KR20010104683A - 액정표시패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

디스플레이영역이격자들(6)이 배치된 디스플레이영역을 가지고 패널에 액정을 채우기 위해 액정적하법을 채용한 LCD패널의 제조방법에서, 디스플레이영역이격자들(6)은 수지와 같은 탄성물질로 형성되고 적합한 액정디스플레이를 제공하는 데 필요한 적당한 셀공극(d0)보다 큰 셀공극방향으로 초기크기를 가진다. 액정디스플레이패널이 대기압하에 놓여진 후에, 특유의 셀공극(d0)보다 작은 셀공극으로 만드는 패널의 과도한 변형은 디스플레이영역이격자들(6)의 압축응력에 의해 방지된다.

Description

액정표시패널의 제조방법{Fabrication method of liquid crystal display panel}

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)패널의 제조방법, 특히 LCD패널의 공극을 액정으로 채우기 위해 액정적하(falling-drop)법이 이용되며, 디스플레이영역상에 흩어진 이격자들(spacers)을 가진 LCD패널의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, LCD패널은 디스플레이영역의 주위에 형성된 테두리형태 밀봉물에 의해 서로 접착된 한 쌍의 대향투명기판들, 및 밀봉물에 의해 에워싸인 기판들사이의 공극부분을 채우는 액정으로 구성된 구조를 가진다. 또한, 이 LCD패널구조는 적당한 치수로 셀공극을 유지하기 위해서, 밀봉물내에 혼재된 이격자들(이하, "밀봉이격자들"로 지칭) 및 디스플레이영역에 배열된 이격자들(이하, "디스플레이영역이격자들"로 지칭)을 포함한다.

기판들 사이의 공극을 액정으로 채우기 위해서, LCD패널의 제조방법은 액정주입방법 또는 액정적하법 중의 어느 하나를 포함한다. 액정주입방법 또는 액정적하법 중의 하나에는, 채용되는 액정디스플레이시스템에 따라 필요한 절연막, 투명전극막들, 스위칭소자들 및 칼라필터층 등을 투명기판들 위에서 패터닝하는 단계들 후에, 정렬막(폴리미드막)을 프린팅하고 정렬막을 러빙하여 액정분자들을 정렬시키기 위한 홈들(grooves)을 형성하는 러빙(rubing)단계가 포함된다. 액정주입방법 및 액정적하방법은 러빙단계에 후속하는 조립단계에서 서로 다르다. 액정주입방법 및 액정적하방법은 따로 설명한다.

액정주입방법에서의 LCD패널의 조립을 설명하면, 밀봉물은 개구부를 가진 폐선형태로 투명기판들 중의 어느 한 기판 위의 디스플레이영역 주위에 디스펜서를사용하는 드로잉프린팅 또는 스크린프린팅중의 하나에 의해 형성된다. 그리고, 투명기판들 중의 어느 하나 위에 디스플레이영역이격자들을 형성하거나 또는 흩어지게 하여 디스플레이영역이격자들이 배치된다. 그 후에, 투명기판들 중의 하나는 다른 투명기판 위에 쌓이게 되고, 외부에서 기판들을 압착하면서 투명기판들 사이의 공극이 소망하는 치수로 조절된 후에 밀봉물은 경화된다. 이 단계에서, 소망하는 셀공극을 제공하는 것이 필요하다. 그 후에, 통상의 진공주입방법에 의해 액정주입구인 밀봉물의 개구부를 통해 투명기판들 사이의 공극에 액정이 주입된다. 그 후에, 액정주입구는 그 안에 밀봉수지를 채워 밀봉된다. 진공주입방법에 의하면, 액정주입구를 가진 LCD패널은 진공장치 안에 놓여지고, LCD패널의 공극을 배기한 후에 액정주입구는 액정으로 채워진 액정탱크에 담겨지며, 점차 외부압력을 증가시키면서 LCD패널의 공극에 액정이 주입된다.

한편, 액정적하방법에서 LCD패널은 이하 언급되는 단계들을 통해 조립된다. 폐선형태의 밀봉물은 투명기판들 중의 어느 한 기판 위에서 디스펜서를 사용하는 드로잉프린팅 또는 스크린프린팅중의 하나에 의해 디스플레이영역주위에 형성된다. 그리고, 디스플레이영역이격자들은 투명기판 위에 형성되거나 또는 흩어져서 배치된다. 그 후에, 적당량의 액정이 투명기판의 디스플레이영역에 적하된다. 그 후에, 투명기판들 중의 하나는 다른 투명기판 위에 쌓이게 되고 진공실안에서 서로 접착된다. 이때, 서로 접착된 투명기판들은 대기압하에 놓여져, 이 투명기판들은 대기압과 투명기판들사이의 공극을 줄이기 위한 LCD패널 안의 음의 압력의 차이에 해당하는 압력에 의해 변형된다. 소망하는 셀공극이 투명기판들의 이런 변형에 의해얻어질 때 밀봉물은 경화된다.

액정주입방법 또는 액정적하방법 중의 어느 하나에서, 열경화성수지 또는 자외선경화수지는 주로 밀봉재료로서 사용된다. 또한, 구형 또는 원형기둥형태의 이격자들은 밀봉이격자들 또는 흩어져 있는 디스플레이영역이격자들로서 사용된다. 디스플레이영역이격자들이 형성에 의해 제공된다는 것은 이 이격자들이 패턴닝에 의해 형성되는 원형기둥형태이격자들임을 의미한다.

