KR20050024211A

KR20050024211A - 디스플레이 장치를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20050024211A
Application number: KR1020040069414A
Authority: KR
Inventors: 가와따야스시; 무라야마아끼오
Original assignee: 도시바 마쯔시따 디스플레이 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2005-03-10
Also published as: CN1637480B; CN1637480A; JP2005077945A; US7289185B2; US20050046783A1; TWI263076B; TW200530661A

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법은 마더 기판 상에 소정 개수의 셀을 형성하는 셀 형성 단계(ST11)와, 소정 연마액의 사용으로써 마더 기판의 외부 표면을 화학적으로 연마하는 제1 연마 단계(ST12)와, 소정 개수보다 적은 셀을 포함하도록 화학적으로 연마된 마더 기판을 분할하는 분할 단계(ST14)와, 고형 연마제의 사용으로써 분할된 마더 기판의 외부 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계(ST17)를 포함한다.

Description

디스플레이 장치를 제조하는 방법 {METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 일반적으로 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 기판의 두께를 감소시킬 수 있는 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이 장치에 의해 대표되는 평판 디스플레이 장치가 가벼운 중량, 작은 두께 및 낮은 전력 소비 등의 특징 덕분에 예컨대 OA 장치, 정보 단말기, 시계 및 TV의 다양한 분야에서 사용된다. 특히, 높은 반응도 때문에, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하는 액정 디스플레이 장치가 대량의 정보를 디스플레이할 수 있는 이동 단말기, 컴퓨터 등의 모니터로서 널리 사용된다.

근년에, 성능뿐만 아니라 디자인 및 휴대성의 관점으로부터 이동 전화 및 PDA(개인 휴대 정보 단말기) 등의 이동 정보 단말기를 위해 더욱 얇고 더욱 가벼운 디스플레이 장치의 출현에 대한 요구의 증가가 있었다. 예컨대, 더욱 얇은 구조를 가질 수 있는 액정 장치가 제안된다(일본 특허 출원 공개 제5-61011호 참조).

그러나, 박판 유리 기판을 채용하는 액정 디스플레이 장치 등의 디스플레이 장치의 수율은 박판 유리 기판을 형성하는 조립 단계에서의 취급의 어려움으로 인해 또는 박판 유리 기판 자체의 취약성으로 인해 상당히 악화된다.

박판 유리 기판의 조립에서, 화학적 연마 방법이 낮은 비용 그리고 단위 시간당 큰 연마량 등의 장점을 갖는다. 그러나, 화학적 연마 방법은 연마된 표면에서의 두께의 큰 불균일성 그리고 원하는 균일한 두께를 갖는 기판을 얻는 어려움 등의 문제점을 갖는다.

본 발명의 전술된 문제점을 극복하기 위해 고안되었고, 본 발명의 목적은 수율의 감소를 유발시키지 않고 낮은 비용으로, 짧은 시간 내에 그리고 높은 정확도로써 원하는 두께를 갖는 기판을 얻는 것을 가능하게 할 수 있는 디스플레이 장치를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일태양에 따르면, 디스플레이 장치를 제조하는 방법에 있어서, 마더 기판 상에 소정 개수의 셀을 형성하는 셀 형성 단계와, 소정 연마액의 사용으로써 마더 기판의 외부 표면을 화학적으로 연마하는 제1 연마 단계와, 소정 개수보다 적은 셀을 포함하도록 화학적으로 연마된 마더 기판을 분할하는 분할 단계와, 고형 연마제의 사용으로써 분할된 마더 기판의 외부 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

본 발명의 추가의 목적 및 장점은 후술된 설명에 기재되고, 부분적으로 이러한 설명으로부터 분명해지거나, 본 발명의 실시에 의해 습득될 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점은 후술된 실시예 및 조합예에 의해 구현되고 얻어질 수 있다.

명세서 내에 수록되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 양호한 실시예를 도시하고, 전술된 일반적 설명 그리고 전술된 양호한 실시예의 상세한 설명과 더불어 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

이제, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법이 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예에서, 액정 디스플레이 장치가 디스플레이 장치의 일예로서 설명된다. 또한, 본 발명은 자체 발광 요소를 포함하는 유기 EL(전계 발광) 디스플레이 장치 등의 자체 발광 디스플레이 장치에도 적용 가능하다.

