KR20030025792A - Method for manufacturing Liquid Crystal Display Device having thin thickness - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박형의 액정표시소자 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 평탄한 표면을 갖는 박형의 액정표시소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin liquid crystal display device, and more particularly to a method of manufacturing a thin liquid crystal display device having a flat surface.
근래에 LCD(Liquid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electroluminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 디스플레이 장치가 연구되고 있으나, 그 중에서도 액정표시소자(LCD)는 여러 가지 단점에도 불구하고 화질이 우수하고 소비전력이 작아 가장 실용화되고 있다.Recently, various flat panel display devices such as Liquid Crystal Display Device (LCD), Plasma Display Panel (PDP), Electroluminescent Display (ELD), and Vacuum Fluorescent Display (VFD) have been studied. Despite the disadvantages, the picture quality is excellent and the power consumption is small, making it the most practical.
상기 액정표시소자는 소정간격을 두고 서로 대향되어 있는 하부기판과 상부기판, 및 상기 양 기판사이에 형성된 액정층으로 구성되어 있는데, 상기 상부기판에는 블랙 매트릭스층 및 컬러 필터층이 형성되어 있고, 상기 하부기판에는 일정한 간격으로 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인, 및 상기 화소영역에 형성되어 있는 화소 전극과 박막 트랜지스터가 형성되어 있다.The liquid crystal display device includes a lower substrate and an upper substrate facing each other at a predetermined interval, and a liquid crystal layer formed between the two substrates. The upper substrate includes a black matrix layer and a color filter layer. A plurality of gate lines and data lines arranged vertically and horizontally at regular intervals to define a pixel region, and pixel electrodes and thin film transistors formed in the pixel region are formed.
상기 구조의 액정표시소자는 박막트랜지스터와 화소전극 등을 구비하는 하부기판을 형성하는 공정, 컬러필터등을 구비하는 상부기판을 형성하는 공정, 상기 상부 및 하부 기판을 합착하여 패널을 형성하고, 상기 패널을 절단하여 다수의 단위패널로 형성한 다음, 액정 주입 및 봉지하는 공정 등을 거쳐서 제조된다.In the liquid crystal display device having the above structure, a process of forming a lower substrate including a thin film transistor, a pixel electrode, and the like, a process of forming an upper substrate having a color filter, and the like, forming a panel by bonding the upper and lower substrates together, The panel is cut to form a plurality of unit panels, and then manufactured through a liquid crystal injection and encapsulation process.
이와 같은 액정표시소자는 특히, 휴대용 텔레비젼이나 노트북 컴퓨터 등의 경우 사용자가 휴대할 수 있도록 소형 및 경량이 요구되고 있으나, 그 구조나 현재 기술상 소형 및 경량에는 한계가 있다. 다만, 액정표시소자의 가장 기본적인 구성요소인 유리기판은 액정표시소자의 구성요소 중에 가장 중량이 크고, 그 중량을 줄일 수 있는 여지가 남아 있어 그에 대한 연구가 계속되고 있다.In particular, such a liquid crystal display device requires a small size and a light weight so that a user can carry it in the case of a portable television or a notebook computer. However, the structure and current technology have limitations on the small size and light weight. However, the glass substrate, which is the most basic component of the liquid crystal display device, has the largest weight among the components of the liquid crystal display device, and there is room for reducing the weight thereof.
상기 유리기판의 중량을 줄이기 위해서는 유리기판의 두께를 얇게 하여야 하는데, 액정표시소자의 제조공정 중에 유리기판에 물리적인 힘이 가해지는 경우가 많고, 기판을 가열 및 냉각하는 공정도 많이 거치게 되어 유리의 두께가 얇아지면 유리가 파손되기 쉽다.In order to reduce the weight of the glass substrate, the thickness of the glass substrate should be made thin. In the manufacturing process of the liquid crystal display device, the physical force is often applied to the glass substrate, and the substrate is heated and cooled. If the thickness is thin, the glass is easily broken.
따라서, 최근에는 공정 초기에는 두꺼운 유리기판을 사용한 후, 후속 공정에서 유리기판을 얇게 형성하는 방법이 이용되고 있다. 즉, 두꺼운 유리기판에 소자나 컬러필터를 형성하여 상하 유리기판을 제조하고, 양 기판을 합착하여 액정패널을 형성한 후, 상기 액정패널의 외면을 깍아냄으로써 액정표시소자의 두께를 줄이는 것이다.Therefore, in recent years, a method of using a thick glass substrate at the beginning of a process and then forming a thin glass substrate in a subsequent process has been used. That is, the upper and lower glass substrates are manufactured by forming elements or color filters on a thick glass substrate, and the two substrates are joined to form a liquid crystal panel, and then the outer surface of the liquid crystal panel is cut to reduce the thickness of the liquid crystal display element.
상기 액정패널의 외면을 깍는 방법으로는 강산의 식각액에 의한 습식식각 방법이 일반적으로 사용된다. 즉, 유리기판을 식각액이 채워진 용기에 담가 이 식각액에 의해 유리기판의 표면을 식각하여 박형화하는 것이다.As a method of shaving the outer surface of the liquid crystal panel, a wet etching method using an etchant of strong acid is generally used. That is, the glass substrate is immersed in a container filled with an etchant, and the surface of the glass substrate is etched and thinned by the etchant.
이하, 종래의 액정패널의 중량을 줄이기 위한 박형 공정을 설명하도록 한다.Hereinafter, a thin process for reducing the weight of a conventional liquid crystal panel will be described.
