KR20020063739A - 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와액정 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와 액정 표시 장치 제조 방법에 관한 것으로, 자동화 공정이 가능하여 생산성을 높이고, 액정 도포 공정 중에, 기판에 정확한 액정량을 도포하기 위하여, 액정 적하 기술을 이용하여 액정 표시 장치의 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 기판과 결합시킨다. 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 제1 기판 상부에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치, 스페이서가 산포된 제1 기판 상부에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치, 봉인재가 형성된 제1 기판 상부에 액정 물질을 도포하는 액정 도포 장치, 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 부착하는 어젬블리 장치, 서로 부착된 제1 및 제2 기판 사이의 봉인재를 경화시켜 제1 및 제2 기판을 서로 결합시키는 봉인재 경화 장치를 포함하며, 이들 스페이서 산포 장치, 봉인재 형성 장치, 액정 도포 장치, 어젬블리 장치 및 봉인재 경화 장치는 인라인으로 설계되어 있다.

Description

액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와 액정 표시 장치 제조 방법 {MANUFACTURING SYSTEM FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY, APPARATUS FOR DROPPING LIQUID CRYSTAL AND METHOD FOR MANUFACTURING LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템 및 액정 적하 장치와 액정 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 전극이 형성되어 있는 두 기판 및 그 사이에 주입되어 있는 액정 물질을 포함하며, 두 기판은 가장자리 둘레에 인쇄되어 있으며 액정 물질을 가두는 봉인재로 결합되어 있으며, 두 기판 사이에 산포되어 있는 스페이서에 의해 지지되고 있다.

이러한 액정 표시 장치는 두 기판 사이에 주입되어 있는 이방성 유전율을 갖는 액정 물질에 전극을 이용하여 전계를 인가하고, 이 전계의 세기를 조절하여 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표시한다.

액정 표시 장치를 제조하기 위한 통상적인 방법은, 두 기판에 액정 물질의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막을 도포하고 배향 처리를 실시한 다음, 그 중 한 기판에 스페이서를 산포하고, 액정 주입구를 가지는 봉인재를 둘레에 인쇄한다. 이어, 두 기판을 정렬한 다음 핫 프레스(hot press) 공정을 통하여 두 기판을 부착하고, 액정 주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한 다음, 액정 주입구를 봉합하여 액정 셀을 만든다.

액정 표시 장치의 제조 공정에서는 생산성 향상을 위해 1매의 주 기판(mother glass : 원판)으로 이루어진 장치에 하나의 액정 표시 장치를 형성하기 위한 부 기판(이를 '액정 셀'이라 함)을 다수 개 형성하며, 액정 물질을 주입하기 전에 절단 공정을 통하여 원판의 장치를 4, 6 또는 8매의 액정 셀로 분리한 다음 이후의 공정은 액정 셀 단위로 진행한다.

그러나, 이러한 액정 표시 장치의 제조 방법에서, 액정 주입 공정은 진공 상태에서 진행해야 하는데, 셀 간격을 유지한 상태에서 진공을 만들거나 좁은 액정 주입구를 통하여 액정을 주입하기 때문에 장기간의 액정 주입 시간이 소요된다는 단점을 가지고 있다. 또한, 액정 표시 장치의 제조 공정이 원판 단위의 공정에서 액정 셀 단위의 공정으로 이루어지기 때문에, 전체 제조 공정을 자동화 공정으로 설계하기가 어려워 생산성을 높이는 데 한계가 있다.

본 발명은 자동화 공정이 가능하여 생산성을 높일 수 있는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 액정 도포 공정 중에, 기판에 정확한 액정량을 도포할 수 있는 액정 적하 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 액정 표시 장치의 평면도이고,

도 2는 도 1에서의 절단선 I-I'을 따라 나타낸 액정 표시 장치의 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템의 구성도이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 액정 적하 장치를 설명하기 위한 도면이고,

도 7은 액정 표시 장치의 두 기판을 결합시, 가압력 프로파일과 진공도 프로파일을 각각 나타낸 도면이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 액정 적하 기술을 이용하여 액정 표시 장치의 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 기판과 결합시킨다.

상세하게, 본 발명에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 제1 기판 상부에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치, 스페이서가 산포된 제1 기판 상부에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치, 봉인재가 형성된 제1 기판 상부에 액정 물질을 도포하는 액정 도포 장치, 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 부착하는 어젬블리 장치, 서로 부착된 제1 및 제2 기판 사이의 봉인재를 경화시켜 제1 및 제2 기판을 서로 결합시키는 봉인재 경화 장치를 포함한다. 여기서, 스페이서 산포 장치, 봉인재 형성 장치, 액정 도포 장치, 어젬블리 장치 및 봉인재 경화 장치는 인라인으로 설계되는 것이 바람직하다.

