KR20030097145A - 액정표시패널의 제조장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스페이서를 균일하게 형성시킴과 아울러 공정시간을 줄일 수 있는 액정표시패널의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치는 스페이서 물질이 담긴 용기와, 다수의 노즐들이 우수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 스페이서 물질을 기판 상으로 분사하는 제1 노즐부와, 제1 노즐부와 소정 간격으로 이격되는 다수의 노즐들이 기수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 상기 제1 노즐부와 동시에 스페이서 물질을 기판 상으로 분사하는 제2 노즐부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시패널의 제조장치 및 방법{Apparatus and Method of Fabricating Liquid Crystal Display Panel}
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 스페이서를 균일하게 형성시킴과 아울러 공정시간을 줄일 수 있는 액정표시패널의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 액정표시장치(Liquid Crystal Display; 이하 "LCD"라 함)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상이 표시된다. 이를 위하여, LCD는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 기준전극, 즉 공통전극이 마련된다. 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 화소전극들 각각은 스위칭소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)에 접속된다. 화소전극은 TFT를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀이 구동된다. 이러한 LCD는 브라운관에 비하여 소형화가 가능하며, 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)와 노트북 컴퓨터(Note Book Computer)는 물론, 복사기 등의 사무자동화기기, 휴대전화기나 호출기 등의 휴대기기까지 광범위하게 이용되고 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시패널은 상부기판(11) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(32)와 칼라필터(30), 공통전극(28) 및 배향막(34)으로 구성되는 상판과, 하부기판(1) 상에 형성된 TFT와 화소전극(22) 및 배향막(24)으로 구성되는 하판과, 상판과 하판 사이에 형성된 스페이서(26)와, 상판 및 하판과 스페이서(26)에 의해 마련된 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.
블랙매트릭스(32)는 불투명수지와 크롬과 같은 불투명한 금속을 상부기판(11) 상에 코팅 또는 증착하고 패터닝함으로써 형성된다. 이 블랙매트릭스(32)는 상부기판(11) 상에 매트릭스 형태로 형성되어 상부기판(11)의 표면을 칼라필터(30)들이 형성되어질 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 한다.
칼라필터(30)는 블랙 매트릭스(32)에 의해 나누어진 셀영역들에 위치하게 된다. 칼라필터(30)는 블랙매트릭스(32)가 형성된 상부기판(11)의 전면에 백색광원을 흡수하여 특정파장(적색, 녹색, 또는 청색)의 광만을 투과시키는 물질을 도포한 후 패터닝함으로써 형성된다.
공통전극(28)에는 공통전압이 공급되며 투명전도막을 증착함으로써 형성된다.
배향막(34)은 공통전극(28) 상에 폴리이미드를 전면 도포한 후, 러빙공정을 수행하여 프리틸트 각을 가지도록 배향처리한다.
하판에서 TFT는 게이트라인과 연결된 게이트전극(6), 게이트절연막(12), 활성층(14) 및 오믹접촉층(16), 소스 및 드레인전극(8, 10)이 순차적으로 적층되어 구성된다. 이때, 게이트전극(6)은 게이트라인(GL)과 연결되며, 소스전극(8)은 데이터라인(DL)과 연결된다. 드레인전극(10)은 TFT를 보호하기 위한 보호층(18)에 형성된 컨택홀(20)을 통해 화소전극(22)과 접촉된다.
스페이서(26)는 상기와 같은 구성을 가지는 상판과 하판 사이의 갭을 유지시키는 역할을 한다. 스페이서(26)는 도 2에 도시된 바와 같은 스페이서 산포기에 의해 상판 또는 하판 상에 산포된다.
도 2를 참조하면, 스페이서 산포기는 챔버(38)와, 챔버(38) 상부에 설치되어 외부 전송관을 통해 유입되는 스페이서(26)를 산포하는 스페이서 노즐부(40)를 구비한다.
챔버(38) 내의 하부에는 스테이지(46)가 설치되며, 이 스테이지(46) 상에 LCD의 상판 또는 하판이 위치하게 된다.