도 1에 도시된 바와 같이, 컬러 필터 및 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)가 형성된 상, 하부 유리기판(5)(1)이 합착된 액정패널(10)을 제공한다. 상기 상, 하부 유리기판(5)(1)은 동일한 두께(t), 예를 들어 약 0.7mm의 두께를 갖는 유리기판이다.As shown in FIG. 1, a liquid crystal panel 10 having a color filter and a thin film transistor (TFT) formed thereon and a lower glass substrate 5 (1) bonded thereto is provided. The upper and lower glass substrates 5 and 1 are glass substrates having the same thickness t, for example, about 0.7 mm.
다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 상당한 무게를 갖는 액정패널(10)의 중량을 줄이기 위해 상기 액정패널(10)을 식각부(미도시)로 이송하여 상기 상, 하부 유리기판(5)(1)을 식각한다. 이때, 약 0.7mm 두께의 각각의 유리기판을 약 0.6mm의 두께(t')가 남도록 하여 얇고 가벼운 액정패널(10')을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2, in order to reduce the weight of the liquid crystal panel 10 having a considerable weight, the liquid crystal panel 10 is transferred to an etching part (not shown) so that the upper and lower glass substrates 5 ( Etch 1). At this time, each glass substrate having a thickness of about 0.7 mm leaves a thickness t 'of about 0.6 mm to form a thin and light liquid crystal panel 10'.
다음, 상기 액정패널(10')을 세정부로 로딩한다. 상기 세정부에서는 증류수를 이용하여 액정패널(10')의 표면에 붙은 불순물을 제거하는 공정이 진행된다. 그런 다음, 건조부로 이송되어 액정패널(10')을 건조한다.Next, the liquid crystal panel 10 'is loaded into the cleaning unit. In the cleaning unit, a process of removing impurities adhering to the surface of the liquid crystal panel 10 'using distilled water is performed. Then, the liquid crystal panel 10 ′ is dried to be transferred to the drying unit.
상기 액정패널(10)의 식각공정은 시간을 조절함으로써 약 0.7mm의 두께를 갖는 유리기판을 0.6mm의 두께를 갖도록 진행된다. 즉, 약 1.4mm의 총 두께를 갖는 상, 하부 기판(5)(1)을 1.2mm의 두께를 갖도록 식각 타겟을 설정하여 식각시간을 조절함으로써 공정을 진행한다.The etching process of the liquid crystal panel 10 proceeds to adjust the time so that the glass substrate having a thickness of about 0.7 mm has a thickness of 0.6 mm. That is, the process is performed by adjusting the etching time by setting the etching target to the upper substrate 5 (1) having a total thickness of about 1.4mm to have a thickness of 1.2mm.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상, 하부 유리 기판(5)(1)이 초기부터 스크래치(Scratch) 또는 찍힘이 존재하거나, 공정 중에 장비에 의해 기판에 스크래치(A)가 발생할 수 있다. 이 상태에서 상기 식각공정이 수행되면 식각액에 의한 등방성 식각으로 인하여 초기 스크래치의 깊이 및 폭 방향으로 더 식각되어 디스플레이상이나, 외관검사시에 불량으로 나타날 수 있다.At this time, as shown in Figure 3, the upper and lower glass substrate (5) (1) may be scratched or scratched from the beginning, or scratch (A) may occur on the substrate by the equipment during the process. When the etching process is performed in this state, due to the isotropic etching by the etchant, the etching process may be further etched in the depth and width directions of the initial scratch, and may appear as a defect on the display or during the visual inspection.
즉, 식각 정도를 시간으로 조절하기 때문에 유리 기판을 오래 식각할수록 스크래치 또는 찍힘(A')이 깊이 방향 및 폭 방향으로 더 넓어지므로, 이것이 하나의 도트(Dot) 사이즈(Size)보다 커지면 액정패널을 통과하는 광이 원하지 않는 경로로 굴절되어 투과도의 차이가 야기됨으로써, 액정표시 화면에 얼룩 현상이 발생될 수 있다.That is, since the degree of etching is controlled by time, the longer the glass substrate is etched, the more the scratches or stamps (A ') become wider in the depth direction and the width direction. As the light passing through is refracted in an undesired path to cause a difference in transmittance, spots may occur on the LCD screen.
상기 식각공정 시, 시간 변화에 따른 기판의 상태변화를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.When the etching process, the state change of the substrate according to the time change will be described with reference to FIG.
도 4는 식각 전 및 식각 진행시의 유리 기판, 예를 들면, 도 2의 상부 유리기판(5)의 시간(①②③④) 변화에 따른 식각 상태를 나타낸 것이다. 여기서, ㅿDo는 식각 전의 찍힘의 깊이를 나타내고, ㅿD1내지 ㅿD3는 식각 과정에 따른 찍힘의 깊이의 변화량을 나타내며, ㅿW1내지 ㅿW3은 식각 과정에서의 찍힘 폭의 변화량을 나타내고, ㅿt는 식각 두께의 변화량을 나타낸 것이다.4 illustrates an etching state according to a time (①②③④) change of a glass substrate before etching and during etching, for example, the upper glass substrate 5 of FIG. 2. Here, ㅿ Do represents the depth of the immersion before etching, ㅿ D 1 to ㅿ D 3 represents the amount of change in the depth of the image according to the etching process, ㅿ W 1 to ㅿ W 3 represents the amount of change in the immersion width during the etching process Represents a change amount of the etching thickness.