이 때, 어젬블리 장치에서 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 정렬한 후, 두 기판에 압력을 가하는 가압 작업을 진행할 수 있는데, 어젬블리 장치 내부가 진공 상태가 된후에 가압 작업을 시작하는 것이 바람직하고, 어젬블리 장치 내부가 대기압 상태가 된 후에 가압 작업을 완료하는 것이 바람직하며, 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 것이 바람직하다.

여기서, 봉인재 경화 장치와 언로드 장치 사이에 위치하며, 액정을 안정적으로 배향시키기 위한 열처리 작업을 진행하는 열처리 장치를 더 포함할 수 있으며, 제1 기판을 스페이서 산포 장치로 운송하기 전에 제1 기판을 적재시키는 제1 로드 장치, 제2 기판을 어젬블리 장치로 운송하기 전에 제2 기판을 적재시키는 제2 로드장치, 열처리 작업 후의 서로 부착된 제1 및 제2 기판을 적재시키는 언로드 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 봉인재 형성 장치와 액정 도포 장치 사이에 위치하며, 봉인재와 액정 물질의 반응을 방지하기 위해 봉인재의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위한 봉인재 열처리 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 제2 로드장치와 어셈블리 장치의 사이에 스페이서 산포 장치가 위치할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 액정 적하 장치는 체임버, 체임버에 형성되는 노즐 구멍, 체임버에 장착되고, 액정이 채워지는 액정 카트리지, 액정 카트리지의 상부에 설치되어 전기적인 신호에 의하여 카트리지 내의 액정에 물리적인 힘을 가하여 상기 노즐 구멍을 통하여 액정을 외부로 밀어 내는 가압 수단을 포함할 수 있다.

여기서, 가압 수단은 피에조 압전 소자, 액정에 기포를 발생시키는 가열판일 수 있다. 액정 카트리지는 다수개가 병렬로 연결되어 있고, 체임버는 액정 카트리지에 대응하는 다수개의 노즐 구멍이 형성되어 있는 것이 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 원판의 두 기판 중 하나의 기판 에 스페이서를 산포하는 단계, 두 기판 중 하나의 기판에 액정 셀 영역을 둘러싸는 봉인재를 형성하는 단계, 봉인재가 형성되어 있는 기판의 상부에 액정 물질을 도포하는 단계, 두 기판을 부착시키는 단계, 봉인재를 경화시키는 단계를 포함한다.

여기서, 두 기판을 부착하기 위하여, 두 기판을 정렬한 후, 두 기판에 압력을 가하여 두 기판을 결합하는 작업이 진행될 수 있다. 이 때, 두 기판을 결합하는 단계는 가압 작업이 진공 상태에서 시작하여 대기압 상태에서 완료되는 것이 바람직하며, 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 것이 바람직하다. 여기서, 봉인재를 형성하는 동시에, 봉인재의 외곽부에 별도의 더미 패턴을 형성할 수 있는데, 봉인재와 더미 패턴의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위해 국부적으로 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 봉인재가 경화된 두 기판에 열처리 작업을 진행하는 단계를더 포함할 수 있고, 열처리 작업이 진행된 두 기판을 절단하여 다수개의 액정 셀로 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템을 이용하여 완성된 액정 표시 장치의 구조를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 액정 주입 공정 및 기판 결합 공정을 종료한 하나의 원판으로 이루어진 액정 장치(100)는 동시에 여러 개의 액정 표시 장치용 액정 셀을 가진다. 예를 들면, 도 1에서와 같이, 서로 마주하는 절연 기판(110, 120) 및 두 기판(110, 120) 사이에 주입되어 있는 액정층(130)을 포함하는 액정 장치(100)에는 4 개의 액정 셀 영역(111, 121, 131, 141)이 만들어진다. 액정 물질층(130)과 혼합되어 있는 구형의 스페이서(140)는 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하고 있으며, 주입된 액정층(130)은 두 기판(110, 120)의 가장자리에 형성되어 있는 액정 셀 단위로 형성되어 있는 봉인재(150)에 의해 봉인되어 있다. 이때, 두 기판(110, 120)을 평행하게 지지하기 위해 봉인재(150)도 스페이서를 포함할 수도 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에서 액정 장치(100)는 액정 셀의 단위로 분리되지 않은 상태에서 액정층(130)이 주입되어 있으며, 도면 부호 a 및 b는 액정 주입 및 기판 결합 공정이 마친 후에 액정 장치를 셀 단위로 분리하기 위한 절단선을 나타낸 것이다.