스페이서 노즐부(40)는 도시되지 않은 스페이서 공급부로부터 스페이서(26)를 공급받아 앞에서 서술된 바와 같은 구성을 가지도록 선행 공정을 마친 상판 또는 하판(44) 상으로 스페이서(26)를 산포시킨다. 이때, 스페이서(26)는 상판 또는 하판(44) 상에 균일한 밀도로 산포될 수 있도록 동일한 극성을 가지는 (+) 또는 (-) 전하를 띠게 된다. 동일한 극성을 가지는 스페이서(26)는 서로 밀어내는 척력을 가지게 되므로 뭉침없이 기판 상에 고르게 분포된다.
선행 공정을 마친 상판 또는 하판(44)은 챔버(38) 내의 스테이지(46) 상에 안착된다. 이후, 에이징공정을 수행하여 챔버 내부(42)를 스페이서(26)의 극성과 동일한 전하를 가지게끔 대전시킨다. 챔버 내부(42)를 스페이서(26)가 가지는 극성과 동일한 극성을 가지도록 적절한 대전량을 유지시킴에 따라 스페이서(26) 산포시 스페이서(26)의 밀도가 균일하게 된다. 즉, 에이징공정은 챔버 내부(42)에 전하들을 생성하여 스페이서(26)의 분포 밀도를 균일하게 하는데 도움을 주게 된다.
그러나, 현재 에이징(Aging) 공정에서 챔버 내부(42)의 대전량 정도를 모니터링(monitoring)할 방법이 없다. 이는 에이징공정을 어느 정도로 실시해야 하는지의 척도가 없다는 것으로 에이징공정 중에 대전량 정도를 확인하는 것이 아니라 스페이서(26)를 산포한 후 기판 상에 분포된 스페이서(26)로서 확인된다. 에이징공정시 챔버 내부(42)의 대전량이 적게 형성되는 경우 스페이서(26)가 기판 상에 산포되면서 뭉치게 되어 산포 밀도가 불균일해짐과 아울러 셀갭이 불균일해진다. 이에 따라, 액정표시면에서 얼룩이 발생하게 된다. 또는 기판 상에 산포되어야할 스페이서(26)가 챔버(38) 내벽에 붙게 됨으로써 스페이서(26)가 기판 상에 덜 분포되어 다시 산포공정을 거치게 됨에 따라 공정시간이 길어지게 될 뿐만 아니라 공정이 번거롭고 복잡해지게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 스페이서를 균일하게 형성시킴과 아울러 공정시간을 줄일 수 있는 액정표시패널의 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 액정표시패널을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 액정표시패널에 스페이서 산포방법을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시패널의 제조장치를 나타내는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 액정표시패널의 제조방법을 나타내는 사시도.
도 5는 도 3에 도시된 액정표시패널의 제조방법을 나타내는 평면도.
도 6은 도 4에 도시된 노즐의 동작원리를 나타내는 도면.
도 7은 하판 상에 스페이서를 분사시키는 본 발명의 제조방법을 나타내는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 하부기판 6 : 게이트전극
8 : 소스전극10 : 드레인전극
12 : 게이트절연막14 : 활성층
16 : 오믹접촉층18 : 보호층
20 : 접촉홀22 : 화소전극
24, 34 : 배향막26, 58 : 스페이서
28 : 공통전극30 : 컬러필터
32, 52 : 블랙매트릭스38 : 챔버
56 : 잉크젯
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치는 스페이서 물질이 담긴 용기와, 다수의 노즐들이 우수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 스페이서 물질을 기판 상으로 분사하는 제1 노즐부와, 제1 노즐부와 소정 간격으로 이격되는 다수의 노즐들이 기수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 상기 제1 노즐부와 동시에 스페이서 물질을 기판 상으로 분사하는 제2 노즐부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조방법은 우수번째 비표시영역라인에 대응되는 다수의 노즐로 구성된 제1 노즐부를 일렬로 정렬하는 단계와, 제1 노즐부와 인접한 열에 배치됨과 아울러 기수번째 비표시영역라인에 대응되는 다수의 노즐들로 구성된 제2 노즐부를 일렬로 정렬하는 단계와, 제1 및 제2 노즐부를 액정표시패널의 소정 높이까지 하강시키는 단계와, 제1 및 제2 노즐부를 통해 액정표시패널의 비표시영역 상에 스페이서를 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 노즐부에서 스페이서를 분사시키면서 동시에 액정표시패널이 소정방향으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 비표시영역은 상기 액정표시패널 상판의 블랙매트릭스 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 비표시영역은 액정표시패널 하판의 게이트라인 및 데이터라인 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 스페이서를 소성하여 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 노즐부는 상기 액정표시패널과 100㎛ 떨어진 위치에서 하강하여 액정표시패널의 10㎛ 떨어진 위치에서 스페이서를 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치는 스페이서 물질이 담긴 도시되지 않은 용기와, 상기 스페이서 물질을 액정패널의 상판(50) 상으로 분사시킴과 아울러 블랙매트릭스의 우수번째 열에 대응되게끔 정렬된 제1 노즐부(56a)와, 블랙매트릭스의 기수번째 열에 대응되게끔 정렬된 제2 노즐부(56b)로 구성되는 잉크젯(56)을 구비한다.