도1에 도시된 바와 같이, 액정 디스플레이 장치(1)는 액정 디스플레이 패널(100)을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(100)은 어레이 기판(200), 카운터 기판(400) 그리고 어레이 기판(200)과 카운터 기판(400) 사이에 개재되는 액정층(300)을 포함한다. 액정 디스플레이 패널(100)은 화상을 디스플레이하는 유효 디스플레이 섹션(102)을 포함한다. 어레이 기판(200) 및 카운터 기판(400)은 액정층(300)을 보유하도록 소정 간극을 갖는 밀봉 부재(104)에 의해 결합된다. 유효 디스플레이 섹션(102)은 액정 디스플레이 패널(100) 내의 밀봉 부재(104)에 의해 둘러싸인 영역 내에 형성된다. 유효 디스플레이 섹션(102)은 매트릭스 내에 배열되는 복수개의 디스플레이 화소(PX)를 포함하도록 구성된다.

어레이 기판(200)은 0.2 ㎜ 이하(본 실시예에서는 0.1 ㎜)의 두께를 갖는 유리 기판(201)을 사용하여 형성된다. 유효 디스플레이 섹션(102)에서, 어레이 기판(200)은 복수개의 신호선(X), 복수개의 주사선(Y), 각각의 디스플레이 화소(PX) 내에 배치되는 스위치 요소(211) 그리고 관련된 스위치(211)에 연결되는 화소 전극(213)을 제1 주요 표면(내부 표면) 상에 포함한다. 신호선(X) 및 주사선(Y)은 서로 교차하도록 매트릭스 내에 배열된다. 각각의 스위치(211)는 관련된 신호선(X) 및 주사선(Y) 사이의 교차부 부근에 배치되는 예컨대 박막 트랜지스터로 형성된다. 화소 전극(213)은 소정의 광반사율 및 광투과율을 갖는 금속 재료로 형성된다.

카운터 기판(400)은 0.2 ㎜ 이하(본 실시예에서는 0.1 ㎜)의 두께를 갖는 유리 기판(401)을 사용하여 형성된다. 유효 디스플레이 섹션(102)에서, 카운터 기판(400)은 모든 디스플레이 화소(PX)에 공통인 공통 전극(411)을 제1 주요 표면(내부 표면) 상에 포함한다. 공통 전극(411)은 소정의 광투과율을 갖는 금속 재료로 형성된다.

유효 디스플레이 섹션(102)의 주연부에 위치되는 구동 회로 섹션(110)은 주사선(Y)에 연결되는 주사선 구동 회로 섹션(251)의 적어도 일부 그리고 신호선(X)에 연결되는 신호선 구동 회로 섹션(261)을 포함한다.

전술된 박판 기판을 사용하는 디스플레이 장치는 각각의 기판을 박형화하는 제1 박형화 단계 그리고 제1 박형화 단계에서 박형화되는 기판을 추가로 박형화하는 제2 박형화 단계를 통해 제조된다.

구체적으로, 제1 박형화 단계는 기판이 원하는 두께에 근접한 두께를 갖도록 비교적 큰 연마량으로써 후판 기판을 연마하는 단계이다. 제1 박형화 단계는 화학적 연마 공정을 채택한다. 화학적 연마 공정은 이러한 관계에서 유리 기판의 표면부(외부 표면부)가 소정 연마액 예컨대 플루오르화수소산 등의 강산 용액 또는 강알칼리 용액을 사용하여 물 유리로 변화되는 연마 단계이다. 물 유리는 기판의 표면으로부터 제거된다.

이러한 소위 화학적 연마 공정("화학적" 식각으로도 불림)은 비교적 낮은 비용으로 수행될 수 있고 기계적 처리에 의해 유리 기판을 연마하는 공정에 비해 단위 시간당 큰 연마량을 제공할 수 있다. 그러나, 화학적 연마 공정은 일종의 거친 연마이다. 화학적 연마 공정에 의해 기판의 두께를 정확하게 제어하기 어렵다.

이와 같이, 화학적 연마 공정에 의해 원하는 수치까지 기판의 두께를 감소시키기 어렵다. 박형화될 기판의 원하는 최종의 두께가 예컨대 0.2 ㎜로 설정되는 경우에, 화학적 연마에 의해 예컨대 약 0.3 ㎜의 두께까지 기판을 연마하는 것이 수율 및 대량 생산의 관점에서 바람직하다.