복수의 LCD패널들이 한 쌍의 대면적 투명기판들을 사용하여 형성될 때, 완성전의 LCD패널들을 형성하기 위해 투명기판들은 절단분리되고, 액정주입방법 또는 액정적하방법 중의 한 방법의 마지막단계에서 각각 완성전의 LCD패널들의 앞면 및 뒷면에 편광기들을 부착함으로서 완성된 LCD패널들이 얻어진다.

기존의 액정적하방법을 사용하는 LCD패널의 제조방법에서는, 상호 접착된 투명기판들을 포함한 완성전의 LCD패널이 대기압상태에 놓여진 때로부터 밀봉물이 경화되는 때까지의 기간동안 문제가 발생한다.

액정적하방법을 사용하는 액정디스플레이의 제조방법의 문제점은 예로서, TFT로 구동되는 칼라LCD패널을 참조하여 설명된다.

도 1a 내지 도 1c는 기존의 방법에 의해 제조된 LCD패널(20)의 단면도들을 나타낸다. LCD패널(20)은 TFT구동 칼라LCD이다. 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 대로, LCD패널(20)은 주로, TFT기판(1), TFT기판(1)에 대향하는 CF(Color Filter)기판(2), TFT기판(1) 및 CF기판(2) 사이에 마련된 액정(3), TFT기판(1) 및 CF기판(2)을 상호접착하고 액정(3)을 밀봉하기 위한 밀봉물(4), 밀봉물(4)내에 혼재된 밀봉이격자들, 및 TFT기판(1)상에서 밀봉물에 의해 둘러싸인 디스플레이영역에 배열된 디스플레이영역이격자들(16)로 구성된다. CF기판(2)에는 적색, 녹색 및 청색필터층들(22)이 마련된다. 디스플레이영역이격자들(16)의 셀공극방향의 초기평균크기는, 액정디스플레이를 적절히 실행하는데 필요한 적당한 셀공극치수(d0)와 동일한 치수로 설정된다. 디스플레이영역이격자가 구형 또는 원형기둥형태일 때, 디스플레이영역이격자의 셀공극방향의 크기는 지름에 대응하거나, 또는 디스플레이영역이격자가 정방형기둥형태이격자일 때, 그 크기는 정방형 횡단면의 측면길이에 대응한다.

도 1a는 밀봉물(4) 및 디스플레이영역이격자들(16)이 배치된 TFT기판(1)상에 액정(3)을 적하하고, 진공실에서 투명TFT기판(1) 및 투명CF기판(2)을 함께 접착하여 형성된 미완성의 LCD패널을 대기압환경에 둔 직후의 미완성의 LCD패널의 단면도를 나타낸다. 이런 상태에서, 미완성의 LCD패널(20)의 내부압력은 음의 압력이고, 즉 대기압력보다 낮고, 액정(3)은 미완성의 LCD패널(20)내를 아직 완전히 채우지 않아 공허부(7)를 남기고 있다. 그 후에, 미완성의 LCD패널(20)은 대기압 및 패널(20)내부의 음의 압력간의 압력차로 인해 변형되어, TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 거리는 줄어든다. 도 1a에서 TFT기판(1)은 수평면 위에 놓이기 때문에, TFT기판(1)위에 놓인 CF기판(2)은 변형된다. 액정(3)은 CF기판(2)의 이런 변형에 의해 가압되고, 방사상 바깥쪽으로 평면에 평행하게 점진적으로 퍼지게되어 공허부(7)는 줄어든다.

하지만, LCD패널의 중앙부에서 일어나는 미완성의 LCD패널의 변형은 도 1b에나타낸 것처럼, 주변부에서 일어나는 변형보다 빠른 속도로 진행되는데, 그 이유는 비록 CF기판위에 가해지는 대기압이 균일하지만, 액정(3)의 점도가 밀봉물(4)의 점도에 비해 매우 작기 때문이다. 즉, CF기판에 대한 액정(3)의 저항이 밀봉물(4)에 대한 액정(3)의 저항에 비교해서 작다. 액정(3)의 점도는 0.02(㎩??s)이고 밀봉물(4)로서 사용되는 접착수지의 점도는 수십 내지 수백(㎩??s)이다.

미완성의 LCD패널(20)의 변형은 그 주변부에서보다 그 중앙부에서 높은 속도로 진행되기 때문에, CF기판(2)의 내부표면은 중앙부에 배열된 디스플레이영역이격자들(16)에 먼저 닿게 된다. 변형이 더 계속되어, CF기판(2)이 디스플레이영역이격자들(16)을 내리 누를 때, CF기판(2)의 변형은 디스플레이영역이격자들(16)의 저항에 의해 제지된다. 도 1b는 이런 상태를 나타낸다. 도 1b에 보여지는 상태에서, LCD패널의 중앙부에 배열된 디스플레이영역이격자들(16)은 아래방향으로 압력을 받고, 따라서 LCD패널 중앙부의 셀공극은 적당한 셀공극(d0)보다 작아진다. 이것은 압축되기 전의 디스플레이영역이격자들(16)의 최초크기가 적당한 셀공극(d0)과 동일한 값으로 설정되기 때문이다.

또한, 도 1b에 나타낸 상태에서 공허부(7)가 남게되고 패널의 내부 및 외부의 압력들이 같지 않기 때문에, 즉 패널의 내부압력이 대기압과 다르기 때문에, 변형은 여전히 더욱 진행된다. CF기판(2)의 이런 변형은, 중앙부의 변형진행이 TFT기판(1) 및 CF기판(2)에 대한 디스플레이영역이격자들(16)의 저항에 의해 제한되므로 주변부에서만 진행된다.