이러한 액정 장치(100)의 기판(110, 120)에는 서로 교차하여 화소 영역을 정의하는 주사 신호 또는 영상 신호와 같은 전기적인 신호를 전달하기 위한 다수의 배선, 영상 신호를 제어하기 위한 스위칭 소자인 박막 트랜지스터, 액정 분자를 구동하기 위해 전기장을 형성하는 화소 전극과 공통 전극 또는 화상을 표시하는데 요구되는 적, 녹, 청의 컬러 필터를 포함할 수 있다.

이러한 액정 표시 장치의 제조를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.

본 발명에서는 액정 표시 장치를 제조하기 위하여 진행되는 각각의 제조 장치를 인 라인(in-line)으로 설계한다. 여기서, 장치를 인 라인으로 설계한다는 것은 여러개의 공정이 한 세트의 기계 안에서 이뤄지도록 통합하는 것을 말한다. 인 라인 시스템에서는 공정시간이 줄고 불량률도 떨어져 생산성이 획기적으로 높다.

또한, 본 발명에서는 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후, 액정이 도포된 기판을 다른 하나의 기판과 결합시키는 공정을 진행한다.

본 발명은, 도 3에 도시한 바와 같이, 원판으로 이루어진 액정 표시 장치의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 즉, 하부 기판이 분류되어 적재되어 있는 제1 로드 장치(10), 이후에 제조될 액정 표시 장치의 간격을 유지하기 위하여 하부 기판에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치(11), 하부 기판의 테두리에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치(12), 하부 기판의 봉인재 내부에 액정을 적하시키는 액정 도포 장치(13), 봉인재 및 액정이 형성되어 있는 하부 기판을 상부 기판과 접착하기 전에 예비 정렬시키는 제1 예비 정렬 장치(14), 액정 표시 장치의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 즉, 상부 기판이 분류되어 적재되어 있는 제2 로드 장치(16), 하부 기판을 상부 기판과 접착하기 전에 예비 정렬시키는 제2 예비 정렬 장치(17) 및 상부 기판과 하부 기판을 합착하는 어젬블리 장치(15), 두 기판 사이를 접착하고 있는 봉인재를 경화시키는 봉인재 경화 장치(21), 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정의 안정적인 배향을 위한 열처리 장치(22) 및 두 기판이 합착되어 마련된 액정 표시 장치를 언로드시키는 언로드 장치(23)가 연결되도록 구성되어 있다.

본 발명에서의 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템은 각각의 단위 공정을 진행하기 위한 제조 장치를 인 라인으로 설계하고 있다.

여기서, 스페이서를 하부 기판(110)에 산포하는 대신에 상부 기판(120)에 산포하고자 하는 경우에는, 스페이서 산포 장치(11)를 제1 로드 장치(10)와 봉인재 형성 장치(12)의 사이에 위치시키는 대신에, 제2 로드 장치(16)와 제2 예비 정렬 장치(17) 사이에 위치시켜 스페이서 산포 작업을 진행할 수 있다.

이러한 제조 시스템을 통하여 액정 표시 장치를 제조하는 과정을 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.

우선, 원판으로 이루어진 액정 표시 장치(100)의 두 기판(110, 120) 중 하나의 기판 예를 들어, 하부 기판(110)을 제1 로드 장치(10)에 다수개로 적재한 후, 스페이서 산포 장치(11)로 하나씩 운송하여 하부 기판(110)의 상부에 스페이서(140)를 산포한다. 스페이서(140)는 상부 기판(120)과의 셀 간격을 유지하는 역할을 한다.

다음, 스페이서(140)가 산포된 하부 기판을 봉인재 형성 장치(12)로 운송하여 하부 기판(110)의 테두리에 봉인재(150)를 형성한다. 이 때, 봉인재(150)는 액정 주입구를 가지지 않도록 폐곡선 형상으로 형성한다. 봉인재(150)는 스페이서를 포함할 수 있다. 봉인재(150)가 정의하는 폐곡선 형상의 내부 영역은 액정(130)이 채워지는 부분으로 액정 표시 장치의 화면 영역이다.

