KR20020009982A - 액정 패널의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정시간을 단축시키고, 배향특성을 향상시킬 수 있는 액정 패널의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 액정 패널의 제조방법은 두 장의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 패널의 제조에 있어서, 상기 두 장의 기판을 합착하는 공정과, 상기 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정과, 상기 각 기판의 배면에 자외선을 동시에 조사하여 배향처리를 실시하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

액정 패널의 제조방법{Method for fabricating Liquid crystal panel}
본 발명의 액정 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 액정 패널의 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치 중 하나인 씨알티(CRT:Cathode Ray Tube)는 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되어 왔으나, CRT자체의 무게와 크기로 인하여 전자제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수가 없었다.
이러한 CRT를 대체하기 위해 경박, 단소화의 장점을 갖고 있는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)가 활발하게 개발되어져 왔고, 최근에는 평판형 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 그 수요가 점차 증가하고 있는 추세에 있다.
일반적으로, 저 코스트 및 고 성능의 박막 트랜지스터 액정표시소자(TFT-LCD)에서는 스위칭소자로서 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하고 있으며, 현재 액정표시소자는 VGA(Video Graphic Array; 최대 해상도는 640×480화소)에서 SVGA(800×600), XVGA(1024×768)로 고해상도를 지향하고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 패널 내부에 주입된 액정의 전기광학적 성질을 이용하는 것으로 피디피(PDP:Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 등과는 달리, 자체 발광을 하지 못하는 비발광성이기 때문에 LCD패널에 표시된 화상을 보기 위해서는 화상 표시면을 균일하게 조사하는 별도의 광원인 백라이트(Backlight)가 필요하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정 패널의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 액정 패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
액정 패널은 크게 기판 제조와 셀 제조로 구분할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 패턴이 형성된 제 1 기판(11)상에 유기 고분자수지를 배향막 겸, 절연막의 기능을 가지기 위해 제 1 배향막(12)을 도포하고, 그 위를 일정 방향으로 러빙하거나 편광된 자외선(UV:Ultraviolet)을 조사하여 액정의 배향방향을 결정한다.
이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 패턴이 형성된 제 2 기판(13)상에 상기 제 1 배향막(12) 형성과 마찬가지로, 유기 고분자 수지를 도포하여 제 2 배향막(14)을 형성한 후, 러빙 또는 자외선을 조사하여 액정의 배향방향을 결정한다.
배향막 형성 공정에서 가장 중요한 것은 넓은 면적에 일정하고 균일하게 배향막을 형성하는 것이며, 보통 배향막의 두께는 500∼1000Å정도이며, 동일 기판에서는 100Å정도의 두께 차이에 의해 얼룩과 같은 불량이 발생할 수 있기 때문에 배향막의 두께 조절은 매우 중요한 관리 항목이 된다.
이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(13)의 내측 주변 부분에 씨일제(17)를 인쇄, 건조하여 용제가 충분히 날아간 후, 씨일제를 둘러싸고 있는 제 1 기판(11)의 전 영역에 액정 셀의 두께를 제어하기 위한 스페이서(15)를 산포하고, 두 기판을 서로 대향되게 합착한다. 이 공정에서는 액정 셀내에만은 수분 등이 잔류 또는 침입하지 않도록 각별히 주의할 필요가 있다.
이어서, 상기 씨일제(17)를 경화시킨 후, 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe) 공정과, 힘을 가하여 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 원판 기판을 제품 크기로 절단한다. 이후, 제품 크기로 절단된 셀 용기 내부에 액정을 주입하는데, 모세관 현상을 이용하는 방법과, 압력 차를 이용하는 방법, 진공 상태를 만들어 주입하는 방법 등이 있다.끝으로 액정을 주입한 주입구를 접착제로 봉지하면 액정 패널의 제조 과정이 완료된다.