그 후에, LCD패널(20)의 변형진행이 멈춘 도 1c에 보여진 상태로 될 때까지LCD패널주변부의 변형이 진행된다. 도 1c는 LCD패널(20)내의 공허부(7)가 CF기판의 주변부의 변형진행으로 인해 없어져, LCD패널(20)의 내부부피가 액정의 부피와 같아지고, 패널의 내부 및 외부사이에 압력평형이 이루어진 상태를 보여준다.

도 1c에 나타낸 상태에서, CF기판(2)의 내부표면은 밀봉이격자들(5)과 접촉되지는 않는다. 즉, 밀봉이격자들(5)은 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이에서 조여지지 않으며 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 공극을 적당한 치수로 유지하는 이격자들의 기능이 충분히 이루어지지 않아, LCD패널의 주변부가 적당한 셀공극과 동일하게 되지는 않는다.

따라서, LCD패널(20)중앙부의 셀공극치수(d1)는 적당한 셀공극(d0)보다 작게되고(d1＜d0), 그 주변부의 셀공극치수(d3)는 적당한 셀공극(d0)보다 크게되어(d3＞d0), LCD패널의 중앙부 및 주변부사이에는, 도 1c에 나타낸 대로 적당한 셀공극치수가 얻어지는 부분이 있게 된다.

LCD패널의 내부 및 외부사이의 압력평형 및 변형진행이 위에 언급된 대로 셀공극들이 균일하지 않은 상태에서 멈추는 이유는, 셀공극이 LCD패널전체에 걸쳐 적당한 셀공극(d0)과 같아지는 상태에서, 액정(3)의 양이 LCD패널(20)의 내부부피의 값과 동일한 값으로 설정되기 때문이다. 즉, 줄어든 셀공극(d1)으로 인해 압축된 LCD패널의 중앙부에서는 액정(3)부분은 주변부 쪽으로 밀려나가, LCD패널 주변부의 셀공극(d3)은 적당한 셀공극(d0)보다 커지게 된다.

도 1c에 나타낸 상태는 준안정 상태이고 얼마간의 시간간격동안 유지된다. 만약 밀봉물(4)의 경화가 상당히 긴 시간 동안 정지된다면, LCD패널(20)은LCD패널(20)의 중앙부의 디스플레이영역이격자들(16)의 저항으로 인해 LCD패널(20)전체에 걸쳐 셀공극이 균일하게 되는 방식으로 변형될 수 있다. 하지만, 밀봉물(4)가 대기압 하에 너무 긴 시간동안 경화되지 않은 상태로 남겨질 때, LCD패널(20)이 대기압아래에 놓일 때부터 압력이 직접 밀봉물(4)에 가해지기 때문에 밀봉물(4)이 파괴되는 경우가 있을 수도 있다. 따라서, LCD패널이 대기압아래에 놓이는 때부터 밀봉물(4)의 경화시까지의 시간은 바람직하게는 수 분 내지 수십 분이다. 이런 이유로, 도 1c에 나타낸 대로, 밀봉물(4)은 LCD패널중앙부의 셀공극이 적당한 셀공극보다 작으며 주변부의 셀공극이 적당한 셀공극보다 큰 조건으로 경화되어야 한다.

밀봉물(4)의 프린팅 및 액정(3)의 적하가 실행된 후에, 최종적으로 두 개의 LCD패널이 되는 한 쌍의 영역들을 포함하는 TFT기판의 평면도인 도 2로 밀봉물(4)에 가해지는 압력을 설명한다. 투명기판들이 서로 접착된 후에 투명기판들에 대한 대기압의 압력을 강화시키기 위해서, 도 2에서 보여지는 대로 밀봉물들(4)을 에워싼 임의의 밀봉물(8)을 형성하는 경우가 있다. 임의의 밀봉물(8)은 밀봉물들(4)을 에워싸고 강화된 압력을 유지시키는 진공공간을 형성하는데 사용된다.

밀봉물들(4)의 내부압력은 위에서 언급된 LCD패널들의 변형진행과 함께 증가하기 때문에, 증가된 내부압력은 밀봉물들(4)의 내부주변면들에 가해진다.

임의의 밀봉물(8)이 대기압에 의해 파괴되면, 밀봉물들(4)의 외부주변면들에 대기압이 가해진다. 임의의 밀봉물(8)을 사용하지 않는 제조방법에 따르면, 대기압은 당연히 패널이 대기압 하에 놓여진 때부터 밀봉물들(4)의 외부주변면들에 가해진다.

액정주입방법에서, 위에 언급된 대로 투명기판들을 서로 접착하고 이들 사이의 밀봉물을 경화하여 LCD패널이 조립된 후에, 액정은 개구부를 통해 밀봉물로 에워싸인 공간에 주입된다. 따라서, 조립시에 셀공극이 적당한 셀공극보다 작을지라도, 밀봉물이 개구부를 가지기 때문에 액정주입단계에서 이격자들의 탄성력에 의해 적당한 셀공극으로 복원될 수 있다. 한편, 액정적하방법에서, 셀공극은 액정이 밀봉물에 의해 밀봉된 상태에서 형성되고 따라서, 일단 불균일한 셀공극이 형성되면 적당한 셀공극으로 복원되는 것은 어렵다.

