KR101276748B1 - 액정표시장치용 액정분사장치 및 이를 이용한 액정층형성방법 - Google Patents

액정표시장치용 액정분사장치 및 이를 이용한 액정층형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 제작공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 셀갭을 갖는 액정셀의 액정층 형성방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 액정셀의 액정분사 공정 시, 본 발명에서 제시하는 액정분사장치를 사용하여 상기 액정을 기판 상에 스프레이 방식으로 분사하는 것이다.
이로써, 기존에 비해 기판 상에 액정을 분사하는 공정 시간이 단축되게 되며, 균일한 액정분사로 인하여, 균일한 셀갭을 형성할 수 있다.
또한, 화면얼룩과 같은 문제점을 방지할 수 있어, 액정표시장치의 생산성 및 품질 향상에 도움이 된다는 이점이 있다.
액정 분사, 스프레이 방식, 액정표시장치

Description

액정표시장치용 액정분사장치 및 이를 이용한 액정층 형성방법 {liquid crystal spray device for liquid crystal display device and liquid crystal layer formative method using thereof}
도 1은 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도.
도 2는 일반적인 디스펜서 방식에 의한 액정적하 공정에 대한 공정 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 액정분사 공정에 대한 공정 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
111 : 기판 113 : 실패턴
115 : 액정분사장치
(121 : 분사헤드, 123 : 저장탱크, 125 : 관로, 127 : 노즐구)
117 : 액정 119 : 가이드
본 발명은 액정표시장치의 제작공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 셀갭을 갖는 액정셀의 액정분사 공정에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임으로 조절하면 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
도 1은 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도이다.
제 1 단계(st1)는, 컬러필터기판인 제 1 기판과 어레이기판인 제 2 기판을 각각 준비하는 단계이다.
제 2 단계(st2)는, 상기 제 1 및 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다. 배향막의 형성은 고분자 박막의 도포와 러빙(rubbing)공정을 포함하며, 박막 두께가 균일하게 도포되어야 하고 러빙 또한 균일해야 한다.
제 3 단계(st3)는, 실패턴을 인쇄하는 단계이다. 이때, 실패턴은 디스펜서(dispenser)나 스크린(screen) 인쇄방법으로 열경화성 또는 자외선경화성 수지의 실런트(sealant)를 양 기판 중 어느 하나의 가장자리로 둘러 형성한다.
제 4 단계(st4)는, 스페이서(spacer)를 형성하는 공정이다. 상기 제 1 및 제 2 기판의 셀갭(cell gap)을 균일하게 하는 기능을 한다.
제 5 단계(st5)는, 상기 스페이서 형성공정이 끝나면, 상기 제 1 및 제 2 기판의 합착공정을 진행한다.
제 6 단계(st6)는, 상기 제작된 액정셀을 단위 액정셀로 절단하는 공정이다.
제 7 단계(st7)는, 액정셀에 액정을 주입하는 단계이다.
전술한 공정을 거친 액정셀은 품질검사 후, 액정셀에 구동회로를 연결한 다음, 편광판 및 다수의 모듈을 구성하면 액정표시장치가 완성된다.
이때, 상기 제 7 단계인 액정셀 내부에 액정을 주입하는 공정은 통상적으로, 모세관 현상과 압력 차이를 이용한 진공주입방법을 통해 양 기판의 합착 후 액정주입구를 통해서 액정을 주입하는 방법을 사용하나, 이러한 진공주입방법은 액정셀 공정에서 가장 긴 시간을 요하며, 액정 주입이 끝단 후에는 액정셀의 주입구를 막아줘야 하는 봉지공정을 더욱 필요로 하기 때문에 공정효율 및 생산수율이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 기판의 합착(st5) 전 단계에서 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 디스펜서(dispenser) 방식에 의해 액정을 적하하는 방법이 최근 각광받고 있는 실정이다.
도 2는 일반적인 디스펜서 방식에 의한 액정적하 공정에 대한 공정 사시도이다.
이때, 상기 액정(17)을 도포하는 기판(11)은 상기 제 3 단계(st3)에서 실패턴(13)이 형성된 기판(11)을 일예로 하여 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 실패턴(13)이 형성된 기판(11)이 구비되며, 상기 기판(11)의 상부에는 상기 기판(11)과 소정 간격을 두고, 내부에 액정물질이 채워진 디스펜서 방식의 액정적하장치(15)가 위치하게 된다.
