 1 스테이지(10a) 및 제 2 스테이지(10b) 중 어느 한 스테이지 상에는 핫 플레이트(135)를 위치시켜, 가압 공정에서 해당 모기판을 가열하는 기능을 수행하게 한다. 여기서, 상기 핫 플레이트(135)에 의해 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)은 약 30~55℃ 수준으로 온도가 상승하게 된다. 바람직하게는 약 40~45℃가 적절하다. 이와 같이, 온도가 산출된 계기는 실제 액정 표시 장치를 구동시 백라이트 열에 의해 액정 패널이 받는 온도는 40도 정도이나, 패널 공정 상의 온도는 20~25도의 상온 수준으로, 합착 장비의 조건으로는 중력 불량이 발생하는 조건과 맞지 않으므로, 액정의 배출시 방출량 이상 빼주는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 및 그 사이에 충진된 액정을 포함한 합착된 패널을 중력 불량이 발생할 수 있는 고온 조건으로 맞추어, 액정을 중력 불량이 발생할 정도로 팽창시킨 후, 과량 액정만을 빼주기 위해서이다. 이와 같이, 열을 가하여 과량의 액정을 배출하면, 과량 액정만이 제거되는 것으로, 합착된 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 내부는 최적 액정량으로 조절된다.
이와 함께, 상기 챔버 이동수단은 하부 챔버 유닛(132)를 상기 합착 공정이 이루어지는 위치 혹은, 씰 패턴의 토출 및 액정의 적하가 이루어지는 위치에 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(140)로 구성되며, 상기 스테이지 이동수단은 상기 상부 스테이지를 상부 혹은, 하부로 이동시킬 수 있도록 구동하는 구동 모터(250)로 구성된다.
도 7은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 공정 순서를 나타낸 공정 순서도이다.
이하, 상기한 도 6의 본 발명의 액정 표시 장치의 합착 장치를 이용한 액정표시소자의 제조 과정을 도 7을 참조하여 그 공정 순서에 의거하여 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
먼저, 어느 한 모기판(TFT 기판) 상에 박막 트랜지스터 어레이(TFT)가 형성되고, 나머지 한 모기판(CF 모기판) 상에 컬러 필터 어레이(CF)가 형성된 제 1, 제 2 모기판(20a 20b)을 준비한다.
이어, 서로 이격되어진 상하부 챔버 유닛(131, 132) 사이에 제 1 모기판(20a) 및 제 2 모기판(20b)이 반입되어, 제 1 스테이지(10a)에는 제 1 모기판(20a)이 로딩된 상태로 부착 고정되고, 제 2 스테이지(10b)에는 제 2 모기판(20b)이 로딩된 상태로 부착 고정된다(S101). 여기서, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)은 어느 한 모기판에 박막 트랜지스터 어레이가 형성되어 있고, 나머지 기판에 그에 대향되는 컬러 필터 어레이가 형성되어 있다(도시된 도면 상에는 제 1 모기판에 컬러 필터 어레이가 형성되고, 제 2 모기판에 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 상태를 나타냄). 또한, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)에는 각각 단위 패널을 이루는 박막 트랜지스터 어레이 또는 컬러 필터 어레이가 하나 이상 형성되어 있다.
이 상태에서 상기 제 2 스테이지(10b)를 가지는 하부 챔버 유닛(132)은 챔버 이동수단(140)에 의해 배출구를 구비한 씰 패턴(150)의 도포 및 액정 적하를 위한 공정 위치(S1) 상으로 이동된다.
그리고, 상기 상태에서 씰 패턴 토출부 및 액정 적하부(130)에 의한 씰 패턴의 도포(S103) 및 액정 적하(S102)가 완료되면 다시 상기 챔버 이동수단(140)에 의해 도시한 도 2와 같이 기판간 합착을 위한 공정 위치(S2) 상으로 이동하게 된다. 이 때, 제 1 모기판(20a) 상에 형성되는 씰 패턴(150)은 디스펜싱(dispensing)에 의해 소정 부위가 오픈되어 배출구가 형성된 것으로, 이 때의 배출구는 일 이상 형성되며, 그 크기는 이후의 가압에 의해 액정이 방울방울 빠져나올 수 있는 정도로 한다. 그리고, 제 2 모기판(20b) 상에 적하되는 액정량은 형성하고자 하는 패널 크 기로 산출되는 액정량에 비해 약간 과량으로 하여 적하하도록 한다.