위에 설명한 대로, 기존의 액정적하방법을 사용하는 LCD패널의 제조방법에서, LCD패널의 중앙부의 셀공극은 적당한 셀공극과 비교해서 작으며 주변부의 셀공극은 크기 때문에, 얻어진 LCD패널의 셀공극은 불균일하게 된다. 그러므로, LCD패널의 주변부에 배열된 디스플레이영역이격자들은 기판들을 지탱하지 못하고, 따라서 LCD패널은 쉽게 외부압력 및/또는 자체무게에 의해 변형될 수도 있기 때문에, LCD패널셀공극의 균일성은 얻어질 수 없게 된다. 더욱이, 온도변화에 의해 액정이 팽창하거나 수축하고 중앙부 및 주변부에서 셀공극의 변화량이 다르기 때문에, LCD패널의 중앙부 및 주변부에서 디스플레이상태가 다르게 된다.

이런 문제점들의 결과로서, LCD패널의 화질이 저하된다.

본 발명은 위에 언급된 기존의 LCD패널 제조방법의 문제점을 고려하여 만들어졌고, 액정 및 디스플레이영역을 밀봉하기 위한 밀봉물사이의 점도차이로 인한 LCD패널의 변형에서의 부분적인 차이로 인해 초래되는 불편을 제거함으로써, 액정적하방법을 사용하여 이격자들이 배치된 디스플레이영역을 가지며 높은 표시품질을 제공하기 위해 디스플레이영역 전체에 걸쳐 특유의 셀공극을 가진 LCD패널을 제조하기 위한 제조방법을 제공하는 목적을 가진다.

도 1a 내지 도 1c는 기존의 제조방법의 주요제조단계들을 도시하는 LCD패널의 단면도들;

도 2는 복수의 LCD패널들이 동시에 제조되는 경우에 밀봉프린팅 및 액정적하(dropping)가 실행된 후의 TFT기판을 나타내는 대략적인 평면도;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 LCD패널제조방법의 주요제조단계들을 도시하는 LCD패널의 단면도들.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : TFT기판 2 : CF기판

3 : 액정 4 : 밀봉물

5 : 밀봉이격자 6, 16 : 디스플레이영역이격자

7 : 공허부 8 : 보조 밀봉물

20 : LCD패널 d0 : 적당한 셀공극

d1 : 중앙부의 셀공극 d3 : 주변부의 셀공극

본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 액정적하방법을 사용하는 제조방법은 액정디스플레이를 적절히 실행하기 위해 필요한 특유의 셀공극보다 큰 셀공극방향으로의 초기크기를 각각 가지는 이격자들이 투명기판들사이에서 사용되는 것에 특징이 있다.

구체적으로, 투명기판들 중의 하나 위에 밀봉물을 디스플레이영역이 밀봉물에 의해 에워싸이도록 형성하는 단계, 투명기판들 중의 하나의 디스플레이영역상에 이격자들을 배치하는 단계, 투명기판상에서 밀봉물에 의해 에워싸인 디스플레이영역 안에 액정을 적하하는 단계, 진공실에서 투명기판의 하나를 다른 기판위에 밀봉물로 고착하여 패널을 형성하는 단계, LCD패널의 셀공극의 내부부피가 액정의 부피와 같아지고 밀봉물이 경화될 때까지 패널을 대기압하에 놓아 패널을 변형시키는 단계를 거쳐서, 밀봉물에 의해 상호접착된 한 쌍의 상호대향투명기판, 및 투명기판들사이의 공간을 채우고 밀봉물에 의해 밀봉되는 액정으로 구성되는 LCD패널을 제조할 때, 본 발명은 각각의 이격자들이 액정디스플레이를 적절하게 만들기에 적합한 특유의 셀공극보다 큰 초기크기를 셀공극방향으로 가지는 것에 의해 특징지어진다.

본 명세서에서 사용된 이격자의 "초기 크기"라는 용어는 여타의 압축부하가없는 자유상태에서는 이격자들의 크기를 의미하고, 이격자들의 크기가 변할 때는 자유상태에서의 이격자들의 평균크기를 의미한다.

특유의 액정디스플레이를 실현하기에 적합한 특유의 셀공극보다 큰 초기평균크기 또는 초기크기를 셀공극방향으로 가지는 디스플레이영역이격자들이 본 발명에서 사용되기 때문에, 특유의 셀공극과 같은 초기크기 또는 초기평균크기를 가진 기존의 이격자들과는 달리, LCD패널에 가해지는 대기압으로 인해 이격자들이 특유의 셀공극보다 작은 크기로 과도하게 붕괴되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면 LCD패널의 내부부피가 그속의 액정의 부피와 같아지고 LCD패널이 준안정상태에서 변형될 때, LCD패널중앙부의 셀공극이 특유의 셀공극보다 작고 주변부의 셀공극은 특유의 셀공극보다 큰 셀공극의 불균일성 문제는 해결된다.

또한, 본 발명에서는, 기존의 방법에서처럼 셀공극이 LCD패널의 디스플레이영역 전체에 걸쳐 특유의 셀공극이 되는 상태에서 LCD패널의 액정양이 LCD패널의 내부부피와 같은 값으로 설정되기 때문에, 디스플레이영역전체에 걸쳐 균일한 특유의 셀공극을 가지고 높은 표시품질을 제공하는 LCD패널을 얻을 수 있다.