상기 액정적하장치(15)는 주사기와 같은 원리를 이용하는 것으로 즉, 상기 액정적하장치(15) 내부에 채워진 액정물질을 상기 기판(11)의 실패턴(13) 내부영역에 포인트 도팅(point dotting)방식으로 액정(17)을 적하하는 것이다.
그러나 이와 같은 액정적하장치(15)를 사용한 액정적하 공정은 최근 액정패널의 대형화로 인해 몇 가지 문제점을 나타내는데, 우선은 기판(11)의 대형화로 인해 상기 기판(11) 상의 포인트 도팅 수가 증가됨으로써, 공정시간이 길어지게 된다.
또한, 이러한 도포 공정시간을 줄이기 위해, 상기 포인트 도팅의 양을 늘리게 되면 상기 액정적하 공정 후, 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착공정 시 합착 평탄도를 저하시키게 된다. 이는 셀갭을 불균일하게 하여 화면얼룩과 같은 문제를 발생시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정적하 공정의 효율성 및 생산성을 향상시키는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 액정셀의 셀갭을 균일하게 하고, 화면얼룩과 같은 문제점을 방지하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 액정을 적하하는 액정분사장치로써, 상기 액정이 충진된 저장탱크와; 상기 저장탱크 내의 상기 액정을 압송하는 관로와; 상기 관로가 연결되고, 다수의 미세노즐구가 구비되어 상기 액정을 상기 기판 상에 스프레이 방식으로 분사하는 분사헤드를 포함하는 액정분사장치를 제공한다.
상기 저장탱크 내에 압력을 가하는 가압부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 실패턴이 형성된 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판의 네 가장자리를 따라 가이드를 구비하는 단계와; 상기 기판의 상부에 소정 간격 두고 액정분사장치를 위치하는 단계와; 상기 기판 상에 스프레이(spray) 방식으로 액정을 분사하는 단계를 포함하는 액정층 형성방법을 제공한다.
이때, 상기 액정분사장치는 저장탱크, 관로, 분사헤드를 포함하고, 상기 액정을 분사하는 단계에 있어서, 상기 액정이 채워진 상기 저장탱크에 소정의 압력을 가하는 단계와; 상기 액정이 상기 관로를 통해 상기 분사헤드로 압송되는 단계와;
상기 압송된 액정이 상기 분사헤드의 다수의 노즐구를 통해 외부로 분사되는 단계를 더욱 포함하는 액정층 형성방법을 제공한다.
이때, 상기 노즐구를 통해 외부로 분사되는 액정의 분사량과 분사 각도가 압 력에 의해 결정되는 것을 특징으로 하며, 상기 저장탱크 내에 펌프를 사용하여 압력을 가하며, 상기 펌프의 속도를 조절함으로써, 액정의 분사량과 분사 각도를 조절 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드는 제 1 면과, 상기 제 1 면에서 하향 절곡되는 제 2 면으로 구성되며, 상기 제 1 면이 상기 실패턴을 가리는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판의 상부에 소정 간격 두고 액정분사장치를 위치하는 단계와; 상기 기판 상에 스프레이 방식으로 액정을 분사하는 단계를 포함하는 액정층 형성방법을 제공한다.
또한, 다수의 셀 영역이 각각 정의된 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 상부에 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막이 형성된 제 1 및 제 2 기판 중 선택된 하나의 기판 상에 다수의 셀 영역 각각의 가장자리를 따라 실패턴을 형성하는 단계와; 상기 스프레이 방식을 통해 상기 기판 상에 액정을 분사하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하여 다수의 액정셀을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 배향막 형성 단계는 고분자 박막의 도포와 러빙공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 실패턴이 형성된 기판 상에 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 흐름도이다.
제 1 단계(st1)는, 컬러필터기판인 제 1 기판과 어레이기판인 제 2 기판을 각각 준비하는 단계이다. 상기 제 2 기판에는 게이트전극, 반도체층, 소스 및 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와 전극역할을 하는 화소전극이 형성되어 있다.
상기 제 1 기판에는 제 2 기판의 화소전극과 대응되는 위치에 특정 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터층이 형성되어 있고, 컬러필터층의 컬러별 경계부에는 비화소영역을 가리기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있다.
또한, 컬러필터층 및 블랙매트릭스의 하부에는 액정층에 전압을 인가하는 공통전극이 형성되어 있다.
제 2 단계(st2)는, 상기 제 1 및 제 2 기판 상에 배향막을 형성하는 단계이다. 이 단계는 제 1 및 제 2 기판의 액정과 접촉되는 전극부 상에 각각 배향막을 형성하는 단계로서, 배향막의 도포 및 경화 그리고, 러빙(rubbing)처리 공정이 포함된다. 상기 배향막은 유기배향막인 폴리이미드계열(polyimide)이 주로 쓰인다.
