KR20010096708A - 액정 디스플레이 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
표시 영역내 전극과 구동칩을 연결하는 배선 전극을 외부의 오염원으로부터 원천적으로 차단하여 오염에 의한 배선 전극의 진행성 불량을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 액정 디스플레이 소자의 제조 방법에 관한 것으로서,
한쌍의 기판 표면에 투명 도전막을 도포하고 패턴화하여 투명 전극을 형성하는 단계와, 상기 투명 전극 위 표시 영역에 다층막을 형성하면서 다층막 가운데 적어도 하나의 막을 배선 영역으로 확대 형성하는 단계와, 액정 주입구를 제외한 표시 영역의 둘레부에 시일재를 도포하고 한쌍의 기판을 일체로 조립하는 단계와, 한쌍의 기판 내부 공간에 액정을 주입하고 액정 주입구를 밀봉하는 단계와, 완성된 액정셀을 세정하고 구동칩을 실장하는 단계와, 상기 표시 영역과 마주하는 기판의 외면에 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 액정 디스플레이 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표시 영역내 전극과 구동칩을 연결하는 배선 전극을 외부의 오염원으로부터 원천적으로 차단하여 오염에 의한 배선 전극의 진행성 불량을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 액정 디스플레이 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이 소자는 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정의 유전이방성을 이용하여 백 라이트 또는 외부에서 입사한 광에 대해 화소별로 광 투과량을 제어하는 방법으로 소정의 화면을 구현하는 표시장치이며, 얇고 가볍고 저전압으로 구동하는 장점으로 인해 휴대용 전자기기의 표시장치로 널리 사용되고 있다.
도 9는 일반적인 액정 디스플레이 소자의 사시도로서, COG(Chip On Glass) 방식으로 구동칩(1)을 실장한 경우를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이 액정 디스플레이 소자는 마주하는 일면으로 투명 ITO(Indium Tin Oxide) 전극이 형성된 한쌍의 기판(3)이 시일재(5)에 의해 일체로 접합되고 그 내부 공간으로 액정이 주입 밀봉되어 표시 영역(B)을 구성하며, 하부 기판에는 배선 전극(7)이 연장 형성되어 표시 영역내 전극과 구동칩(1)을 전기적으로 연결하고 있다.
이로서 리드 단자(9)를 통하여 외부 회로에서 전압을 제공받으면, 상기 구동칩(1)이 배선 전극(7)을 통하여 표시 영역(B) 내부에서 화소 전극과 공통 전극으로 기능하는 각각의 전극에 소정의 전압 시그널을 인가하여 화소별로 액정을 구동시킴에 따라 원하는 화면을 표현할 수 있다.
상기한 구성으로 이루어지는 액정 디스플레이 소자의 제작 과정은 크게 청정실(clean room)에서 행해지는 액정셀 제작 과정과, 액정셀에 구동칩을 실장하는 과정과, 각종 검사 및 편광판을 부착하는 과정으로 이루어지며, 출하 전 배선 전극의 보호를 위하여 배선 영역에 실리콘막을 적층하고 있다.
보다 구체적으로 상기 액정셀 제작 과정은 ITO 도전막을 원하는 형상으로 패턴화하는 과정과, 패턴화된 ITO 전극 위에 절연막과 배향막을 형성하는 과정과, 액정이 주입될 영역의 둘레부에 시일재를 인쇄하는 과정과, 한쌍의 기판을 일체로 조립하고 기판 내부로 액정을 주입한 후, 액정 주입구를 밀봉하는 과정으로 이루어진다.
이와 같이 완성된 액정셀은 세정 과정을 거쳐 구동칩 실장 과정으로 제공되며, 구동칩 실장으로 완성된 액정 디스플레이 소자는 전기 신호를 제공받아 응답 속도, ITO 전극의 쇼트, 핀 홀 여부, 과전류 및 콘트라스트 등 일반적인 동작 상태를 검사하는 전기적 동작 검사(E/T 검사) 및 외관 검사를 거쳐 최종 출하된다.
여기서 상기 ITO 전극은 산이나 염기성 산화물에 극히 취약하므로 제조 공정에서 이들 산화물을 사용한 다음에는 반드시 철저하게 세정하여야 하며, 또한 ITO 전극은 패턴간 폭이 수십 마이크로미터(㎛)이고 정확한 균일성이 요구되기 때문에, 정확한 패턴 형성을 위해서는 먼지를 포함한 각종 외부의 오염원으로부터 ITO 전극을 차단하는 것이 중요하다.