이후에, 봉인재(150)가 액정(130)과 반응하는 것을 방지하기 위하여, 자외선 노광 작업 또는 열처리 작업을 진행하여 봉인재(15) 표면에 반응 방지막을 형성하는 것이 바람직하다. 봉인재는 열 경화제 또는, 자외선 경화제를 사용하는 것이 유리하며, 이 경우, 열 또는 자외선을 이용할 수 있다. 이를 위하여, 봉인재 형성 장치(12)와 액정 도포 장치(13) 사이에 봉인재(150)와 액정(130)의 반응을 방지하기 위해 봉인재(150)의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위한 봉인재 열처리 장치를 추가로 연결할 수 있다. 이후의 두 기판(110, 120)의 합착 공정시, 봉인재(150) 표면의 반응 방지막은 압력에 의해 눌리게 되어 두 기판과 접착하게 되는데, 후에 또 다시 자외선을 조사하게 되면, 봉인재(150)가 완전히 경화되어 두 기판(110, 120)을 결합시킨다.

다음, 봉인재(150)가 형성된 하부 기판(110)을 액정 도포 장치(13)로 운송하여 봉인재(150)가 형성하는 폐곡선의 내부에 액정(130)을 채운다. 이 때, 액정 적하 장치를 사용하여 봉인재(150)가 정의하는 화면 표시 영역에 해당하는 부분에 액정(130)을 소정 양만큼 적하시킨 후 하부 기판(110)을 회전시켜 액정을 도포하거나, 화면 표시 영역에 해당하는 부분 전체에 액정(130)을 산포하는 방법이 이용될 수 있다.

본 발명에서는 액정 주입구를 형성하고 액정을 채우는 종래 기술과는 다르게, 봉인재를 사용하여 소정의 폐각 형상의 틀로 정의된 영역에 액정을 적하시키는 기술을 사용한다. 이러한 액정 적하 기술은 액정의 적하량을 정확하게 조절하는 것이 어렵다.

액정 물질의 양이 많은 경우에는 봉인재가 손상될 수도 있으며, 액정 물질의 양이 적은 경우에는 액정 물질이 채워지지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 액정을 정확한 양으로 적하시키는 장비가 필요하다.

본 발명의 액정 표시 제조용 제조 시스템에 사용되는 액정 적하 장치의 실시예로 압전 소자 방식, 열전사 방식, 버블젯 방식을 이용하는 액정 적하 장치가 있다.

압전 소자 방식의 액정 적하 장치는 피에조 압전기를 이용해서 분사하는 방식으로 압전 소자를 이용하게 하여 기계적인 압력으로 잉크를 분사한다.

도 4a에 보인 바와 같이, 하부에 노즐 구멍(134)이 형성되어 체임버(131)가 액정 적하 장치의 틀을 이루고 있다. 체임버(131) 내부에는 액정(139)이 채워지는 카트리지(132)가 장착되어 있고, 카트리지(132) 상단에는 피에조 소자(135)가 설치되어 있다. 카트리지(132)에는 액정 공급관(133)이 연결되어 있는데, 액정 공급관(133)은 카트리지(132) 내부로 액정(139)을 공급하는 통로가 된다.

이러한 구조를 가지는 액정 적하 장치에서 액정 공급관(133)을 통하여 카트리지(132)에 액정을 공급한 후, 피에조 소자(135)에 전기적 신호를 보내 피에조 소자(135)를 통하여 물리적인 압력을 가하여 액정(139)을 누른다. 이 때, 도 4b에 보인 바와 같이, 물리적 압력을 통해 체임버(131)의 노즐 구멍(134)을 통하여 액정 방울(138)이 적하된다.

이와 같이, 피에조 압전 소자에 전기 신호를 보내면 피에조 압전 소자가 진동을 하게 되고, 이 진동의 압력으로 액정이 노즐 구멍 밖으로 밀려 나간다. 액정이 빠져 나가는 부분은 모세 현상과 관성 법칙 등에 의하여 액정이 다시 채워진다.

열전사 방식의 액정 적하 장치는 액정을 분사할 때 열을 이용하는 것으로, 열에 의하여 기포가 발생하여 그 기포의 힘으로 액정을 적하한다.

열전사 방식의 액정 적하 장치는 피에조 압전 소자 방식의 액정 적하 장치와 기본적인 구조는 비슷하며, 피에조 압전 소자(135) 대신 가열판(136)이 설치되어 있다.