제 3 단계(st3)는, 실패턴을 인쇄하는 단계이다. 이때, 실패턴은 디스펜서(dispenser)나 스크린(screen) 인쇄방법으로 열경화성 또는 자외선경화성 수지의 실런트(sealant)를 양 기판 중 어느 하나의 가장자리로 둘러 형성한다.
제 4 단계(st4)는, 스페이서(spacer)를 형성하는 공정이다. 상기 액정패널의 제조공정에서 상기 제 1 및 제 2 기판 사이의 셀갭(cell gap)을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다.
제 5 단계(st5)는, 상기 제 1 및 제 2 기판 중의 어느 하나에 액정을 도포하는 단계이다. 이때, 액정도포 방법은 기판 상에 스프레이(spray) 방식을 통해 액정 을 분사한다.
제 6 단계(st6)는, 상기 액정분사 공정이 끝나면, 제 1 및 제 2 기판의 합착 공정을 통해 액정셀을 형성하는 단계이다.
전술한 공정을 거친 액정셀은 품질검사 후, 액정셀에 구동회로를 연결한 다음, 편광판 및 다수의 모듈을 구성하면 액정표시장치가 완성된다.
도 4는 앞서 전술한 액정분사 공정(st5)의 모습을 개략적으로 도시한 공정 사시도로 이때, 상기 액정(117)을 분사하는 기판(111)은 상기 제 3 단계(st3)에서 실패턴(113)이 형성된 기판(111)을 일예로 하여 설명하도록 하겠다.
도시한 바와 같이, 실패턴(113)이 형성된 기판(111)이 구비되며, 상기 기판(111)의 상부에는 상기 기판(111)과 소정 간격을 두고, 스프레이 방식의 액정분사장치(115)를 위치한다.
상기 스프레이 방식 액정분사장치(115)는 상기 액정(117)이 채워지는 저장탱크(123)와, 상기 저장탱크(123) 내부의 액정물질을 외부로 분사하기 위한 다수의 노즐구(127)가 구성된 분사헤드(121)로 구성하며, 상기 저장탱크(123)와 분사헤드(121)는 관로(125)을 통해 연결한다.
상기 액정분사장치(115)는 일반적인 분무기를 생각하면 되는데 즉, 상기 저장탱크(123) 내에 채워지는 액정물질은 소정의 압력에 의해 상기 관로(125)를 통해 상기 분사헤드(121)로 압송되게 되고, 상기 분사헤드(121)에 다수로 구성된 노즐구(127)에 의해 외부로 분사되게 된다.
이때, 상기 저장탱크(123) 내부에 가해지는 압력은 별도의 펌프(미도시) 등의 가압부를 통해 이루어지며, 상기 액정(117)이 점도를 가지므로, 높은 압력을 가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 압력에 따라 상기 액정분사장치(115)의 액정분사 양을 조절 할 수 있어, 상기 분사헤드(121)의 노즐구(127)를 통해 분사되는 액정(117)의 분사 각도를 조절할 수 있어, 다양한 기판(111)의 사이즈에 맞춰 상기 압력을 조절하여 사용할 수 있다.
즉, 상기 저장탱크(123) 내에 강한 압력을 가하면, 상기 노즐구(127)를 통해 분사되는 액정(117)은 상기 압력에 의해 넓은 분사 각도를 가질 수 있으므로, 사이즈가 큰 기판(111) 상에 고르게 액정(117)이 분사 되도록 하며, 약한 압력을 가하면 액정(117)이 분사되는 분사 각도가 작아지므로 사이즈가 작은 기판(111) 상에 액정(117)을 분사하는데 적합하게 된다.
또한, 상기 저장탱크(123) 내에 채워지는 액정물질은 기판(111)의 사이즈에 따라 분사되는 양을 계산하여 적정량이 채워지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실패턴(113)이 형성된 기판(111)의 네 가장자리를 따라서는 가이드(119)를 위치하는데, 상기 가이드(119)는 상기 실패턴(113) 상에 액정(117)이 분사되는 것을 방지하는 역할을 한다.
따라서, 상기 가이드(119)는 제 1 면과, 상기 제 1 면에서 하향 절곡된 제 2 면의 대략 "ㄱ" 형태로 구성하여, 상기 제 2 면을 통해 상기 제 1 면이 상기 실패턴(113) 상부에 위치하도록 지지해줌으로써, 상기 실패턴(113) 상부를 가려주게 된다.