더욱이, 특유의 액정디스플레이를 실행하는 데 적합한 특유의 셀공극보다 큰 셀공극방향으로의 초기크기 또는 초기평균크기를 가진 디스플레이영역이격자들이 사용되기 때문에, 디스플레이영역의 디스플레이영역이격자들은 투명기판들사이에서 압력을 받아 셀공극을 특유의 치수로 한정하는 기능을 실행한다. 그 결과, 디스플레이영역이격자들은 개선되고 LCD패널의 셀공극의 균일성을 유지한다.

위의 설명으로부터 명백해진 것처럼, LCD패널의 내부부피가 액정의 부피와같게 된 후에 밀봉물이 경화되기 때문에, LCD패널에 가해지는 대기압에 의해 특유의 셀공극으로 압착되지 않는 이격자들, 예를 들어, 특유의 셀공극에 비해 너무 큰 초기크기를 가진 이격자들 또는 비록 크기가 특유의 셀공극보다 다소 크더라도 경화재료로 되고 실제로 변형되지 않는 이격자들은, 본 발명에서 디스플레이영역이격자들로서 사용되지 않는다. 만약 이런 매우 큰 이격자들 또는 지나치게 경화된 이격자들이 디스플레이영역이격자들로서 사용된다면, 패널에 보이드들(voids)이 남겨지고 패널의 내부부피가 LCD패널의 액정부피와 같게되지 않을 것이다. 즉, 본 발명에서 디스플레이영역이격자의 조건들은 패널에 가해지는 대기압 하의 변형에 의해 특유의 셀공극까지 압착될 수 있을 정도로 설정된다.

본 발명의 두 번째 측면에 따르면, LCD패널의 제조방법은 본 발명의 첫 번째 측면에 따른 제조방법에서, 초기평균크기 또는 초기크기로부터 특유의 셀공극까지 탄성적으로 변형되는 이격자들이 디스플레이영역이격자들로서 사용된다는 것에 특징이 있다.

따라서, 디스플레이영역이격자들이 대기압하에서 초기크기로부터 특유의 셀공극으로 변형이 쉽게 이루어지는 장점이 있다.

이런 방법으로 제조된 LCD패널의 디스플레이영역이격자들은 실온에서 패널이 변형되는 상태로 투명기판들사이에서 조여지게 되기 때문에, 디스플레이영역 전체에 걸쳐 특유의 셀공극이 긴 시간동안 유지되는 또 다른 장점이 있다. 이것은 외부압에 대한 전체 패널의 변형가능성이 전체 패널에 가해지는 디스플레이영역이격자들의 압축응력(저항력)으로 인해 낮아지기 때문이다. 만약 디스플레이영역이격자들이 투명기판들사이에서 조여지지 않는다면, LCD패널이 완성된 후 패널내에 디스플레이영역이격자들의 이동가능성이 있을 수 있다. 디스플레이영역이격자들의 이런 이동으로, 디스플레이영역이격자들은 고르지 못하게 분포될 수도 있고 셀공극을 유지하기 위한 디스플레이영역이격자들의 기능을 잃을 수도 있어, 셀공극이 균등하지 않게 되는 결과가 된다.

수지재료로 구성된 이격자들은 초기크기로부터 특유의 셀공극으로 탄성 변형될 수 있는 디스플레이영역이격자들로서 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명의 세 번째 측면에 따르면, 대기압하에서 이격자들이 투명기판들사이에서 조여질 때 실질적으로 변형되지 않는 재료의 이격자들이 밀봉물내에 혼재되는 것에 의해, 첫 번째 또는 두 번째 측면에 따른 LCD패널의 제조방법은 특징지어진다.

따라서, 본 발명의 세 번째 측면에 따른 LCD패널의 제조방법에서는 LCD패널의 밀봉부내에 있는 투명기판들 사이의 셀공극이 고정밀도로 일정하게 유지될 수 있는 장점이 있다.

밀봉이격자들이 투명기판들사이에서 조여지는 상태에서 밀봉이격자들의 셀공극방향으로의 크기는 디스플레이영역의 셀공극이 특유의 셀공극이 되는 치수로 설정된다. 특유의 셀공극치수에 대한 밀봉이격자들의 초기평균크기의 상대치수는 102.9%보다 큰 치수 내지 107.0%보다 작은 치수의 범위가 바람직하다. 더욱 바람직하게. 상대치수는 (105±2)%이다.

게다가, 밀봉이격자들의 재료는 기판들사이에서 대기압을 받아 조여질 때 실제로 변형되지 않는 유리 또는 실리카 등의 경질재료가 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 LCD패널의 제조방법은 TFT구동 칼라필터를 예로서 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되지는 않는다는 것에 주목하자.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제조방법의 제조단계들을 나타내는 LCD패널(10)의 단면도들이다. LCD패널(10)은 TFT구동 칼라LCD패널이다. 도 3a 내지 도 3c에 보인바와 같이, LCD패널(10)은 주로, TFT기판(1), TFT기판(1)에 대향하는 CF기판(2), TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 공극을 채우는 액정(3), CF기판(2)에 TFT기판(1)을 접착하고 TFT 및 CF기판들사이의 액정을 밀봉하기 위한 밀봉물(4), 밀봉물(4)내에 혼재된 밀봉이격자들(5), 및 LCD패널의 디스플레이영역에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)로 구성된다.

디스플레이영역이격자들(6)의 셀공극방향의 초기평균크기는 액정디스플레이를 적절히 실행하기 위해 필요한 적당한 셀공극치수(d0)보다 큰 치수로 설정된다. 디스플레이영역이격자가 구형 또는 원기둥형태일 때, 셀공극의 크기는 이격자의 지름에 대응하고, 디스플레이영역이격자가 장방기둥형태일 때, 셀공극의 크기는 이격자횡단면의 한 측면의 길이에 대응한다.