그러나 표시 영역내 전극은 청정실 내부에서 패턴화되고 절연막과 배향막에 덮어져 외부 오염원으로부터 보호되는 반면, 배선 전극은 완성된 액정셀이 청정실 외부로 유출될 때 그대로 외부에 노출되므로, 세정 과정과 구동칩 실장 과정 및 각종 검사 과정에서 외부 오염원으로부터 오염될 가능성이 높아진다.
이로서 지금까지는 액정 디스플레이 소자를 출하하기 전에, 배선 영역에 실리콘막을 적층하여 배선 전극을 보호하는 방법을 사용하고 있으나, 배선 전극은 액정셀 제작후 자외선 경화 수지막이 적층되기 전까지 외부 환경에 그대로 노출되어 있는 실정이다.
따라서 배선 전극이 외부에 노출된 상태에서 산이나 염기성 산화물이 완벽하게 세정되지 못하였거나, 수분 침투와 같은 환경 변화에 노출되었거나, 열악한 환경 조건에서 구동되는 경우, 점진적으로 부식 등과 같은 손상을 입게 된다.
이로서 출하 후 제품을 사용하는 도중에 배선 전극이 단선되면서 치명적인 구동 불량을 일으킬 수 있으며, 이러한 진행성 불량에 의해 제품의 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점을 나타낸다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 배선 전극을 외부 오염원으로부터 원천적으로 차단하여 진행성 불량을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의해 완성된 액정 디스플레이 소자의 평면도.
도 2는 도 1 A-A선의 단면도.
도 3∼도 7은 본 발명의 제 1실시예에 의한 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 도시한 개략도.
도 9는 일반적인 액정 디스플레이 소자의 사시도.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
한쌍의 기판 표면에 투명 도전막을 도포하고 패턴화하여 투명 전극을 형성하는 단계와,
상기 투명 전극 위 표시 영역에 다층막을 형성하면서 다층막 가운데 적어도 하나의 막을 배선 영역으로 확대 형성하는 단계와,
액정 주입구를 제외한 표시 영역의 둘레부에 시일재를 도포하고 한쌍의 기판을 일체로 조립하는 단계와,
한쌍의 기판 내부 공간에 액정을 주입하고 액정 주입구를 밀봉하는 단계와,
완성된 액정셀을 세정하고 구동칩을 실장하는 단계와,
상기 표시 영역과 마주하는 기판의 외면에 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법을 제공한다.
이로서 배선 영역은 액정셀 조립 전에 다층막에 의해 보호되어 외부의 오염원으로부터 완전히 차단될 수 있으므로, 오염에 의한 손상과 이로 인한 배선 전극의 진행성 불량을 효과적으로 방지할 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 실시예에 의해 완성된 액정 디스플레이 소자의 평면도이고, 도 2는 도 1 A-A선의 단면도이다. 도시한 바와 같이 액정 디스플레이 소자는 마주하는 일면으로 투명 전극(2)이 형성된 상, 하부 기판(4a, 4b)이 시일재(6)에 의해 일체로 접합되어 내부 공간으로 액정(8)을 주입 밀봉하고, 배선 전극(2a)이 연장 형성된 하부 기판(4b)에 구동칩(10)을 실장하며, 액정(8)이 주입된 표시 영역(B) 외면에 편광판(12)을 부착한 구성으로 이루어진다.
상기 표시 영역(B) 내부에서 한쌍의 투명 전극(2)은 수직으로 교차 배치되어 각각 공통 전극과 화소 전극으로 기능하며, 각각의 투명 전극(2) 표면에는 절연막(14)과 배향막(16)으로 이루어진 다층막이 형성되어 한쌍의 투명 전극(2)간 쇼트를 방지하면서 액정(8)을 일정 방향으로 배향시킨다.
이 때 한쌍의 투명 전극(2)은 하부 기판(4b)에 연장 형성된 배선 전극(2a)에 의해 구동칩(10)과 연결되어 구동칩(10)으로부터 전압 시그널을 제공받는데, 배선 전극(2a)이 형성된 배선 영역(C)은 다층막 형성시 적어도 하나의 막으로 보호되어이후의 공정 전체에 걸쳐 외부의 오염원으로부터 차단될 수 있다.
상기한 구성의 액정 디스플레이 소자를 제작하기 위하여, 먼저 도 3에서 도시한 바와 같이, 기판(4)의 전면으로 투명 ITO 도전막(18)을 도포하고 세정한 다음, 포토 레지스트 용액을 도포 및 건조하여 포토 레지스트막(20)을 형성한다. 그리고 기판(4) 위에 마스크(22)를 장착하고 자외선을 조사하여 포토 레지스트막(20)에 패턴을 인식한 후 현상하여 노광 과정에서 자외선에 노출된 포토 레지스트막(20)의 일부를 선택적으로 제거한다.