반면에, 화학적 연마 공정에 후속하는 제2 박형화 단계는 대략 원하는 두께를 갖는 기판이 비교적 작은 연마량으로써 원하는 두께를 정확하게 갖도록 연마되는 연마 단계이다. 기판은 높은 정확도로써 가공될 필요가 있으므로, 제2 박형화 단계는 바람직하게는 기계적 연마 공정을 채택한다. 기계적 연마 공정은 절삭, 래핑 그리고 알루미나(Al₂O₃) 입자 또는 세륨 산화물 입자 등의 고형 연마제의 사용으로써의 연마를 포함한다.

화학적 연마 공정에 의해 유리 기판을 연마하는 공정에 비해, 이러한 소위 기계적 연마 공정은 단위 시간당 작은 연마량을 제공하지만, 기판의 두께를 정확하게 제어할 수 있다. 박형화될 기판의 원하는 최종의 두께가 예컨대 0.2 ㎜로 설정되는 경우에, 기판이 전술된 화학적 연마에 의해 약 0.3 ㎜의 두께까지 이미 연마되면, 기계적 연마 공정의 연마량은 기판당 약 0.1 ㎜이다. 그러므로, 원하는 두께를 갖는 기판은 바람직하게는 수율 및 대량 생산을 악화시키지 않고 높은 정확도로써 얻어질 수 있다.

박판 기판을 제조하는 전술된 방법은 제1 박형화 단계에서의 화학적 연마에 의해 연마되는 기판의 두께를 측정하는 측정 단계를 추가로 포함한다. 측정 단계에서 측정되는 기판의 두께에 기초하여, 기계적 연마에 대한 연마량이 기계적 연마를 수행하는 제2 박형화 단계에서 설정된다. 더욱 구체적으로, 기판의 두께의 불균일성(연마량에서의 에러)이 예컨대 화학적 연마 공정에서의 연마 조건의 차이로 인해 발생되더라도, 측정 단계에서 측정되는 기판 상의 복수개의 위치에서의 두께에 기초하여 기계적 연마 공정에서의 적절한 연마량을 계산하는 것이 가능하다. 원하는 두께를 갖는 기판은 이렇게 설정된 연마량에 기초하여 전술된 기계적 연마 공정을 수행함으로써 높은 정확도로써 얻어질 수 있다.

수율 및 품질의 관점으로부터, 다음의 관계식을 충족시키는 것이 바람직하다.

(b ± α) - a ≥ 0.1 ㎜

여기에서, a는 기계적 연마 공정에서 최종적으로 얻어지는 기판의 두께(기판의 원하는 두께)이고, b ± α는 화학적 연마 공정에서 연마되는 기판의 두께이다.

수치(α)는 기판의 평균 두께에 대한 외부 표면(연마된 표면) 상의 두께의 불균일성의 최대 수치에 대응한다. 각각의 한 쌍의 기판의 외부 표면이 연마될 때, 액정 디스플레이 장치의 경우에서와 같이, 수치(α)는 각각의 한 쌍의 기판의 평균 두께에 대한 외부 표면(연마된 표면) 상의 두께의 불균일성의 최대 수치에 대응한다.

요컨대, [(b ± α) - a]에 의해 결정되는 기계적 연마 공정에서의 연마량이 기판당 적어도 0.1 ㎜ 이상이면, 기판의 최종의 타겟 두께(a)는 기계적 연마 공정을 위한 조건을 설정함으로써 구현될 수 있다. 반면에, 연마량{[(b ± α) - a]}이 기판당 0.1 ㎜보다 작으면, 기계적 연마 공정을 위한 조건을 설정하기 매우 어렵고, 대량 생산 및 수율이 악화될 수 있는 우려가 있다. 기계적 연마 공정에 의한 생산성 및 수율을 고려하면, 수치(α)가 [(b ± α) - a] 이하로 설정되는 것이 특히 바람직하다.

액정 디스플레이 장치를 제조하는 전술된 방법에서, 제2 박형화 단계에서의 기계적 연마 공정은 제1 연마제를 사용하는 제1 단계 그리고 제1 단계에 후속하여 수행되고 제1 연마제로부터 상이한 제2 연마제를 사용하는 제2 단계를 포함할 수 있다. 제1 단계에서, 소위 래핑 공정이 비교적 큰 입자 크기를 갖는 제1 연마제를 사용하여 수행된다. 후속하는 제2 단계에서, 연마 공정이 비교적 작은 입자 크기를 갖는(즉, 제1 연마제보다 작은 입자 크기를 갖는) 제2 연마제를 사용하여 수행된다. 이와 같이, 원하는 두께를 갖는 기판은 높은 정밀도로써 얻어질 수 있고, 기판 표면의 경면 마무리가 수행될 수 있다. 더욱이, 기판을 통과하는 광의 투과율의 감소를 억제하고 바람직하지 못한 난반사를 방지하는 것이 가능하다.