이러한 액정분사장치(115)를 사용하여, 액정분사 공정을 진행하면 우선, 액정분사장치(115)의 액정(117) 분사에 의해 상기 기판(111) 상에 구성된 실패턴(113)에 액정(117)이 분사되는 것을 방지하기 위해, 상기 가이드(119)를 상기 실패턴(113)을 가리도록 기판(111)의 네 가장자리를 따라 위치하고, 상기 기판(111)의 상부에 상기 기판(111)과 소정 간격을 두고 액정분사장치(115)를 위치한 다음, 상기 액정분사장치(115)의 저장탱크(123)에 소정의 압력을 가해 상기 기판(111) 상에 액정(117)을 분사한다.
이러한 액정분사 공정은 배기구를 포함하는 진공챔버(미도시) 내부에서 진행되어, 상기 액정분사 공정 중 기포가 삽입되어 발생되는 문제점을 미연에 방지한다.
전술한 바에 따라, 액정분사 공정에서 기판(111) 상에 액정(117)을 스프레이 방식을 통해 분사함으로써, 기존에 비해 기판(111) 상에 액정(117)을 분사하는 공정 시간이 단축되게 되며, 균일한 액정(117) 분사로 인하여, 균일한 셀갭을 형성할 수 있다.
이로 인하여, 화면얼룩과 같은 문제점을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 스프레이 방식으로 액정을 분사할 수 있는 액정분사장치를 제공함으로써, 기존에 비해 기판 상에 액정을 분사하는 공정 시간이 단축되게 되는 효과가 있다.
또한, 균일한 액정분사로 인하여, 균일한 셀갭을 형성할 수 있는 효과가 있으며 이로 인하여, 화면얼룩과 같은 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있어, 액정표시장치의 생산성 및 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 기판 상에 액정을 적하하는 액정분사장치로써,
    상기 액정이 충진된 저장탱크와;
    상기 저장탱크 내의 상기 액정을 압송하는 관로와;
    상기 관로가 연결되고, 다수의 미세노즐구가 구비되어 상기 액정을 상기 기판 상에 스프레이 방식으로 분사하는 분사헤드
    를 포함하는 액정분사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장탱크 내에 압력을 가하는 가압부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정분사장치.
  3. 실패턴이 형성된 기판을 구비하는 단계와;
    상기 기판의 네 가장자리를 따라 가이드를 구비하는 단계와;
    상기 기판의 상부에 소정 간격 두고 액정분사장치를 위치하는 단계와;
    상기 기판 상에 스프레이(spray) 방식으로 액정을 분사하는 단계
    를 포함하는 액정층 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정분사장치는 저장탱크, 관로, 분사헤드를 포함하고,
    상기 액정을 분사하는 단계에 있어서, 상기 액정이 채워진 상기 저장탱크에 소정의 압력을 가하는 단계와;
    상기 액정이 상기 관로을 통해 상기 분사헤드로 압송되는 단계와;
    상기 압송된 액정이 상기 분사헤드의 다수의 노즐구를 통해 외부로 분사되는 단계
    를 더욱 포함하는 액정층 형성방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 노즐구를 통해 외부로 분사되는 액정의 분사량과 분사 각도가 압력에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 액정층 형성방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 저장탱크 내에 펌프를 사용하여 압력을 가하며, 상기 펌프의 속도를 조절함으로써, 액정의 분사량과 분사 각도를 조절 할 수 있는 것을 특징으로 하는 액정층 형성방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드는 제 1 면과, 상기 제 1 면에서 하향 절곡되는 제 2 면으로 구성되며, 상기 제 1 면이 상기 실패턴을 가리는 것을 특징으로 하는 액정층 형성방법.
  8. 기판을 구비하는 단계와;
    상기 기판의 상부에 소정 간격 두고 액정분사장치를 위치하는 단계와;
    상기 기판 상에 스프레이 방식으로 액정을 분사하는 단계
    를 포함하는 액정층 형성방법.
  9. 다수의 셀 영역이 각각 정의된 제 1 및 제 2 기판을 준비하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판 각각의 상부에 배향막을 형성하는 단계와;
    상기 배향막이 형성된 제 1 및 제 2 기판 중 선택된 하나의 기판 상에 다수의 셀 영역 각각의 가장자리를 따라 실패턴을 형성하는 단계와;
    스프레이 방식을 통해 상기 기판 상에 액정을 분사하는 단계와;
    상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하여 다수의 액정셀을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배향막을 형성하는 단계는 고분자 박막의 도포와 러빙공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 실패턴이 형성된 기판 상에 스페이서를 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
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