그리고 에칭 용액을 이용하여 식각하면, 제거된 포토 레지스트막(20) 패턴에 의해 외부로 노출된 투명 도전막(18)이 식각되어 제거되며, 투명 도전막(18) 위에 남아있는 포토 레지스트막(20)을 제거하는 것으로 투명 전극(2)을 완성한다.
상기한 과정으로 투명 도전막(20)을 패턴화하여 전극(2)을 형성하는데, 이 때 구동칩(10)이 실장될 기판(하부 기판)에는 도 4에서 도시한 바와 같이 표시 영역(B) 외곽으로 배선 전극(2a) 패턴을 형성한다. 상기 배선 전극(2a)은 하부 기판(4b)에 형성된 투명 전극(2)을 구동칩(10)에 연결하면서, 이와 조립될 기판(상부 기판)에 형성된 전극을 구동칩(10)에 연결하기 위한 패턴을 함께 형성한다.
이와 같이 전극(2) 패턴을 완성하고 세정한 다음, 도 5에서 도시한 바와 같이 투명 전극(2) 위 표시 영역(B)에 걸쳐 절연막 재료를 인쇄하고 경화시켜 절연막(14)을 형성한다. 완성된 절연막(14)은 SiO2-TiO2-ZrO2피막을 형성하며, 상하부 전극의 쇼트를 방지하는 역할을 한다. 이 때 구동칩(10)이 실장될 기판에는도시한 바와 같이 표시 영역(B)과 더불어 배선 영역(C)에도 절연막 재료를 동시에 인쇄하고 경화시켜 절연막(14)을 형성한다.
상기 절연막(14)은 절연 특성 이외에 강도가 우수하여 외부 긁힘이나 오염에 강한 장점이 있다. 이로서 상기 절연막(14)이 배선 영역(C)을 커버함에 따라 액정셀이 조립된 후 청정실 외부로 유출되어도 배선 전극(2a)을 외부와 완전히 차단하여 외부 오염원에 의한 오염을 방지하면서, 절연막(14)의 우수한 강도 특성에 의해 열악한 환경 조건에서도 배선 전극(2a)의 손상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 배선 영역에 절연막을 형성한 다음, 도 6에서 도시한 바와 같이 배선 영역(C) 위로 실리콘막(15)을 형성하여 수분 차단 효과를 높일 수 있다.
여기서 상기 절연막(14)을 기판 전체에 형성하지 않고, 액정셀 조립후 외부로 노출될 부분에만 선택적으로 형성하여 액정셀 조립시 배선 전극(2a)이 상부 기판(4a)에 형성된 전극과 연결될 수 있도록 한다.
이와 같이 절연막(14)을 표시 영역(B)과 배선 영역(C)에 걸쳐 형성한 다음, 도 7에서 도시한 바와 같이 절연막(14) 위 표시 영역(B)에 걸쳐 폴리이미드 재료를 인쇄하고 경화시켜 배향막(16)을 형성한다. 그리고 배향막(16)을 러빙천으로 문지르는 러빙 처리를 통하여 불규칙적으로 배열하고 있는 배향막(16)의 프리틸트를 일정한 방향으로 배향시킨다.
상기한 과정으로 한쌍의 기판(4)에 투명 전극(2)과 절연막(14) 및 배향막(16)을 각각 형성한 다음, 이들 한쌍의 기판을 조립한다. 이를 위하여 어느 하나의 기판(일례로 상부 기판)의 표시 영역(B) 둘레부에 액정 주입구를 제외하고스페이서가 분산된 시일재(6)를 인쇄하며, 다른 하나의 기판(일례로 하부 기판)에는 상부 기판과 접속될 배선 전극(2a)에 도전성 접착제를 인쇄한 후, 이들 한쌍의 기판을 일체로 조립한다. 그리고 접합된 한쌍의 기판(4) 내부 공간으로 액정(8)을 주입하고, 액정 주입구를 밀봉하여 액정셀을 완성한다.
상기한 액정셀 제작 과정은 청정실에서 이루어지며, 이후 액정셀은 청정실 외부로 인출되어 세정 과정을 거쳐 구동칩 실장 과정으로 제공된다. 구동칩 실장은 인듐과 같은 저 용융금속, 은과 같은 도전성 페이스트 또는 이방성 도전 필름 등을 이용하여 구동칩(10)의 범프(bump)를 배선 전극(2a)과 전기적으로 도통시키는 과정으로 이루어지며, 이로서 도 1에서 도시한 바와 같은 액정 디스플레이 소자를 구성한다.