디스플레이영역이격자(6)의 조건들은 이격자의 높이가 LCD패널(10)에 가해지는 대기압하에서 적당한 셀공극에 대응하는 수치까지 줄어들게 디스플레이영역이격자(6)를 변형시킬 수 있도록 설정된다.

디스플레이영역이격자의 이런 상태들은 외형적 특성(이격자크기(높이, 단면적 등)), 역학적 특성(탄성, 가소성 등), 투명기판의 단위영역당 디스플레이영역이격자들의 개수(투명기판상의 이격자의 밀도), 밀봉재료의 점도 및 액정의 점도 등에 의존한다. 따라서, 이런 조건들은 계산 및/또는 실험에 의해 미리 얻어진다.

이 실시예에서, 수지이격자들은 초기크기로부터 적당한 셀공극(d0)에 해당하는 치수까지 탄성적으로 변형될 수 있는 디스플레이영역이격자들(6)로서 사용된다.

또한, 이 실시예에서 유리이격자들은 밀봉이격자(5)로서 사용되고, 대기압하에서 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이에서 조여질 때라도 실질적으로 변형되지 않는다.

도 3a는 밀봉물(4) 및 밀봉물(4)에 의해 에워싸인 디스플레이영역에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)을 가진 TFT기판(1)위에 액정(3)을 적하하고, 진공실에서 TFT기판(1) 및 CF기판(2)을 서로 접착하여 형성된 미완성의 LCD패널이 대기환경에 놓인 직후의 미완성 LCD패널의 단면도를 나타낸다. 이런 상태에서, 완성전 LCD패널(10)의 내부압력은 낮고(네거티브) 액정(3)은 완성전 LCD패널(10)에 아직 완전히 채워지지 않고, 공허부(7)가 남아있다. 그 후에, 완성전 LCD패널(10)은 대기압 및 패널(10)내부의 음의 압력과의 차이로 인해 변형되어, TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 거리는 줄어든다. 도 3a에서, TFT기판(1)은 수평면상에 놓여지고 CF기판(2)은 그 위에 쌓여지기 때문에, TFT기판(1)위에 놓인 CF기판(2)은 변형되거나 또는 변화된다. 액정(3)은 이런 변형 또는 변화에 의해 압력을 받고 LCD패널에서 방사상 바깥쪽으로 천천히 퍼지며, 그래서 공허부(7)는 줄어든다.

하지만, 완성전 LCD패널(10)의 변형은 도 3b에 보여지는 대로 주변부보다 중앙부에서 빠른 속도로 진행된다. 이것은 비록 기판에 가해지는 대기압이 균일하지만, 액정(3)의 점도가 밀봉물(4)재료의 점도에 비해 매우 작기 때문이다. 즉, CF기판(2)에 대한 액정(3)의 저항이 밀봉물(4)에 대한 액정(3)의 저항에 비교해서 작다. 액정(3)의 점도는 0.02(㎩ㆍs)이고 밀봉물(4)로서 사용되는 접착수지의 점도는 수십 내지 수백(㎩ㆍs)이다.

완성전 LCD패널(10)의 변형이 주변부보다 중앙부에서 빠른 속도로 진행되기 때문에, CF기판(2)의 내부표면이 중앙부에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)에 먼저 닿게 된다. 이 변형은 더 계속되어, CF기판(2)이 디스플레이영역이격자들(6)을 압축할 때, CF기판(2)의 변형은 디스플레이영역이격자들(6)의 저항에 의해 제한을 받는다. 도 3b는 이런 상태를 보여준다. 도 3b에 보여진 상태에서, 중앙부에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)은 아래에서 압력을 받고, 따라서 중앙부의 셀공극이 적당한 셀공극(d0)과 실질적으로 같게 된다. 이것은 디스플레이영역이격자들(6)의 초기평균크기는 적당한 셀공극(d0)보다 큰 치수로 설정되어 디스플레이영역이격자들(6)이 LCD패널(10)에 가해지는 대기압하에서 적당한 셀공극(d0)까지 변형될 수 있도록 디스플레이영역이격자의 조건들이 설정되기 때문이다. 더욱이, LCD패널의 중앙부의 셀공극이 적당한 셀공극(d0)보다 작은 치수로 된다고 할지라도, 셀공극방향으로 적당한 셀공극과 동일한 초기크기를 가진 디스플레이영역이격자들이 사용될 때, 셀공극치수는 최소의 셀공극이 되지 않아 최소셀공극을 적당한 셀공극(d0)에 가까운 치수로 제한할 수 있다.

도 3b에 보여진 상태에서, 공허부(7)는 그대로 남겨지고 LCD패널의 내부 및외부압력들은 같아지지 않으므로, LCD패널의 변형은 여전히 더욱 진행한다. 이런 변형은 주변부에서만 진행되는데, 그 이유는 중앙부의 변형진행은 TFT기판(1) 및 CF기판(2)에 대한 디스플레이영역이격자들(6)의 저항에 의해 제한을 받기 때문이다.