이어, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 각각 제 1 스테이지(10a, 10b) 상에 로딩이 완료되면 챔버 이동수단의 구동이 이루어져 상부 챔버 유닛(131)이 하향 이동되면서 상부 챔버 유닛(131)과 상기 하부 챔버 유닛(132)이 서로 접합하여 만나게 된다.
이 상태에서 상기 상부 챔버 유닛(131) 그 자체의 무게 및 대기압에 의해 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 위치되는 상기 상하부 챔버 유닛(131, 132)의 내부 공간은 그 외부 공간으로부터 밀폐된다.
이 때, 상기 제 1, 제 스테이지(10a, 10b)에 부착된 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)간은 서로 밀착되지 않은 상태로써 소정의 간격을 가지면서 위치된다.
그리고, 상기의 상태에서 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 구비된 공간이 진공 상태로 된다.
이후, 상기한 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)은 상호간의 위치 정렬이 수행되고, 제 1 스테이지(10a)로부터 제 1 모기판(20a)이 탈거됨과 동시에 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 위치된 공간의 벤트(vent)가 수행된다. 이러한 벤트 과정은 N2 가스를 상기 진공된 공간 내에 주입시킴으로써 가능하며, 이로 인해 상기 공간은 대기압 상태를 이루게 된다. 이 때, 제 1 스테이지(10a)에 부착되어 있던 제 1 모기판(20a)은 상기 제 1 스테이지(10a)로부터 떨어짐과 동시에 상기 제 1 스테이지(10a)로부터 불어져 나오는 N2 가스의 압력에 의해 하부에 위치한 상기 제 2 모기 판(20b)에 합착되고, 계속적인 벤트의 진행에 의해 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 사이의 압력과 그 외부 압력간의 압력차이에 의해 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)간은 합착된다(S105).
이어, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 중 하나의 모기판의 배면에서 열 또는 자외선을 조사하여 씰 패턴(150)을 경화시킨다(S105). 이 때, 씰 패턴(150)의 경화는 씰 패턴(150)을 이루는 성분이 열 경화성 수지인지 광경화성 수지인지에 따라 달라질 수 있는 것으로, 주로 씰 패턴(150)은 광경화성 수지로 이루어진다.
이어, 합착 과정에서, 제 2 모기판(20b) 상에 충진된 액정은 실제로 패널로 이용될 박막 트랜지스터 어레이 기판(100)과 컬러 필터 어레이 기판(200) 사이의 두께(h2)에 비해 약간 두꺼운 두께(h1)을 갖는 것으로, 그 두께가 h2에 이르기까지 가압에 의해 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 사이를 근접시키며, 이 때의 압력에 의해 상기 씰 패턴(150)의 배출구를 통해 과량의 액정이 빠져나오게 한다. 이 과정에서, 상기 제 1 모기판(20a) 및 제 2 모기판(20b)의 적어도 어느 한 모기판 상에 형성된 핫 플레이트(hot plate)(135)를 통해 해당 모기판에 열을 가하여 합착된 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)을 중력 불량이 발생될 수 있는 고온 조건에 이르게 한다. 이 때, 가해지는 열은 제 1, 제 2 모기판(20a 20b)의 온도가 약 30~55℃ 에 이르게 하는 정도이다. 즉, 상온보다 약 10~35℃ 정도 상승시켜 액정 패널의 중력 불량이 일어나는 고온 조건에서 배출구를 통해 과량의 액정이 빠져나오도록 한다(S106).
이 때, 배출구를 통한 액정의 배출은 상기 제 1, 제 2 모기판(10a, 10b) 표 면에 압력을 가할 때 이루어지며, 액정은 그 성분들끼리 모이려는 성질로 인해 액체처럼 상기 배출구를 통해 흘러내리지 않고, 압력이 가해질 때만 방울방울 떨어지게 된다.
이후, 상기와 같이 합착된 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)의 반출이 이루어진 후, 상기 배출구를 상기 씰 패턴(150)과 동일한 성분의 마감제로 밀봉한 후, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b) 중 일 모기판의 배면측에 열 또는 광(UV: Ultra Violet)을 가하여 상기 마감제를 경화하는 공정을 진행하게 된다(S107).
이어, 상기 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)이 각각 복수개의 컬러 필터 어레이 기판(200) 및 박막 트랜지스터 기판(100)을 포함하고 있는 경우에는, 이들을 컬러 필터 어레이 기판(200) 및 박막 트랜지스터 기판(100)을 한쌍으로 하는 단위 유닛별로 절단하는 공정을 수행한다(S108).