이러한 구조를 가지는 액정 적하 장치에서 액정을 적하시키고자 하는 경우, 가열판(136)에 전기 신호가 가해진다. 그러면, 도 5b에 보인 바와 같이, 가열판(136)이 급속히 달구어져 액정(139)에 기포(137)가 발생하고, 이 기포(137)가 액정(139)을 누르고 액정(139)이 밀리게 된다. 그 결과, 액정 방울(139)이 노즐 구멍(134) 밖으로 나가게 되어 적하된다.

상술한 압전 소자 방식 또는 열 전사 방식의 액정 적하 장치는 카트리지 타입으로 액정실을 제작하므로 타액정를 혼용 사용할 때 카트리지 교체만으로 액정을 안전하고 간편하게 교체할 수 있다. 이 때, 카트리지를 다수개 사용하고 병렬로연결하며, 체임버에 각 카트리지에 대응하는 다수개의 노즐 구멍을 형성할 경우, 적하 지점을 다양하게 정할 수 있다.

버블젯 방식의 액정 적하 장치는 액정을 가열했을 때 생기는 공기 방울의 압력을 이용하여 액정을 분사한다.

도 6에 보인 바와 같이, 가열판(136)이 장착되어 있는 관(140)의 내부에 액정(139)이 채워지고, 카트리지가 따로 존재하지 않는다. 전기적인 신호를 받아 가열판(136)을 가열하면 액정(139)이 팽창하면서 기포(137)가 기포(137)의 부피 만큼 노즐 구멍(134)으로 액정(138)이 밀려나가게 된다. 액정을 분사시킨 후 에는 전류 공급을 차단하여 가열판을 식히고, 다시 줄어드는 공간만큼 액정이 보충된다.

이러한 버블젯 방식의 액정 적하 장치는 전기적 신호에 의하여 작동하는 가열판에 따라 발생하는 기포의 크기를 변화시켜 액정의 분출량을 변화시킨다.

상술한 바와 같은 압전 소자 방식, 열전사 방식 및 버블젯 방식의 액정 적하 장치는 전기적 신호의 제어로 액정의 분출을 정밀하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 액정 적하 장치는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 시스템에서와 같이, 기판을 합착하기 전에 액정을 도포하기 때문에 액정량을 세밀하게 조절해야 하는 작업에서 유용하게 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 액정 도포 장치(13)에서 액정 적하 장치를 이용하여 하부 기판(110)에 액정(130)을 도포한 다음, 이러한 하부 기판(110)을 상부 기판(120)과 합착하기 위하여 어젬블리 장치(15)에 운송하기 전에 제1 예비 정렬 장치(14)로 운송하여 예비 정렬시킨다.

또한, 동시에 원판으로 이루어진 액정 표시 장치(100)의 두 기판(110, 120) 중 나머지 하나의 기판 예를 들어, 상부 기판(120)을 제2 로드 장치(16)에서 하부 기판(110)과 합착하기 위하여 어젬블리 장치(15)에 운송하기 전에 제2 예비 정렬 장치(17)로 운송하여 예비 정렬시킨다.

여기서, 스페이서를 하부 기판(110)이 아닌 상부 기판(120)에 산포하고자 하는 경우에는, 스페이서 산포 장치(11)를 제1 로드 장치(10)와 봉인재 형성 장치(12)의 사이에 위치시키지 않고, 제2 로드 장치(16)와 제2 예비 정렬 장치(17) 사이에 위치시켜 스페이서 산포 작업을 진행한 후, 스페이서가 산포된 상부 기판(120)을 제2 예비 정렬 장치(17)로 운송시킨다.

이와 같이 예비 정렬된 상부 기판(120)과 하부 기판(110)을 어젬블리 장치(15)로 운송한다. 어젬블리 장치(15)에서는 두 기판(110, 120)을 정렬시킨 후, 압력을 가하여 부착시키는 어젬블리 작업을 진행한다.

도면에는 표시하지 않았지만, 어젬블리 장치(15)에서 두 기판(110, 120)은 각각 압축 플레이트에 장착되어 평행하게 정렬된다. 이어, 각 압축 플레이트를 균일한 힘으로 압력을 가하는데, 이 경우, 기판에 산포되어 있는 스페이서 또는 봉인재의 스페이서는 압축력을 받고 이 압축력으로 인하여 변형될 수 있다. 이 때, 기판에 산포되어 있는 액정은 화면 표시 영역에 해당하는 부분에서 균일하게 퍼지게 된다. 이 때, 두 기판은 미세하게 정렬시키는 것이 바람직하며, 두 기판에 가해진 압력을 균일하게 하기 위해서는 공기 가압식을 이용하여 압력을 가하는 것이 바람직한다.