상판(50)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 기판 상에 각 셀영역을 나누어주는 블랙매트릭스영역(52)과, 블랙매트릭스(52)에 의해 분리된 셀영역에 형성되는 칼라필터 형성영역(54)으로 나뉘어진다.
블랙매트릭스(52)는 불투명수지와 크롬과 같은 불투명한 금속을 기판 상에코팅하고 패터닝함으로써 형성된다. 이 블랙매트릭스(52)는 기판 상에 매트릭스 형태로 형성되어 칼라필터들(54)이 형성될 다수의 셀영역들로 나눔과 아울러 인접 셀간의 광간섭을 방지하는 역할을 한다.
칼라필터(54)는 블랙매트릭스(52)에 의해 나누어진 셀영역들에 위치하게 된다. 칼라필터(54)는 블랙매트릭스(52)가 형성된 기판의 전면에 백색광원을 흡수하여 특정파장(적색, 녹색, 또는 청색)의 광만을 투과시키는 물질을 도포한 후 패터닝함으로써 형성된다.
칼라필터(54) 상에 도시되지 않은 공통전극과 배향막이 순차적으로 형성된다.
이러한 상판(50)의 블랙매트릭스(52) 교차부에 대응되어 잉크젯(56)의 제1 및 제2 노즐부(56a, 56b)가 정렬된다.
제1 노즐부(56a)는 다수의 노즐이 일렬로 정렬된 구성을 가지며, 우수번째 열의 블랙매트릭스(52)에 대응되어 배치된다.
제2 노즐부(56b)는 다수의 노즐들이 일렬로 정렬되며, 제1 노즐부(56a)와 인접한 기수번째 열의 매트릭스(52)에 대응되어 배치된다. 다시 말하면, 제2 노즐부(56b)는 제1 노즐부(56a)와 바로 인접하여 위치하며 제2 노즐부(56b)의 노즐들은 제1 노즐부(56a)의 노즐들과 번갈아 배치된다.
이때, 상기 제1 및 제2 노즐부(56a, 56b) 사이의 간격은 한 화소셀 간격으로 형성되며, 노즐들이 매트릭스(52) 상에 형성된다.
이렇게 2열로 정렬된 다수의 노즐들은 도 6에 도시된 바와 같은 동작으로 스페이서 물질(58)을 도팅(dotting)한다.
잉크젯의 노즐부(56a, 56b)의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
잉크젯(56)의 제1 및 제2 노즐부(56a, 56b)의 노즐들은 상판(50)과 약 100㎛ 정도 떨어지 위치에 위치하게 된다. 여기서, 상판(50)은 롤러 타입(Roller Type)의 반송장치에 의해 일정 방향으로 진행하며 이 상판(50)의 진행에 따라, 스페이서(58)가 형성되어야 할 위치인 블랙매트릭스(52) 영역에 대응하여 제1 및 제2 노즐부(56a, 56b)의 노즐들이 상판(50) 상으로 하강한다. 하강한 다수의 노즐들은 상판(50)과 약 10㎛ 떨어진 위치에서 스페이서(58)를 기판(50) 상에 분사한다. 이처럼 기판(50) 상에 스페이서(58)를 소정 위치에 분사한 후, 제1 및 제2 노즐부(56a, 56b)는 상승하였다가 하강하여 스페이서(58)를 분사하는 과정을 반복하게 된다. 이후, 소성과정을 통하여 스페이서(58)를 경화시킨다. 상기와 같은 방법으로 스페이서(58)를 일정한 간격을 가지게끔 일정 위치에 형성시키게 된다.