식각 전(①)에는 유리 기판의 에너지 상태가 불안정하기 때문에, 상기 유리 기판의 박형화를 위한 식각 공정시, 식각액 속에 유리 기판(5)이 접촉되면 초기 반응 속도가 커서 ②에 도시된 바와 같이 유리 기판(5)의 두께가 얇아지면서 찍힘의깊이와 폭 방향으로 급속도로 식각이 되게 된다.Since the energy state of the glass substrate is unstable before etching (①), during the etching process for thinning the glass substrate, if the glass substrate 5 is in contact with the etchant, the initial reaction rate is large, as shown in ②. As the thickness of (5) becomes thinner, etching is rapidly performed in the depth and width direction of the stamping.
다음, 상기 식각액과 계속 반응하여 상기 찍힘의 불량부가 안정한 상태가 되면, 유리기판(5)이 ㅿt 두께로 서서히 식각이 될 때, 동시에 상기 찍힘 부위도 등방성 식각이 된다. 즉, 상기 찍힘 부위가 안정화 상태가 되면 유리기판(5) 표면의 식각량이 찍힘 부위의 식각량과 동일하므로 찍힘의 깊이 방향으로의 변화량은 0이 된다. 다시 말해서, ②③④에 도시된 바와 같이 ㅿD1≒ ㅿD2≒ ㅿD3≒ 0이 된다. 그러나, 찍힘 부위의 폭 방향으로의 식각 변화량은 점점 커지게 되므로 ㅿW1<<ㅿW2<<ㅿW3의 조건을 가지게 된다.Next, when the defective portion of the imprinting is in a stable state by continuously reacting with the etchant, when the glass substrate 5 is gradually etched to a thickness of ㅿ t, the imprinting portion is also isotropically etched. That is, when the stamped portion is stabilized, since the etching amount on the surface of the glass substrate 5 is the same as the etching amount of the stamped portion, the amount of change in the depth direction of the stamping becomes zero. In other words, ㅿ D 1 ≒ ㅿ D 2 ≒ ㅿ D 3 ≒ 0 as shown in ②③④. However, since the etching change amount in the width direction of the portion to be taken becomes larger, it has a condition of W 1 << W 2 << W 3 .
상기와 같은 메카니즘으로 인해 유리 기판을 박형화할 때, 식각량이 커지면 커질수록 불량 사이즈(Size)도 더욱 커지게 되므로 액정표시 화면에 얼룩 현상이 발생될 수 있다.When the glass substrate is thinned due to the above mechanism, the larger the etching amount is, the larger the defective size becomes, which may cause staining on the LCD screen.
한편, 기판 표면에 형성된 이물질 때문에 발생되는 식각속도의 차이 또는 식각공정중에 발생되는 불순물로 인해 기판 표면에 국부적인 돌기가 형성되어 기판을 통과하는 광이 원하지 않는 경로로 굴절됨으로써 화면 품위를 저하시킬 수 있다.Meanwhile, local protrusions are formed on the surface of the substrate due to a difference in etching speed or impurities generated during the etching process due to the foreign matter formed on the surface of the substrate, and the light passing through the substrate is refracted in an undesired path, thereby reducing the screen quality. have.
즉, 종래의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 박막트랜지스터가 구비된 하부 유리기판(1) 및 컬러필터가 구비된 상부 유리기판(5)을 합착한 후 박형화를 위해 상기 양기판을 식각하는 경우, 상부 유리기판(5)(또는 하부 유리기판) 표면에 형성된 이물질 때문에 전술한 바와 같이 기판 표면에 국부적인 돌기(7)가 형성되는 문제점이 있었다. 미설명 부호 2는 액정층이다.That is, in the conventional case, as shown in FIG. 5, after bonding the lower glass substrate 1 with the thin film transistor and the upper glass substrate 5 with the color filter to etch the both substrates for thinning. Because of the foreign matter formed on the upper glass substrate 5 (or lower glass substrate) surface, there was a problem that the local protrusions 7 are formed on the surface of the substrate as described above. Reference numeral 2 is a liquid crystal layer.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(7)가 형성된 이외의 기판부분에 특정물질(9)을 충전시켜 기판 표면을 평탄하게 하는 방법이 있다.In order to solve such a problem, as shown in FIG. 6, there is a method of flattening the surface of the substrate by filling a specific material 9 in a portion of the substrate other than the protrusion 7.
그러나, 이와 같은 방법은 상부 유리기판(5)과 충전물질(9) 사이의 굴절율의 차이에 의해 결국 화면의 얼룩을 완전히 해소하지 못하게 되며, 충전된 물질(9)에 의해 다시 기판의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.However, this method does not completely eliminate screen stains due to the difference in refractive index between the upper glass substrate 5 and the filling material 9, and the substrate is thick again by the filled material 9. There is a problem losing.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 박형이면서 유리기판의 표면이 평탄한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device having a thin surface and a flat surface of the glass substrate.
본 발명의 다른 목적은 유리기판의 표면이 평탄하면서 굴절율의 차이가 없어 화면에 얼룩현상이 없는 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device having a flat surface of the glass substrate and no difference in refractive index and no stain on the screen.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.
도 2는 식각공정에 의해 박형화된 액정표시소자의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device thinned by an etching process.
도 3은 도 2의 식각공정에 의한 박형의 액정표시소자의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a problem of a thin liquid crystal display device according to the etching process of FIG. 2.
도 4는 종래의 식각공정 시, 시간 변화에 따른 기판의 상태도이다.4 is a state diagram of a substrate according to a time change in a conventional etching process.