이와 같은 액정 패널의 제조방법에 있어서, 액정 물질을 단순히 기판 사이에 끼우는 것만으로는 원하는 분자 배열 상태를 얻을 수 없기 때문에 액정과 접하는 기판 내벽에 전술한 바와 같이 배향막을 형성하는 것이 필수적인데, 그 중 인쇄도포법에 의해 기판상에 유기 고분자의 박막을 형성하고, 경화한 후, 액정 분자의 배향 방향을 제어하는 러빙(rubbing)법이 대표적이고, 러빙과 같은 물리적인 접촉을 피하고, 먼지 등에 의한 정전기를 방지하기 위한 방법으로 광 배향법이 있는데, 이때에는 광 반응성이 있는 배향막을 이용하여야 한다.
그러나 상기와 같은 종래 액정 패널의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 두 기판을 합착하기까지 여러 단계의 공정을 거치게 되므로 기판상에 형성된 배향막의 표면이 열 또는 광에 오래 노출되어 기판의 오염이나 입자의 유입을 초래하여 배향 특성을 저하시키고, 이로 인해 공정 수율이 저하된다.
둘째, 러빙으로 배향처리할 경우, 배향도의 미세 조절이 어려우며, 러빙시 정전기가 발생하여 박막 트랜지스터를 파괴하고, 먼지의 흡착 및 스크레치(Scratch)의 형성을 유발하여 소자의 성능 및 수율을 저하시킨다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 배향 공정시간을 단축시키고, 배향특성을 향상시킬 수 있는 액정 패널의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 따른 액정 패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 액정 패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21: 제 1 기판 22: 제 1 배향막
23: 제 2 기판 24: 제 2 배향막
25: 스페이서 27: 씨일제
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정 패널의 제조방법은 두 장의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 패널의 제조에 있어서, 상기 두 장의 기판을 합착하는 공정과, 상기 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정과, 상기 각 기판의 배면에 자외선을 동시에 조사하여 배향처리를 실시하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 패턴이 형성된 제 1 기판상에 제 1 배향막을 형성하는 공정과, 패턴이 형성된 제 2 기판상에 제 2 배향막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 공정과, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정과, 상기 제 1 기판 및 제 2 기판의 배면에서 자외선을 동시에 조사하여 상기 제 1, 제 2 배향막에 배향처리를 실시하는 공정을 포함하여 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 액정 패널 제조방법은 공정 시간을 단축시키고, 배향 특성을 향상시키기 위해 두 기판을 합착하고, 액정의 주입 및 봉지까지 완료된 상태에서 자외선을 이용하여 배향 처리하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정 패널의 제조방법의 실시예를 설명하기로 한다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 액정 패널의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(21)상에 패턴들을 형성한다. 즉, 증착, 노광 및 에칭을 반복하여 상기 제 1 기판(21)상에 종횡으로 배치되는 게이트 배선과 데이터 배선, 그리고, 그 교차 부위에 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극을 형성한다.
상기 박막 트랜지스터는 게이트 배선으로부터 연장된 게이트 전극과, 게이트 전극상에 형성된 게이트 절연막과, 게이트 절연막상에 형성되는 반도체층과, 상기 반도체층상에 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극으로 구성되며, 상기 게이트 절연막은 실리콘 질화막(SiNX) 또는 실리콘 산화막(SiOX)으로 형성된다.
이와 같이 패턴들을 형성한 후, 전면에 보호막을 형성하고, 상기 보호막상에 제 1 배향막(22)을 형성한다. 이때, 제 1 배향막(22)의 두께는 500∼1000Å정도로 한다. 상기 제 1 배향막(22)은 재질이 무기물, 유기물, 그리고 양자 병용인 것이 있는데, 유기 배향막에는 배향의 안정성, 내구성, 생산성을 고려하여 폴리이미드(polyimide)계 고분자 화합물을 이용한다.
이어, 도 2b에 도시한 바와 같이, 패턴이 형성된 제 2 기판(23)상에 상기 제 1 배향막(22)과 마찬가지로 500∼1000Å의 두께로 제 2 배향막(24)을 형성한다.