이와 같이, 어젬블리 장치(15)에서는 상부 압축 플레이트에 부착된 상부 기판과 하부 압축 플레이트에 부착된 하부 기판을 정렬시키면서 두 기판에 일정 압력을 가한다. 이 때, 어젬블리 장치(15)는 진공 체임버로 구성되어 있어 진공 체임버 내에서 정렬과 가압을 순차적으로 진행시킨다. 이러한 정렬과 가압 공정에서의 진공도와 가압력에 대한 프로파일은 도 7에 보인 바와 같다.

우선, 정렬되어 있는 두 기판에 압력을 가하기 전에 어젬블리 장치의 체임버 내부를 진공으로 만든다. 이어, 이러한 진공 상태에서 두 기판에 압력을 가하여 두 기판을 부착한다. 두 기판에 압력을 가하는 가압 작업을 끝내기 전에 체임버 내에 진공을 풀어 대기압 상태로 만든 후, 두 기판에 가하는 압력을 서서히 감소시킨다.

두 기판에 압력을 가하기 전에 체임버의 내부를 진공으로 만들지 않으면 가압되는 두 기판의 사이에 에어(air)가 침투하게 되며, 두 기판에 가해진 압력을 풀기 전에 체임버의 내부를 대기압 상태로 만들어 주지 않으면 두 기판의 갭을 유지하는 스페이서가 복원되어 에어(air)가 두 기판 사이에 침투하게 된다. 두 기판 사이에 침투된 에어(air)는 기판의 갭 불균일을 유발하거나 봉인재 패턴의 불균일을 유발한다.

도면에서, "A"는 두 기판에 가하는 가압력의 프로파일을 나타내고, "B"는 어젬블리 장치 내에서의 진공도 프로파일을 나타낸다. 그리고, "D"는 어젬블리 장치의 내부를 진공 상태로 만든 후, 두 기판에 압력을 가하는 순간 까지의 시간차를 나타내고, "C"는 어젬블리 장치의 내부를 대기압 상태로 만든 후, 두 기판에 가해진 압력을 감소시키려는 순간까지의 시간차를 나타낸다. 본 발명에서는 상술한 바와 같이, "D"와 "C"로 정의된 시간차를 0보다 크거나 같게 설정하는 것이 바람직하다.

다음, 부착된 한 쌍의 기판(110, 120)을 진공 상태의 어젬블리 장치(15)에서 대기압 상태를 갖추고 있는 봉인재 경화 장치(21)로 운송한다. 봉인재 경화 장치(21)에서는 한쌍의 기판에서 봉인재(150)가 있는 부분에 자외선 노광 장비를 이용하여 자외선을 조사하여 봉인재(150)를 완전히 경화시켜 두 기판을 결합한다.

이 때, 봉인재 경화를 위한 봉인재 경화 장치(21)를 별도로 구성하지 않고, 어젬블리 장치(15)에서 봉인재 경화 작업을 실시하고자 하는 경우에는 어젬블리 장치(15)의 장비 구성이 어렵게 된다. 자외선 노광 장비를 진공 상태를 유지해야 하는 어젬블리 장치(15)에 설치해야 하기 때문이다. 봉인재 경화를 위한 자외선 노광 장비를 어젬블리 장치(15)의 내부 혹은 외부에 설치하기 위해서는 어젬블리 장치(15)의 한 면을 석영 등 자외선 파장대를 흡수하지 않는 투명한 재질로 형성해야 하는데, 이러한 재질은 진공 상태에 약한 물리적 특성을 가지고 있어서, 어젬블리 장치(15)를 구성하는데 어려움이 있다. 또한, 어젬블리 장치(15)에서 어젬블리 작업 및 봉인재 경화 작업을 하나의 체임버에서 실시해야 하기 때문에 이러한 작업들을 위한 다수의 장비 요소를 하나의 체임버에 설치해야 하는 어려움이 있다.

그래서, 본 발명에서는 봉인재 경화 장치(21)와 어젬블리 장치(15)를 별도로 구성함으로써, 기판 정렬 및 가압 공정과 봉인재 경화 공정을 두 개의 체임버에서 실시하는 체임버의 이원화를 꾀한다. 본 발명에서, 봉인재 경화 장치(21) 내부를대기압 상태로 만들어서 기판에 자외선을 조사하는 방식으로 봉인재 경화 공정을 진행한다.