도 5는 식각공정에 의해 박형화된 액정표시소자의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device thinned by an etching process.
도 6은 종래 방법에 의한 평탄한 표면을 갖는 박형의 액정표시소자의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a thin liquid crystal display device having a flat surface by a conventional method.
도 7은 본 발명의 박형의 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin liquid crystal display device of the present invention.
도 8은 본 발명의 식각장비의 구성도이다.8 is a block diagram of an etching apparatus of the present invention.
도 9는 본 발명의 박형의 액정표시소자를 제조하기 위한 연마장치의 예시도이다.9 is an exemplary view of a polishing apparatus for manufacturing the thin liquid crystal display device of the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 박형의 액정표시소자의 단면도이다.10 is a cross-sectional view of a thin liquid crystal display device according to the present invention.
* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
50 : 연마장치 52 : 상 테이블50: grinding apparatus 52: upper table
60 : 하 테이블 62 : 연마포60: lower table 62: abrasive cloth
70 : 연마분사기 100 : 액정패널70 abrasive polishing machine 100 liquid crystal panel
110 : 식각조 115 : 덮개110: etching bath 115: cover
116 : 식각액 공급부 117 : 버블판116: etching solution supply unit 117: bubble plate
160 : 온도센서 218 : 식각액 공급관160: temperature sensor 218: etching liquid supply pipe
228 : 식각액 배출관228: etching liquid discharge pipe
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박형의 액정표시소자 제조방법은, 액정패널을 제공하는 단계; 상기 액정패널의 적어도 하나의 표면을 식각하는 단계; 및 상기 식각된 액정패널의 표면을 연마하여 평탄화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A thin liquid crystal display device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of providing a liquid crystal panel; Etching at least one surface of the liquid crystal panel; And planarizing the surface of the etched liquid crystal panel by polishing.
즉, 본 발명은 박형의 액정표시소자를 제조하기 위해서 액정표시소자의 기판을 식각하고, 상기 식각공정에서 형성되는 기판표면의 찍힘, 스크래치 및 돌기와, 공정 중에 장비에 의해 발생할 수 있는 스크래치를 제거함으로써, 상기 기판 표면을 평탄하게 하여 화면에 얼룩현상이 없는 액정표시소자의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.That is, the present invention by etching the substrate of the liquid crystal display device in order to manufacture a thin liquid crystal display device, by removing the scratches, scratches and projections on the surface of the substrate formed in the etching process, and scratches that may occur by the equipment during the process The present invention provides a method of manufacturing a liquid crystal display device having a flat surface of the substrate and no stain on the screen.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 7은 본 발명의 박형의 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 식각장비의 구성도이며, 도 9는 본 발명의 박형의 액정표시소자를 제조하기 위한 연마장치의 예시도이며, 도 10은 본 발명에 따른 박형의 액정표시소자의 단면도이다.7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin liquid crystal display device of the present invention, FIG. 8 is a configuration diagram of an etching apparatus of the present invention, and FIG. 9 is a polishing apparatus for manufacturing a thin liquid crystal display device of the present invention. 10 is a cross-sectional view of a thin liquid crystal display device according to the present invention.
먼저, 제 1 기판 및 제 2 기판이 제공된다.First, a first substrate and a second substrate are provided.
상기 제 1 기판(이하, TFT 기판이라 칭함)에는 어레이(Array) 공정에 의해 일정간격을 갖고 일 방향으로 배열된 복수개의 게이트 라인(Gate Line)과 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 배열되는 복수개의 데이터 라인(Data Line)과 상기 게이트 라인 및 데이터 라인에 의해 정의된 화소 영역에 각각 형성되는 복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극들이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 2 기판(이하, CF 기판이라 칭함)에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층과 컬러 필터층 및 공통전극 등이 형성되어 있다.The first substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) has a plurality of gate lines arranged in one direction with a predetermined interval by an array process and a predetermined interval in a direction perpendicular to the respective gate lines. A plurality of data lines and a plurality of thin film transistors and pixel electrodes respectively formed in the pixel area defined by the gate line and the data line are formed. In addition, a black matrix layer, a color filter layer, a common electrode, and the like are formed on the second substrate (hereinafter referred to as a CF substrate) to block light in portions except the pixel region.
다음, 복수 개의 TFT 기판 및 복수 개의 CF 기판을 각각 하나씩 선택하도록 프로그램(Program) 된 로봇 암(Robot Arm)을 이용하여 TFT 기판 및 CF 기판을 선택한다.Next, the TFT substrate and the CF substrate are selected using a robot arm programmed to select each of the plurality of TFT substrates and the plurality of CF substrates one by one.
이어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 선택된 TFT 기판과 CF 기판 상에 배향막을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정(1S)을 각각 진행한다. 상기 배향 공정(1S)은 배향막 도포 전 세정, 배향막 인쇄, 배향막 소성, 배향막 검사, 러빙 공정 순으로 진행된다.Subsequently, as shown in FIG. 7, after the alignment film is applied onto the selected TFT substrate and the CF substrate, an alignment process 1S is performed so that the liquid crystal molecules have uniform orientation. The alignment step (1S) proceeds in order of washing before application of the alignment film, alignment film printing, alignment film firing, alignment film inspection, and rubbing process.