인접한 두 열로 정렬된 제1 노즐부(56a)와 제2 노즐부(56b)를 통해 동시에 스페이서(58)가 도팅되므로 기존의 스페이서 산포기에 비하여 본 발명에 따른 액정패널 제조장치는 공정시간을 단축할 수 있게 된다.
상기 잉크젯(56)은 상판(50)에 형성될 수도 있지만, 하판(60) 상에 형성될 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 잉크젯(56)의 제1 노즐부(56a)는 하판의 게이트라인 또는 데이터라인 중 어느 하나의 우수번째 라인에 대응되어 형성되며, 제2 노즐부(56b)는 제1 노즐부(56a)와 인접한 열에 형성됨과 아울러 게이트라인 또는 데이터라인 중 어느 하나의 기수번째 라인에 대응되어 형성된다. 잉크젯(56)의노즐부(56a, 56b)를 통해 스페이서(58)를 일정간격으로 도팅함으로써 스페이서(58)의 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 종래와 대비하여 불균일하게 산포됨으로써 불필요한 스페이서(58)의 낭비를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치에서는 공정시간을 단축시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치 및 방법은 인접한 2열로 다수의 노즐들이 정렬됨과 아울러 각 열에 정렬된 노들즐이 서로 엇갈리도록 배치된 잉크젯을 구비한다. 이러한 잉크젯을 상판의 블랙매트릭스 혹은 하판의 라인들 상에 정렬하여 스페이서 물질을 분사시킨다. 상기 소정간격을 가지는 2열의 노즐부를 가짐으로써 상판 또는 하판 상에 일정간격을 가지게끔 스페이서를 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치 및 방법은 균일하게 스페이서를 형성할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 액정표시패널의 제조장치 및 방법은 종래와 대비하여 분균일한 스페이서 산포를 줄일 수 있으므로 스페이서 재료의 낭비를 방지함과 아울러 공정시간을 단축할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 스페이서 물질이 담긴 용기와,
    다수의 노즐들이 우수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 상기 스페이서 물질을 기판 상으로 분사하는 제1 노즐부와,
    상기 제1 노즐부와 소정 간격으로 이격되는 다수의 노즐들이 기수번째 비표시영역라인에 대응되어 일렬로 정렬되어 상기 제1 노즐부와 동시에 상기 스페이서 물질을 상기 기판 상으로 분사하는 제2 노즐부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표시영역은 상기 액정표시패널 상판의 블랙매트릭스 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표시영역은 상기 액정표시패널 하판의 게이트라인 및 데이터라인 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조장치.
  4. 우수번째 비표시영역라인에 대응되는 다수의 노즐로 구성된 제1 노즐부를 일렬로 정렬하는 단계와,
    상기 제1 노즐부와 인접한 열에 배치됨과 아울러 기수번째 비표시영역라인에 대응되는 다수의 노즐들로 구성된 제2 노즐부를 일렬로 정렬하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 노즐부를 상기 액정표시패널의 소정 높이까지 하강시키는 단계와,
    상기 제1 및 제2 노즐부를 통해 상기 액정표시패널의 비표시영역 상에 스페이서를 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 노즐부에서 상기 스페이서를 분사시키면서 동시에 액정표시패널이 소정방향으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 비표시영역은 상기 액정표시패널 상판의 블랙매트릭스 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 비표시영역은 상기 액정표시패널 하판의 게이트라인 및 데이터라인 영역인 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 스페이서를 소성하여 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 노즐부는 상기 액정표시패널과 100㎛ 떨어진 위치에서 하강하여 상기 액정표시패널의 10㎛ 떨어진 위치에서 상기 스페이서를 분사하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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