상기 배향막으로는 광배향막에 적합한 물질이라면 다 가능하며 대부분 신나메이트(cinnamate)계열인 폴리비닐 신나메이트(polivinyl cinnamate) 또는 폴리실록산 신나메이트(polysiloxane cinnamate), 셀룰로우즈 신나메이트(cellulose cinnamate) 등이 주로 이용된다.
여기서, 상기 제 2 기판(23)상에 형성된 패턴에는 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과, 각각의 칼라 필터층의 사이에 위치하며, 제 1 기판(21)상에 형성된 화소 전극을 제외한 영역으로 빛이 투과되는 것을 차단하는 블랙 매트릭스층과, 상기 블랙 매트릭스층 및 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성된 공통 전극으로 구성된다.
이때, 상기 공통 전극으로서는 투명한 도전성 물질, 즉 산화석을 첨가한 산화인듐막(ITO:Indium Tin Oxide)막과, 산화주석막(SnO2)이 있으며, 상기 산화인듐막(이하, "ITO" 라 칭함)은 가장 우수한 도전성을 갖는 투명 전극 재료로 화학적인 안정성과 열적 안정성을 갖고, 전극 패턴의 가공성이 좋기 때문에 세그먼트(Segment)표시, 매트릭스(matrix) 표시를 불문하고, 많은 액정 표시장치의 투명 전극으로 사용된다.
이와 같이, 제 1 기판(21) 및 제 2 기판(23)상에 각각 제 1 배향막(22)과 제 2 배향막(24)을 형성한 후, 세정을 실시한 다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제 2 기판(23)의 내측 주변에 씨일제(27)를 인쇄, 건조하여 용제가 충분히 날아가게 한 후, 씨일제(27)를 둘러싸고 있는 제 1 기판(21)의 전 영역에 액정 셀의 두께를 균일하게 제어하기 위한 스페이서(25)를 산포한다.
이후, 제 1 기판(21)과 제 2 기판(23)을 서로 대향되게 접착한 후, 모세관 현상 및 압력 차를 이용하여 액정 주입구를 통해 제 1 기판(21)과 제 2 기판(23) 사이에 액정을 주입하고, 상기 액정이 흘러나오지 않도록 액정 주입구를 밀봉한다.
이어, 제 1 기판(21)과 제 2 기판(23)의 배면에서 동시에 제 1 배향막(22) 및 제 2 배향막(24)으로 자외선(UV)을 조사하여 동시에 배향 처리를 실시하면, 본 발명에 따른 액정 패널의 제조공정이 완료된다.
이때, 각 기판의 배면에서 조사되는 자외선은 서로 대향되는 배향막에 영향을 주지 않도록 액정을 통과하지 못하는 파장대를 가져야 한다.
이와 같이, 본 발명의 액정 패널의 제조방법은 배향막이 형성된 제 1 기판과 제 2 기판을 씨일제 인쇄 공정 및 스페이서 산포 공정으로 처리하고, 합착 및 액정을 주입 그리고 액정 주입구 봉입까지 완료된 상태에서 각 기판상에 형성된 배향막에 자외선을 동시에 조사하여 동시에 배향 처리한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정 패널의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 자외선 조사에 따른 배향 처리 시간을 1/2로 줄임으로써 전체 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
둘째, 액정의 주입 및 봉지까지 완료된 상태에서 자외선을 조사하므로 배향막이 열이나 광 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으므로 균일하고 배향 특성이 양호한 배향막을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 두 장의 기판 사이에 액정이 주입된 액정 패널의 제조에 있어서,
    상기 두 장의 기판을 합착하는 공정;
    상기 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하고 봉지하는 공정;
    상기 각 기판의 배면에 자외선을 동시에 조사하여 배향처리를 실시하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 기판상에 배향막을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자외선은 상기 액정을 통과하지 못하는 파장대를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 패널의 제조방법.
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