다음, 배향 공정(1S) 후 갭(Gap) 공정이 진행된다. 상기 갭 공정은 TFT 기판 및 CF 기판을 각각 세정(2S)한 다음, 컬러필터 기판에 셀 갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(Spacer)를 산포(4S)하고, TFT 기판의 외곽부에 씨일(Seal)재를 도포(3S)한 후, 상기 TFT 기판과 CF 기판을 합착(5S)함으로써 액정패널을 형성하는 공정으로 이루어진다.Next, a gap process proceeds after the orientation process 1S. In the gap process, the TFT substrate and the CF substrate are cleaned (2S), and then a spacer (4S) for maintaining a constant cell gap on the color filter substrate is spread (4S), and the outer portion of the TFT substrate is After the seal material is applied (3S) to, the liquid crystal panel is formed by bonding the TFT substrate and the CF substrate together (5S).
한편, 상기 TFT 기판과 CF 기판은 서로 대향하는 대면적의 유리기판 상에 복수 개의 영역으로 형성되어 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 단위기판 영역들이 형성되어 있고, 상기 단위 기판 영역 중 하부의 단위기판(TFT 기판) 영역들 내에는 별도의 화소전극들이 각각 형성되어 있다. 그리고, 상부의 단위기판(CF 기판) 영역들을 포함하는 대면적 유리기판에는 상기 화소전극과 더불어 액정을 구동시키는 공통전극이 상기 유리기판 전면에 형성되어 있다.On the other hand, the TFT substrate and the CF substrate are formed of a plurality of regions on a glass substrate having a large area facing each other. In other words, a plurality of unit substrate regions are formed in a large area glass substrate, and separate pixel electrodes are formed in lower unit substrate regions of the unit substrate region. In addition, the large area glass substrate including upper unit substrate (CF substrate) regions includes a common electrode for driving a liquid crystal along with the pixel electrode on the entire surface of the glass substrate.
다음, 상기 액정패널을 박형화하기 위한 제조공정(10S)이 진행된다.Next, a manufacturing process 10S for thinning the liquid crystal panel is performed.
이는 전술한 바와 같이, 상기 TFT 기판 및 CF 기판으로 합착된 액정패널의 중량을 줄이기 위해, 상기 액정패널을 식각장비로 이송하여 TFT 기판 및 CF 기판 표면의 소정부분을 식각한다. 이때, 상기 식각은 강산 용액인 불산(HF) 용액을 이용하여 식각 타겟(target)을 설정함으로써 식각공정을 진행한다.As described above, in order to reduce the weight of the liquid crystal panel bonded to the TFT substrate and the CF substrate, the liquid crystal panel is transferred to an etching equipment to etch predetermined portions of the TFT substrate and the CF substrate surface. In this case, the etching is performed by setting an etching target using a hydrofluoric acid (HF) solution which is a strong acid solution.
즉, 총 1.4mm의 두께를 갖는 TFT 기판 및 CF 기판의 식각 타겟을 설정하고,불산 용액과 기판 사이에 생기는 발열반응으로 인한 온도를 조절하여 공정을 진행한다. 상기 식각공정 중 기판의 두께는 기판과 강산 사이의 발열반응에서 나타나는 온도 변화를 측정하여 조정된다. 즉, 상기 식각장비의 식각조 내에 부착된 온도센서에 의해 온도 변화가 측정되어 식각완료지점을 알 수 있게 된다.That is, the etching target of the TFT substrate and the CF substrate having a total thickness of 1.4 mm is set, and the process is performed by controlling the temperature due to the exothermic reaction generated between the hydrofluoric acid solution and the substrate. The thickness of the substrate during the etching process is adjusted by measuring the temperature change appearing in the exothermic reaction between the substrate and the strong acid. That is, the temperature change is measured by the temperature sensor attached to the etching bath of the etching equipment to determine the etching completion point.
상기 식각장비는 다음과 같은 구성을 갖고 있다.The etching equipment has the following configuration.
도 8에 도시된 바와 같이, 식각조(110)와, 상기 식각조(110) 상부에 설치되어 봉합액(water sealant)(215)을 매개로 식각조(110)에 봉합된 덮개(115)와, 상기 식각조(110) 내부에 설치된 버블판(117)과, 상기 버블판(117)의 죄우에 연결되어 가스공급부(미도시)로부터 질소(N2) 또는 산소(O2)를 공급하는 가스공급관(216)과, 상기 식각조(110) 저부에 연결되어 식각액 혼합부(116)로부터 식각액을 공급하는 식각액 공급관(218)과, 사용한 식각액을 외부로 배출하기 위한 식각액 배출관(228)과. 상기 식각조(110) 내의 온도변화를 측정하기 위한 온도센서(160)를 포함하여 구성된다.As shown in Figure 8, the etching bath 110, and the cover 115 is installed on the etching bath 110 and sealed in the etching bath 110 through a water sealant (215) and A gas supplying nitrogen (N 2 ) or oxygen (O 2 ) from the gas supply unit (not shown) to be connected to the bubble plate 117 installed inside the etching bath 110 and the bubble plate 117. An supply pipe 216, an etchant supply pipe 218 connected to the bottom of the etchant 110 to supply an etchant from the etchant mixing unit 116, and an etchant discharge pipe 228 for discharging the used etchant to the outside. It comprises a temperature sensor 160 for measuring the temperature change in the etching bath (110).