이 경우, 어젬블리 장치(15) 및 봉인재 경화 장치(21)의 장비 구성이 용이하고, 액정 표시 장치을 제조하기 위한 전 제조 장치를 인라인으로 구성하는 것이 용이한 잇점이 있다.

한 편, 어젬블리 장치(15)에서 부착된 한 쌍의 기판(110, 120)은 부착 상태가 견고하지 않기 때문에 봉인재 경화 장치(21)로 운송되기 전에 두 기판(110, 120)이 분리될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 기판(110, 120)을 봉인재 경화 장치(21)로 운송하기 전에 그의 일부분을 국부적으로 경화시키면, 두 기판(110, 120)을 비교적 견고하게 부착할 수 있어서 기판 운송시 유리하다.

이를 위하여, 도 8a에 보인 바와 같이, 봉인재 형성 장치(12)에서 각각의 액정 셀(111, 121, 131, 141)을 위한 봉인재(150)를 형성하는 작업을 진행하면서 하부 기판(110)의 외곽부 부분에 국부 경화재(190)를 형성하고, 부착된 상부 및 하부 기판(110, 120)을 봉인재 경화 장치(21)로 운송하기 전에 국부 경화재(190)를 경화시킬 수 있다. 또한, 도 8b에 보인 바와 같이, 기판(110, 120)에서의 봉인재(150) 균일성을 향상시키기 위하여 기판(110, 120)의 테두리를 둘러싸도록 형성된 더미 봉인재 패턴(180)의 일부분(181)을 국부적으로 경화시킬 수 있다. 여기서, 봉인재와 더미 패턴의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위해 국부적으로 경화시킬 수 있다.

이와 같은 국부적인 경화 작업을 통하여, 다소 불안정하게 부착될 수 있는한 쌍의 기판(110, 120)을 비교적 안정적으로 부착시킨 상태로 어젬블리 장치(15)에서 봉인재 경화 장치(16)로 운송시킬 수 있다.

이러한 국부적인 봉인재 경화 작업은 거대한 크기를 가지는 노광 장비를 이용하지 않고, 어젬블리 장치(15)에 비교적 간단하게 설치할 수 있는 소형 케이블 노광 기구를 이용한다.

다음, 부착된 두 기판을 열처리 장치(22)로 운송하여 두 기판(110, 120) 사이에 있는 액정(130)의 안정적인 배향을 위하여 80∼150℃에서 기판에 열처리를 진행한다.

이 때, 두 기판 사이를 접착하고 있는 봉인재 또는, 액정의 손상을 방지하기 위하여, 완급한 열경사를 가지고 열처리를 진행하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 큰 사이즈를 가지는 원판을 작은 사이즈의 액정 셀로 분리하기 전에 액정 배향을 위한 열처리를 진행하기 때문에, 원판을 작은 사이즈의 액정 셀로 분리한 후 열처리를 한 경우에 비하여 기판이 급속하게 가열됨으로써 액정이 손상되는 것을 방지하는 장점이 있다.

다음, 결합된 두 기판을 언로드 장치(23)로 운송한다.

다음, 도면에 도시하지 않았지만, 절단 장치를 사용하여 원판 상태로 결합되어 있는 기판을 절단하여 다수개의 액정 셀로 잘라서 분리하여 단위 액정 표시 장치의 제조를 완료한다.

본 발명에서는 두 원판 중 하나의 기판에 액정을 도포한 후 액정이 도포된기판을 다른 하나의 기판과 결합시키는 공정을 진행하기 때문에, 각각의 공정을 진행하기 위한 액정 도포 장치와 어젬블리 장치를 인 라인으로 설계할 수 있어서, 액정 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 봉인재를 경화하는 장치를 어젬블리 장치와 별도로 설치하는 경우, 장비 구성을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서는 전기적 신호에 의하여 액정을 적하하는 액정 적하 장치를 이용하여 기판에 액정을 도포하기 때문에 정확한 액정량 조절이 가능하다.