이 때 상기 액정 디스플레이 소자는 도시한 COG 방식 이외에, 배선 전극이 형성된 고분자 필름을 액정셀에 접속하고, 상기 고분자 필름 위에 구동칩을 실장하는 TAB(Tape Automated Bonding) 방식으로 이루어질 수 있으며, 이와 같이 TAB 방식으로 구동칩을 실장하는 경우에 있어서도 고분자 필름에 형성된 배선 전극 영역에 절연막과 실리콘막을 적층하여 배선 전극 영역을 보호할 수 있다.
마지막으로 각 전극에 전압 시그널을 제공하여 전기적 동작 검사를 수행하고, 도 2에서 도시한 바와 같이 기판(4)의 표시 영역 외면에 편광판(12)을 부착한 다음, 외관 검사를 거쳐 액정 디스플레이 소자의 제작을 완성한다.
이와 같이 본 실시예는 절연막(14)을 배선 영역(C)까지 확장 형성하여 이후의 모든 공정에서 배선 전극(2a)을 외부로부터 완전히 차단시킬 수 있으므로 배선전극(2a)의 오염 가능성을 최소화할 수 있으며, 다른 실시예로서 상기 배선 영역(C)은 절연막(14) 이외에 배향막(16)으로 커버되어 외부의 오염원으로부터 차단될 수 있다.
즉, 도 3∼도 4에서 도시한 바와 같이 한쌍의 기판(4)에 각각의 전극(2) 패턴을 형성한 다음, 도 8에서 도시한 바와 같이 투명 전극(2) 위 표시 영역(B)에 걸쳐 절연막(14)을 형성한다. 그리고 구동칩(10)이 실장될 기판에 대해서는 도시한 바와 같이 폴리이미드 재료를 표시 영역(B)과 배선 영역(C)에 동시에 인쇄하고 경화시켜 배향막(16)을 형성하며, 표시 영역(B)의 배향막(16)에 대해서 선택적으로 러빙 처리를 행한 다음, 이후 공정은 앞선 실시예와 동일하게 이루어진다.
이와 같이 배향막(16)을 표시 영역(B)과 더불어 배선 영역(C)에 동시에 형성함으로써 배선 전극(2a)을 외부 오염원으로부터 보호하는 역할을 하는데, 이러한 배향막(16)은 외부 긁힘이나 오염에 강하도록 강도가 높고, 수분 침투를 방지하기 위하여 낮은 흡습율을 갖는 것이 유리하다.
따라서 본 실시예 또한 액정셀 조립전에 배선 전극(2a)을 보호하여 이후 진행되는 모든 제작 과정에 걸쳐 배선 전극(2a)을 외부 오염원으로부터 차단시킬 수 있으므로 배선 전극(2a)의 오염에 의한 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명은 절연막 또는 배향막을 배선 영역에 확장 형성함으로써 이후의 모든 제작 과정에 걸쳐 배선 전극을 외부의 오염원으로부터 완벽하게 차단시킬 수 있다. 이로서 액정셀 조립후 배선 전극을 보호하기 위한 막 형성 공정을 생략할 수 있으며, 수분 침투와 같은 환경 변화에 노출되거나 열악한 환경 조건에서 구동되는 경우에도 배선 전극의 손상을 방지하여 진행성 불량에 의한 제품의 신뢰성 저하를 해결할 수 있다.
Claims (4)
- 한쌍의 기판 표면에 투명 도전막을 도포하고 패턴화하여 투명 전극을 형성하는 단계와;상기 투명 전극 위 표시 영역에 다층막을 형성하면서 다층막 가운데 적어도 하나의 막을 배선 영역으로 확대 형성하는 단계와;액정 주입구를 제외한 표시 영역의 둘레부에 시일재를 도포하고 한쌍의 기판을 일체로 조립하는 단계와;한쌍의 기판 내부 공간에 액정을 주입하고 액정 주입구를 밀봉하는 단계와;완성된 액정셀을 세정하고 구동칩을 실장하는 단계와;상기 표시 영역과 마주하는 기판의 외면에 편광판을 부착하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 다층막을 형성하는 단계가,표시 영역과 배선 영역에 걸쳐 투명 전극 위에 절연막을 형성하는 단계와;표시 영역에 해당하는 절연막 표면에 배향막을 형성하는 단계와;러빙천을 이용하여 상기 배향막 표면을 러빙 처리하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법.
- 제 2항에 있어서,상기 배선 영역에 절연막을 형성한 다음, 상기 절연막 위에 실리콘막을 적층하는 단계를 더욱 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 다층막을 형성하는 단계가,투명 전극 위 표시 영역에 절연막을 형성하는 단계와;표시 영역과 배선 영역에 걸쳐 배향막을 형성하는 단계와;러빙천을 이용하여 표시 영역에 해당하는 배향막 표면을 러빙 처리하는 단계를 포함하는 액정 디스플레이 소자의 제조 방법.
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