그 후에, LCD패널(10)의 주변부 변형은 도 3c에 보여지는 상태로 진행되어 LCD패널(10)의 주변부 변형의 진행이 밀봉이격자들(5)에 의해 제한된다. 도 3c에서 보여진 상태는 CF기판(2)의 내부면이 밀봉이격자들(5)과 접촉하게될 때까지 LCD패널(10)주변부의 변형이 진행되는 상태에 대응한다. 유리밀봉이격자들(5)은 실질적으로 변형되지 않기 때문에, TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 공극은 일정하게 정확히 유지될 수 있다.

도 3c에 보여지는 상태에서, 주변부에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)은 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이에서 조여지며, 적당한 셀공극(d0)에 실질적으로 대응하는 치수로 변형된다. 즉, 주변부의 셀공극이 적당한 셀공극(d0)과 실질적으로 같아진다.

LCD패널(10)의 내부압력은 LCD패널의 주변부에 존재하는 액정(3)두께의 축소에 의해 증가하기 때문에, 도 3(b)에 보여진 상태에서 중앙부의 셀공극치수가 LCD패널(10)의 적당한 셀공극(d0)보다 작은 치수로 될 때라도, 중앙부의 셀공극수치는 적당한 셀공극으로 회복된다.

적당한 셀공극(d0)보다 다소 큰 셀공극을 가진 부분들이 있을 때조차도, 미세한 보이드들(나타내지 않음)은 LCD패널(10)에 존재하고 LCD패널(10)의 내부압력은 아직 대기압과 같지 않으며, 그 이유는 셀공극이 디스플레이영역 전체에 걸쳐 적당한 셀공극(d0)과 같아지게 되는 상태에서는 액정(3)의 양이 LCD패널(10)의 내부부피와 같게 설정되기 때문이다. 즉, 패널(10)의 내부가 음의 압력 상태이기 때문에, LCD패널(10)의 내부부피가 디스플레이영역 전체에 걸쳐 액정(3)의 부피와 같게 될 때까지, LCD패널(10)은 적당한 셀공극(d0)이 되는 쪽으로 천천히 변형된다.

그 결과, 액정(3)은 LCD패널(10)의 전영역에 걸쳐 균일한 두께로 퍼지며, 보이드들은 사라지고 LCD패널(10)의 내부압력 및 외부압력은 동등해져, LCD패널(10)은 디스플레이영역 전체에 거쳐 적당한 셀공극(d0)을 가지게 된다. 이런 LCD패널(10)에 따르면, 높은 표시품질을 얻을 수 있다.

그 후에, 밀봉물(4)은 굳어진다. 자외선경화접착제가 밀봉물(4)로서 사용될 때, 밀봉물(4)은 자외선의 조사에 의해 경화될 수 있다. 열경화접착제가 밀봉물(4)로서 사용될 때, 밀봉물은 약 120℃에서 한 시간이상 가열하여 굳어질 수 있다.

그 후에, 완성전 LCD패널이 각 LCD패널들로 절단분리되고 각 완성전 LCD패널들의 앞면 및 뒷면들에 편광기들 등을 형성하여 완성된 LCD패널들이 얻어진다.

셀공극방향으로 적당한 셀공극과 동일한 초기크기를 갖는 밀봉이격자들(5)과 CF기판(2)내부면이 접촉되지 않고, 밀봉이격자들이 이격자들로서 기능하지 않는 기존 방법의 문제점은 본 발명에 의해 해결된다. 즉, 본 발명에서 밀봉이격자들(5)은 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이에서 조여지고, TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 공극을 적당한 치수로 유지시키는 작용을 한다.

CF기판(2)의 내부면이 디스플레이영역의 주변부에 배열된 디스플레이영역이격자들(6)과 눌러져 접촉되기 때문에, 디스플레이영역이격자들(6)은 TFT기판(1) 및 CF기판(2)사이의 공극을 적당한 치수로 유지시키는 기능을 한다.

실험예

LCD패널(10)에 가해지는 대기압하에서, 적당한 셀공극에 해당하는 크기로 디스플레이영역이격자들(6)을 압축하여 변형시킴으로써 디스플레이영역 전체에 걸쳐 적당한 셀공극을 얻기 위한 디스플레이영역이격자들(6)의 조건들을 결정하기 위해서, 본 발명의 발명자에 의해 실행된 실험예를 설명한다.

[실험의 내용]

지름 즉, 초기평균크기가 6.0㎛인 구형디스플레이영역이격자들(6)이 LCD패널의 디스플레이영역상에 흩어졌고 적당한 셀공극(d0)은 액정(3)의 양에 따라 조절되었다. 적당한 셀공극에 대한 디스플레이영역이격자들의 초기평균크기의 상대치수(6.0/d0)가 계산되었다. 획득된 LCD패널들의 상태는 검사되었다.

[실험의 조건들]

실험의 조건들은 이하와 같다.

(조건 1)

실시예에서 사용되고 미리 설명한 조건들이 사용되었다.

(조건 2)

도 2에서 보여지는 보조 밀봉물(8)가 사용되었다.

(조건 3)

각각의 디스플레이영역이격자들(6)각각은 구형상 이었고 디비닐벤젠공중합체(divinylbenzene copolymer)수지로 형성되었다. 디스플레이영역이격자(6)의 지름은 6.0㎛이었고 디스플레이영역에서의 디스플레이영역이격자들의 분포밀도는 200 내지 250/㎟이었다.

(조건 4)

자외선경화접착제가 밀봉물(4) 및 보조 밀봉물(8)둘 다의 재료로서 사용되었고 자외선경화접착제의 점도는 약 300(㎩ㆍs)이다.