Claims (22)

1. 제1 기판 상부에 스페이서를 산포하는 스페이서 산포 장치,

   상기 스페이서가 산포된 제1 기판 상부에 봉인재를 형성하는 봉인재 형성 장치,

   상기 봉인재가 형성된 제1 기판 상부에 액정 물질을 도포하는 액정 도포 장치,

   상기 액정이 도포된 제1 기판과 제2 기판을 부착하는 어젬블리 장치,

   상기 서로 부착된 제1 및 제2 기판 사이의 봉인재를 경화시켜 상기 제1 및 제2 기판을 서로 결합시키는 봉인재 경화 장치를 포함하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
2. 제1항에서,

   상기 스페이서 산포 장치, 상기 봉인재 형성 장치, 상기 액정 도포 장치, 상기 어젬블리 장치 및 상기 봉인재 경화 장치는 인라인으로 설계되는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
3. 제1항에서,

   상기 어젬블리 장치에서 상기 액정이 도포된 제1 기판과 상기 제2 기판을 정렬한 후, 상기 두 기판에 압력을 가하는 가압 작업을 진행하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
4. 제3항에서,

   상기 어젬블리 장치 내부가 진공 상태가 된후에 상기 가압 작업을 시작하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
5. 제3항에서,

   상기 어젬블리 장치 내부가 대기압 상태가 된 후에 상기 가압 작업을 완료하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
6. 제4항에서,

   상기 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 액정 표시 장치용 제조 시스템.
7. 제 1항에서,

   상기 봉인재 형성 장치와 상기 액정 도포 장치 사이에 개재되며, 상기 봉인재와 상기 액정 물질의 반응을 방지하기 위해 상기 봉인재의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위한 봉인재 열처리 장치를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
8. 제1항에서,

   상기 제1 기판을 스페이서 산포 장치로 운송하기 전에 제1 기판을 적재시키는 제1 로드 장치,

   상기 제2 기판을 어젬블리 장치로 운송하기 전에 제2 기판을 적재시키는 제2 로드장치,

   상기 열처리 작업 후의 상기 서로 부착된 제1 및 제2 기판을 적재시키는 언로드 장치

   를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
9. 제 8항에서,

   상기 봉인재 경화 장치와 상기 언로드 장치 사이에 위치하며, 상기 액정을 안정적으로 배향시키기 위한 열처리 작업을 진행하는 열처리 장치를 더 포함하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
10. 제 9항에서,

    상기 스페이서 산포 장치는 상기 제2 로드장치와 상기 어셈블리 장치의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치 제조용 제조 시스템.
11. 체임버,

    상기 체임버에 형성되는 노즐 구멍,

    상기 체임버에 장착되고, 액정이 채워지는 액정 카트리지,

    상기 액정 카트리지의 상부에 설치되어 전기적인 신호에 의하여 상기 카트리지 내의 액정에 물리적인 힘을 가하여 상기 노즐 구멍을 통하여 액정을 외부로 밀어 내는 가압 수단

    을 포함하는 액정 적하 장치.
12. 제11항에서,

    상기 가압 수단은 피에조 압전 소자인 액정 적하 장치.
13. 제11항에서,

    상기 가압 수단은 액정에 기포를 발생시키는 가열판인 액정 적하 장치.
14. 제11항에서,

    상기 액정 카트리지는 다수개가 병렬로 연결되어 있고,

    상기 체임버는 상기 액정 카트리지에 대응하는 다수개의 노즐 구멍이 형성되어 있는 액정 적하 장치.
15. 적어도 하나 이상의 액정 셀 영역을 가지는 원판의 두 기판 중 하나의 기판 에 스페이서를 산포하는 단계,

    상기 두 기판 중 하나의 기판에 상기 액정 셀 영역을 둘러싸는 봉인재를 형성하는 단계,

    상기 봉인재가 형성되어 있는 기판의 상부에 액정 물질을 도포하는 단계,

    상기 두 기판을 부착시키는 단계,

    상기 봉인재를 경화시키는 단계

    를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
16. 제15항에서,

    상기 두 기판을 부착하는 단계는

    상기 두 기판을 정렬하는 단계,

    상기 두 기판에 압력을 가하여 상기 두 기판을 결합하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
17. 제 16항에서,

    상기 두 기판을 결합하는 단계는

    상기 가압 작업이 진공 상태에서 시작하여 대기압 상태에서 완료되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
18. 제 17항에서,

    상기 가압 작업은 대기압보다 작은 크기를 가지는 압력을 사용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
19. 제15항에서,

    상기 봉인재를 형성하는 동시에, 상기 봉인재의 외곽부에 별도의 더미 패턴을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
20. 제 19항에서,

    상기 봉인재와 상기 더미 패턴의 표면에 반응 방지막을 형성하기 위해 국부적으로 경화시키는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
21. 제15항에서,

    상기 봉인재가 경화된 두 기판에 열처리 작업을 진행하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
22. 제21항에서,

    상기 열처리 작업이 진행된 두 기판을 절단하여 다수개의 액정 셀로 분리하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.