이때, 상기 식각액 배출관(228)을 통해 배출된 식각액은 필터(219)에 의해 불순물이 제거된 후, 버퍼탱크(222)에 저장된다. 버퍼탱크(222)에 저장되어 정화된 식각액은 식각액 혼합부(116)로 재공급되며, DI공급부(223)와 HF공급부(224)로부터 제공된 DI(Deionized Water) 및 HF가 혼합된다. 혼합시, 식각액 혼합부(116)에 설치된 농도측정장치(225)에 의해 혼합액의 농도가 측정되며, 설정치에 도달하면 DI와 HF의 공급이 중단된다.At this time, the etchant discharged through the etchant discharge pipe 228 is stored in the buffer tank 222 after impurities are removed by the filter 219. The etchant stored and purified in the buffer tank 222 is resupplied to the etchant mixing unit 116, and DI (Deionized Water) and HF provided from the DI supply unit 223 and the HF supply unit 224 are mixed. At the time of mixing, the concentration of the mixed liquid is measured by the concentration measuring device 225 installed in the etchant mixing unit 116, and when the set value is reached, the supply of DI and HF is stopped.
또한, 식각액 혼합부(116) 내에는 혼합액을 일정한 온도로 유지하기 위한 냉각수관이 더 설치된다.In addition, a cooling water pipe is further installed in the etching liquid mixing unit 116 to maintain the mixed liquid at a constant temperature.
상기 식각장치를 통한 식각공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.A brief description of the etching process through the etching apparatus is as follows.
먼저, 식각조(110)의 카세트(미도시)에 액정패널(100)을 장착시키고 식각조(110) 저부에 연결된 펌프(118)를 가동하여 식각액 공급부(116)로부터 일정하게 혼합된 식각액을 공급한다.First, the liquid crystal panel 100 is mounted on a cassette (not shown) of the etching bath 110, and the pump 118 connected to the bottom of the etching bath 110 is operated to supply a constant mixed etching solution from the etching solution supply unit 116. do.
식각액이 일정 액위만큼 채워지면 액정패널(100)의 식각공정이 시작되고, 이후. 식각조 내부의 온도가 상승하게 되면 온도센서(160)에 감지된 온도에 의해서 식각의 종료가 결정된다.When the etchant is filled by a certain level, the etching process of the liquid crystal panel 100 is started, and then. When the temperature inside the etch bath rises, the end of the etch is determined by the temperature sensed by the temperature sensor 160.
즉, 상기 식각과정은 식각용액과 상기 액정패널(100)의 실리콘 산화물(SiOx)이 반응하여 열을 내는 발열반응으로, 이 때 발생하는 열을 온도센서(160)가 감지한다.That is, the etching process is an exothermic reaction in which the etching solution reacts with silicon oxide (SiOx) of the liquid crystal panel 100 to generate heat, and the temperature sensor 160 detects heat generated at this time.
따라서, 액정패널의 각 기판의 두께, 기판의 개수에 따른 반응열을 산출하고, 식각조 내부의 온도가 산출된 일정 온도에 이르면 식각이 자동적으로 멈추게 됨으로써 액정패널 면을 일정한 두께로 식각한다.Therefore, the reaction heat is calculated according to the thickness of each substrate and the number of substrates of the liquid crystal panel, and when the temperature inside the etching bath reaches a predetermined temperature, the etching is automatically stopped to etch the surface of the liquid crystal panel to a predetermined thickness.
온도 설정은 다음식으로 결정하며, 최종온도가 되면 자동적으로 식각을 중단한다.The temperature setting is determined by the following equation, which automatically stops etching when the final temperature is reached.
Tt = Ti +(Kr ·N ·△t2) / mTt = Ti + (KrN- △ t2) / m
(Tt : 최종온도, Ti : 초기온도, Kr : 반응상수, N : 기판의 수, △t2 : 식각하고자 하는 두께)(Tt: final temperature, Ti: initial temperature, Kr: reaction constant, N: number of substrates, Δt2: thickness to be etched)
이와같은 방법으로, 총 1.4mm 두께의 기판을 0.3mm까지 식각할 수 있다.In this way, a total of 1.4 mm thick substrate can be etched down to 0.3 mm.
한편, 버블판(117)을 더 구비하여 식각조(110) 내부로 공급된 산소 또는 질소 가스를 기포화시킨다. 기포화된 가스는 식각용액과 유리기판의 반응으로 생긴 반응물질을 기판면으로부터 쉽게 제거하여 식각이 이루어지도록 한다.Meanwhile, the bubble plate 117 is further provided to bubble the oxygen or nitrogen gas supplied into the etching bath 110. The bubbled gas is easily removed from the substrate surface by the reaction material generated by the reaction of the etching solution and the glass substrate to be etched.
하지만, 상기와 같은 식각장비를 통하여 액정패널(100)을 식각할 때, 전술한 바와 같이 상기 TFT 기판 또는 CF 기판이 초기부터 스크래치 또는 찍힘이 존재하거나, 공정 중의 장비에 의해 기판에 스크래치가 존재하면, 스크래치의 깊이 방향 및 폭 방향으로 넓어지는 식각 프로파일(Profile)을 갖게 된다. 또한, 식각 공정시 기판 표면에 형성된 이물질 때문에 발생되는 식각속도 차이 또는 식각공정중에 발생되는 불순물로 인해 기판 표면에 국부적인 돌기가 형성될 수 있다.However, when the liquid crystal panel 100 is etched through the etching apparatus as described above, if the TFT substrate or the CF substrate is scratched or stamped from the beginning as described above, or if there is a scratch on the substrate by the equipment in the process, In addition, the substrate has an etch profile that extends in the depth direction and the width direction of the scratch. In addition, a local protrusion may be formed on the surface of the substrate due to an etching rate difference or an impurity generated during the etching process due to the foreign matter formed on the surface of the substrate during the etching process.