(조건 5)

밀봉이격자들(5)각각은 구형상 이었고 유리재료로 형성되었다. 밀봉이격자들(5)의 지름은 6.5㎛이다.

(조건 6)

액정(3)의 점도는 0.018 내지 0.02(㎩ㆍs)이었다.

[실험의 결과 및 검증]

실험의 결과 및 검증은 이하에서 설명한다.

(ⅰ) (d0, 6.0/d0)=(5.99, 100.2%)

LCD패널(10)의 밀봉물(4)는 바깥쪽으로 압력을 받았고 밀봉물(4)의 일부는 파괴되었다. 액정(3)은 밀봉물(4) 및 보조 밀봉물(8)사이의 영역으로 누출되었다. 이것은 디스플레이영역이격자들(6)의 초기크기가 적당한 셀공극(d0)에 대하여 작은 것에 기인한 것이었다. 디스플레이영역이격자들(6)의 초기크기를 상대적으로 증가시키는 것이 필요하다.

(ⅱ) (d0, 6.0/d0)=(5.83, 102.9%)

금(crack)들이 밀봉물(4)의 외부주변표면에 보였다. 이것은 LCD패널(10)의 밀봉물(4)이 바깥쪽으로 압력을 받았기 때문이었다. 디스플레이영역이격자들(6)의 초기크기를 상대적으로 증가시키는 것이 필요하다.

(ⅲ) (d0, 6.0/d0)=(5.72, 104.9%)

특별한 결함은 발견되지 않았다.

(ⅳ) (d0, 6.0/d0)=(5.61, 107.0%)

셀공극이 변동하였다. 이것은 디스플레이영역이격자들(6)의 초기크기가 적당한 셀공극(d0)보다 다소 크기 때문이다. 디스플레이영역이격자들(6)의 초기크기를 줄이는 것이 필요하다.

위에 언급된 결과 및 검증으로부터, 적당한 셀공극(d0)에 대한 디스플레이영역이격자들(6)의 초기평균크기 상대치의 최적값은 102.9%보다 큰 수치 내지 107.0%보다 작은 수치의 범위, 바람직하게 (105±2)%인 것으로 추정된다. 더욱 바람직하게는, 적당한 셀공극(d0)에 대하여 디스플레이영역이격자들(6)의 초기평균크기 상대치의 최적값은 105%정도이다. 이런 경향은 밀봉물의 점도에 상관없이 실질적으로 동일하다.

위의 언급된 실험의 결과로부터, LCD패널(10)에 가해지는 대기압하에서 디스플레이영역이격자들(6)을 적당한 셀공극크기로 변형시켜 디스플레이영역 전체에 걸쳐 특유의 셀공극을 얻기 위해 설정되는 조건들을 결정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 액정디스플레이를 적절히 실행하기 위해 요구되는 적당한셀공극보다 큰 셀공극방향의 초기평균크기를 가진 디스플레이영역이격자들을 사용하는 본 발명에 의하면, 셀공극의 불균일성 문제점을 해결하여 디스플레이영역 전체에 걸쳐 적당한 셀공극을 가진 LCD패널을 제공할 수 있고 높은 표시품질을 제공할 수 있다.

본 방법에 따라 제조된 LCD패널의 디스플레이영역이격자들은 실온에서 디스플레이영역이격자들이 압축되는 상태에서, TFT기판 및 CF기판사이에서 조여지기 때문에, 전체 패널의 변형은 디스플레이영역이격자들의 압축응력(저항력)의 존재로 인해 거의 발생하지 않는다. 따라서, 적당한 셀공극은 LCD패널의 디스플레이영역 전체에 걸쳐 긴 시간동안 유지될 수 있다.

Claims (6)

1. 한 쌍의 대향투명기판들 중의 적어도 하나 위에 밀봉부재를 상기 밀봉부재가 상기 액정디스플레이패널의 디스플레이영역을 에워싸도록 형성하는 단계;

   특유의 액정디스플레이를 실행하는데, 필요한 특유의 셀공극보다 큰 셀공극방향의 초기크기를 가진 제1이격자들을 기판의 상기 디스플레이영역상에 배치하는 단계;

   상기 투명기판들 중의 한 기판 위에서 상기 밀봉부재에 의해 에워싸인 영역에 액정을 적하하는 단계;

   진공실에서 상기 밀봉부재로 상기 투명기판들의 하나를 다른 기판 상에 고착하여 패널을 형성하는 단계;

   상기 패널을 대기압아래에 놓아 상기 패널의 변형을 통하여 상기 제1이격자들을 변형시키는 단계; 및

   상기 패널의 내부부피가 상기 액정의 부피와 같게 된 후에 상기 밀봉부재를 경화시키는 단계를 포함하는 액정디스플레이패널의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1이격자는 초기크기로부터 상기 특유의 셀공극에 대응되는 크기로 탄성적으로 변형될 수 있는 액정디스플레이패널의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 밀봉부재는 그 속에 혼재된 제2이격자들을 담고 있고,상기 제2이격자들은 대기압 하에서 상기 투명기판들사이에서 조여질 때 거의 변형되지 않는 재료로 형성된 액정디스플레이패널의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1이격자는 상기 특유의 셀공극에 대응하는 크기로 변형되는 액정디스플레이패널의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 특유의 셀공극에 대한 상기 제1이격자들의 초기평균크기의 상대값은 102.9%보다 큰 값으로부터 107.0%보다 작은 값의 범위 안에 있는 액정디스플레이패널의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상대값은 (105±2)%인 액정디스플레이패널의 제조방법.