한편, 여기서, 합착 후의 가압 공정의 진행은 상기 제1, 제 2 모기판(20a, 20b)의 표면 전면을 동일 압력을 인가하여 이루어질 수도 있고, 혹은 제 1, 제 2 모기판(20a, 20b)의 영역을 구분하여, 영역별로 인가되는 압력의 레벨을 달리하여 이루어질 수도 있다. 후자의 경우는, 패널의 모델이 다른 복수개의 기판을 모기판 상에 구성하였을 때, 각 패널별로 서로 다른 셀 갭으로 조정하는데 유리할 것이다.
그리고, 상기 합착 후의 가압 공정은 별도의 가스를 상기 챔버내의 제 1 스테이지(10a)를 통해 상기 제 1 모기판(20a) 상부에 인가하여 주거나, 혹은 기계적인 방법으로 약간의 물리력을 인가하여 이루어질 수도 있다.
도 8은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법을 이용한 경우, 불량의 개선 을 나타낸 그래프이다.
도 8과 같이, 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 액정의 적하시 과충진 액정량(P)을 합착 후의 가압 공정에서 빼주어 액정 패널 내부의 액정을 적정량 액정량(P') 상태로 조절하여 주므로, 터치 불량이나 중력 불량이 모두 나타나지 않으며, 액정의 과부족에 의한 영향없이 표시에 안정한 패널의 형성이 가능하게 된다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법에 있어서는, 패널의 실제 체적을 고려한 정확한 액정 적하량(중력과 터치가 모두 발생하지 않는 레벨)을 산출하기가 쉽지 않으므로, 계산된 적하량보다 많은 액정양을 도팅시키고 초과된 양은 씰 패턴에 구비된 배출구를 통해 방출시키고 적정 액정량에 도달한 후 봉지하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
대면적화된 액정 표시 장치에 있어서, 공정 시간의 단축 및 액정으로부터의 오염을 막기 위해 액정 적하 방식을 채택하여 액정층을 형성하여 왔는데, 실제 액정층 형성시 적정량의 액정량 산출이 어려운 실정이다.
본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법은 이에 과량의 액정을 적하한 후, 합착 후, 과량의 액정을 배출구를 통해 빼준 후, 배출구를 밀봉하여, 액정 패널 내부의 액정량을 최적량으로 조절하게 된다. 여기서, 과량의 액정을 배출시 핫 플레이 트를 통해 합착된 기판 일측을 가열하여 이루어지는 것으로, 중력 불량이 발생되는 고온 조건에서 과량의 액정 배출이 이루어지게 되어, 적절하게 불필요한 액정량의 제거가 가능하게 된다.
Claims (17)
- 각각 표시 영역이 정의되고, 표시 영역 주변에 비표시 영역이 정의되는 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;상기 제 1 기판 상의 상기 표시 영역 내에 액정을 적하하는 단계;상기 제 2 기판 상의 상기 비표시 영역에 형성되며, 배출구를 구비한 씰 패턴을 형성하는 단계;상기 제 2 기판을 반전한 후, 상기 제 1 기판에 대향시켜, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계;합착된 상기 제 1, 제 2 기판에 압력 및 열을 가하여 상기 배출구를 통해 과충진된 액정량을 배출하는 단계; 및상기 배출구를 밀봉하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판 상의 액정의 적하는 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 필요로 하는 액정량보다 과충진하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 씰 패턴의 형성 후 경화하는 단계를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 배출구의 밀봉은 상기 씰 패턴과 동일한 물질의 마감제가 적어도 배출구를 막도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 배출구의 밀봉 후 상기 마감제를 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판의 열을 가하는 단계는 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판에 핫 플레이트를 부착하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판에 열을 가하는 단계는 상기 합착된 제 1, 제 2 기판이 30 내지 55℃의 온도가 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판의 표면 전면에 이루어짐을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판의 영역을 구분하여, 각 영역별 표면에 국부적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 기계적인 압력을 가하는 장치를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판에 압력을 가하는 것은 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 두께를 측정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1, 제 2 기판의 합착은 챔버 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 12항에 있어서,상기 제 1, 제 2기판에 압력을 가하는 것은 상기 합착된 제 1, 제 2 기판이 위치하는 챔버 내에 가스를 더 주입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,제 1, 제 2 기판에 표시 영역은 복수개 정의되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 14항에 있어서,상기 배출구를 밀봉한 후, 상기 표시 영역 주변을 절단하여 단위 패널을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판에는 박막 트랜지스터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에 컬러 필터 어레이가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 기판에는 컬러 필터 어레이가 형성되며, 상기 제 2 기판 상에 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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| KR20070111040A (ko) | 2007-11-21 |
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