상기 기판 표면에 형성된 스크래치, 찍힘 및 돌기들은 도 9와 같이, 연마포(62)가 부착된 연마장치(50)의 회전에 의해 제거될 수 있다.Scratches, stamps, and protrusions formed on the surface of the substrate may be removed by rotation of the polishing apparatus 50 to which the polishing cloth 62 is attached, as shown in FIG. 9.
상기 연마장치(50)는 상기 액정패널(100)을 고정시킬 수 있는 지그(Jig)가 마련된 상 테이블(52)과, 연마포(62)가 부착된 하 테이블(60)과, 상기 상 테이블(52) 및 하 테이블(60) 사이에 구비된 연마분사기(70)를 포함하여 이루어진다.The polishing apparatus 50 includes an upper table 52 provided with a jig for fixing the liquid crystal panel 100, a lower table 60 to which an abrasive cloth 62 is attached, and the upper table ( 52) and the abrasive sprayer 70 provided between the lower table 60.
이와 같은 연마장치(50)를 이용하여 상기 액정패널(100)의 표면을 연마하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the process of polishing the surface of the liquid crystal panel 100 using such a polishing device 50 as follows.
먼저, 상기 상 테이블(52)의 내측면에 구비된 지그를 통하여 액정패널(100)을 부착한다. 이는 상/하방향으로의 동작이 가능한 실린더(Cylinder ; 80)를 이용하여 액정패널(100)을 상 테이블(52)에 부착할 수 있다.First, the liquid crystal panel 100 is attached through a jig provided on the inner surface of the upper table 52. The liquid crystal panel 100 may be attached to the upper table 52 by using a cylinder 80 capable of operating in up / down directions.
다음, 상기 실린더(80)를 하방향으로 이동하여 상 테이블(52)과 하 테이블(60)이 일정 갭(Gap)을 유지하도록 한다. 즉, 상 테이블(52)에 부착된 액정패널(100)이 하 테이블(60)상에 마련된 연마포(62)가 밀착되도록 한다. 상기 연마포(62)는 바둑판 형상으로 형성된다.Next, the cylinder 80 is moved downward so that the upper table 52 and the lower table 60 maintain a constant gap. That is, the liquid crystal panel 100 attached to the upper table 52 allows the polishing cloth 62 provided on the lower table 60 to be in close contact with each other. The polishing cloth 62 is formed in a checkerboard shape.
다음, 하 테이블(60)이 모터(Motor)에 의해 도 9에 도시된 화살표 방향, 즉 시계 방향으로 회전하면 상 테이블(52)이 상기 하 테이블(60)의 회전 방향의 반대방향으로 회전하게 된다. 이때, 상기 액정패널(100)에 약 360g/cm3의 압력이 가해지고, 상기 연마분사기(70)로부터 연마제가 하 테이블(62)상에 분사되면 촉매작용을 통하여 액정패널(100)이 연마되게 된다. 여기서, 공정 시간은 약 10분 ~ 15분간 연마공정을 수행하며, 상기 연마제는 산화물 또는 다이아몬드 분말을 이용한다. 여기서, 상기 산화물은 알루미늄 산화물 또는 세륨(Cerium) 산화물을 사용함이 바람직하다.Next, when the lower table 60 rotates in the direction of the arrow shown in FIG. 9 by the motor, that is, the clockwise direction, the upper table 52 rotates in the direction opposite to the rotation direction of the lower table 60. . At this time, a pressure of about 360 g / cm 3 is applied to the liquid crystal panel 100, and when the abrasive is sprayed on the lower table 62 from the abrasive sprayer 70, the liquid crystal panel 100 is polished through catalysis. do. Here, the process time is about 10 minutes to 15 minutes to perform the polishing process, the abrasive is using an oxide or diamond powder. Here, the oxide is preferably aluminum oxide or cerium (Cerium) oxide.
상기와 같은 연마공정이 수행되면, 액정패널(100)의 한 면이 약 10~40㎛가 연마되어 식각공정을 통하여 형성된 스크래치, 찍힘 현상 및 돌기들을 제거할 수 있다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, TFT 기판 및 CF 기판으로 이루어진 액정패널(100)의 외면이 상기 등방성의 식각공정에 의해 큰 폭의 스크래치, 찍힘(A') 및 돌기(도시되지 않음)들이 형성될 수 있지만, 상기와 같은 연마공정으로 액정패널 면이 평탄화되어 상기 식각공정으로 인한 상기 스크래치, 찍힘 및 돌기들을 제거함으로써 종래의 액정표시 화면에의 얼룩 현상을 억제할 수 있다.When the polishing process is performed as described above, one surface of the liquid crystal panel 100 may be polished to about 10 to 40 μm to remove scratches, scratches, and protrusions formed through the etching process. That is, as shown in Figure 10, the outer surface of the liquid crystal panel 100 consisting of a TFT substrate and a CF substrate is a large scratch, stamping (A ') and protrusions (not shown) by the isotropic etching process Although it may be formed, the surface of the liquid crystal panel may be flattened by the polishing process to remove the scratches, scratches, and protrusions caused by the etching process, thereby preventing staining on the conventional LCD screen.
또한, 상기 연마공정을 진행하고 난 다음에도 스크래치 및 찍힘이 존재할 수도 있지만, 상기 스크래치 및 찍힘은 액정표시 화면에 영향을 끼치지 않을 정도로 작다.In addition, scratches and dips may be present after the polishing process, but the scratches and dips are small enough not to affect the liquid crystal display screen.
상기 연마장치(50)는 전체로서 회전할 수도 있고, 연마포(62)만이 회전할 수도 있으며, 작업자가 직접 수동으로 핸들링 할 수도 있고, 자동 장비에 적용할 수도 있다. 자동 장비에 적용하는 것이 작업 안정성 및 효율성 면에서 바람직하다.The polishing apparatus 50 may be rotated as a whole, or only the polishing cloth 62 may be rotated, may be manually handled by an operator, or may be applied to automatic equipment. Application to automatic equipment is desirable in terms of work stability and efficiency.
상기 자동 장비에 적용할 경우는 기판을 고정시키고 자동 장비의 구동장치에 의해 상기 액정패널(100)과 연마장치(50)가 일직선이 되도록 연마장치가 이동되며 일정한 회전속도 및 상하 방향으로 이동하면서 스크래치 및 찍힘을 제거하게 된다.When applied to the automatic equipment, the substrate is fixed and the polishing apparatus is moved so that the liquid crystal panel 100 and the polishing apparatus 50 are in a straight line by the driving apparatus of the automatic equipment, and the scratches are moved in a constant rotational speed and vertical direction. And bleeding.
다음으로, 연마 공정이 완료된 액정패널(100)을 세정부로 이동하고, 상기 세정부에서 탈이온수를 고르게 뿌려 상기 액정패널의 면에 잔류한 식각용액 및 기판 에지면의 슬러지(Sludge)를 제거한다. 상기 세정부에서 이를 2사이클 정도 진행한 후 증류수의 건조를 위해 건조부로 이동한다.Next, the liquid crystal panel 100 of which the polishing process is completed is moved to the cleaning unit, and the deionized water is evenly sprayed from the cleaning unit to remove the etching solution remaining on the surface of the liquid crystal panel and sludge on the substrate edge. . After two cycles in the washing unit proceeds to the drying unit for drying the distilled water.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 액정패널을 절단, 가공(6S) 공정을 수행함으로써, 단위액정패널을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 7, a unit liquid crystal panel is formed by performing the cutting and processing 6S process of the liquid crystal panel.
이후, 상기와 같은 개개의 단위액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고, 상기 액정주입구를 봉지(7S)하여 액정층을 형성한다. 다음, 각 단위액정패널의 절단된 면을 연마한 다음, 단위액정패널의 외관 및 전기적 불량 검사(8S)를 진행함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다.Thereafter, the liquid crystal is injected into the individual liquid crystal panel as described above through the liquid crystal inlet, and the liquid crystal inlet is encapsulated (7S) to form a liquid crystal layer. Next, the cut surface of each unit liquid crystal panel is polished, and then a liquid crystal display device is manufactured by performing an external appearance and electrical defect inspection 8S of the unit liquid crystal panel.
상술한 실시예에서는 절단 공정을 하기 전의 액정패널을 박막화하는 공정을 진행하였지만, 상기 절단 공정을 거친 다수의 단위액정패널을 카세트에 담아 식각 및 연마하여 박막의 액정표시소자를 제조할 수도 있다.In the above-described embodiment, the liquid crystal panel before the cutting process is thinned, but the liquid crystal display device of the thin film may be manufactured by etching and polishing a plurality of unit liquid crystal panels subjected to the cutting process in a cassette.
또한, 상기 박막의 액정표시소자의 제조공정은 액정을 진공주입하는 방식을 기본으로 하여 설명하였지만, TFT 기판 또는 CF 기판상에 액정을 미리 적하한 다음, 상기 TFT 기판 및 CF 기판을 합착하는 액정적하방식에 적용하여 박막의 액정표시소자를 제조할 수도 있다.In addition, the manufacturing process of the liquid crystal display device of the thin film has been described on the basis of the method of vacuum injection of the liquid crystal, but after the liquid crystal is dropped on the TFT substrate or the CF substrate in advance, the liquid crystal dropping to bond the TFT substrate and the CF substrate The liquid crystal display device of the thin film may be manufactured by applying the method.
또한, 상기 식각공정은 식각공정을 수행한 후 액정층을 형성할 수 있지만, 상기 TFT 기판 및 CF 기판 사이에 액정층을 형성한 후에 행해질 수도 있다.Further, the etching process may form a liquid crystal layer after performing the etching process, but may also be performed after forming the liquid crystal layer between the TFT substrate and the CF substrate.
그 외에, TN 모드, 횡전계방식모드(In plane switching), 강유전성 모드(Ferroelectric Liquid Crystal : FLC), OCB 모드(Optically compensated Birefringence)등 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에 공지된 방식에 따라, 상기 액정패널은 변경 제조될 수도 있다.In addition, TN mode, In plane switching mode, Ferroelectric Liquid Crystal (FLC), OCB mode (Optically compensated Birefringence), such as known to those skilled in the art According to the method, the liquid crystal panel may be manufactured by modification.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
상술한 바와 같은 박막의 액정표시소자 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The liquid crystal display device manufacturing method of the thin film as described above has the following effects.
첫째, 액정패널 표면이 평탄하여 화면의 얼룩현상이 없게 된다.First, the surface of the liquid crystal panel is flat so that there is no stain on the screen.
둘째, 연마장치에 의한 간단한 방법에 의해 액정패널 표면에 형성된 스크래치 및 찍힘을 제거함으로써 수율이 향상되어 원가절감의 효과가 있다.Second, the yield is improved by removing scratches and chippings formed on the surface of the liquid crystal panel by a simple method using a polishing apparatus, thereby reducing the cost.
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