액정 디스플레이 장치를 제조하는 전술된 방법이 적어도 유효 디스플레이 섹션(102)을 밀봉하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 복수개의 디스플레이 화소(PX)가 유효 디스플레이 섹션(102)과 관련하여 형성된 후, 유효 디스플레이 섹션(102)은 밀봉된다. 이와 같이, 후속의 제1 박형화 단계에서의 화학적 연마에서 사용되는 연마제 그리고 제2 박형화 단계에서의 기계적 연마에서 사용되는 연마제는 디스플레이 화소(PX) 내로 진입하는 것이 방지된다. 그러므로, 유효 디스플레이 섹션(102) 상에서의 결함 디스플레이의 발생을 방지하는 것이 가능하다.

대형 마더 기판을 사용하여 디스플레이 장치를 제조하는 방법은 마더 기판의 제1 주요 표면(내부 표면) 상에 소정 개수의 셀을 형성하는 셀 형성 단계와, 소정 연마액 내에 제2 주요 표면을 침지시킴으로써 마더 기판의 제2 주요 표면(외부 표면)을 화학적으로 연마하는 제1 연마 단계와, 전술된 소정 개수보다 적은 셀을 포함하도록 화학적으로 연마된 마더 기판을 분할하는 분할 단계와, 소정 연마제의 사용으로써 제2 주요 표면에 대응하는 분할된 마더 기판의 주요 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계를 포함한다.

셀 형성 단계는 매트릭스 내에 배열되는 복수개의 디스플레이 화소(PX)를 포함하는 각각의 셀에 대해 유효 디스플레이 섹션(102)을 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 방법에서의 제1 연마 단계는 전술된 제1 박형화 단계에 대응한다. 나아가, 제2 연마 단계는 전술된 제2 박형화 단계에 대응한다.

전술된 분할 단계에서의 분할의 단위는 여러 모드로부터 선택 가능하다. 예컨대, 마더 기판은 셀의 단위로 또는 복수개의 셀이 일방향으로 배열되는 스트라이프형 세그먼트의 단위로 분할될 수 있다.

제1 연마 단계에 후속하는 조립 단계에서, 매우 작은 두께(예컨대, 0.3 ㎜ 이하)를 갖는 기판이 자체의 중량으로 인해 용이하게 휘거나 굽혀지는 경향이 있다. 특히, 마더 기판의 형태인 기판에 제2 연마 단계에서의 기계적 연마 공정이 적용될 때, 기판으로의 손상 등의 결함이 용이하게 발생되는 경향이 있다.

분할 단계에서, 제1 연마 단계에서 박형화되는 마더 기판이 개별 셀 또는 복수개의 셀을 각각 포함하는 세그먼트로 분할되면, 마더 기판의 중량은 분할(즉, 감소)된다. 이와 같이, 기판의 휨 또는 굽힘이 억제되고, 조립 단계에서의 기판의 취급은 더욱 용이해진다. 크랙 또는 치핑 등의 결함이 단일 셀 내에서 발생되더라도, 이러한 결합은 셀 자체 또는 세그먼트에 제한된다. 전체로서의 마더 기판이 취급되는 경우와 달리, 이러한 결합은 전체의 기판에 영향을 주지 않는다. 그러므로, 마더 기판의 분할은 수율의 관점에서 매우 바람직하다.

특히, 박판 기판을 사용하여 액정 디스플레이 장치를 제조하는 방법은 소정 간극으로써 화소 전극(213) 및 공통 전극(411)을 갖는 2개의 기판을 결합하는 단계를 포함하는 셀 형성 단계와, 소정 연마액 내에 한 쌍의 결합된 기판의 외부 표면을 화학적으로 침지시키는 제1 연마 단계와, 화학적으로 연마된 한 쌍의 기판 사이에 액정 성분(300)을 주입하는 주입 단계와, 주입된 액정 성분을 밀봉하는 밀봉 단계와, 소정 연마제로써 액정 성분이 밀봉되는 한 쌍의 기판의 외부 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계를 포함한다.

이러한 액정 디스플레이 장치에서, 액정층(300)은 주입 및 밀봉 단계를 통해 형성된다. 즉, 주입 단계에서, 셀 형성 단계에서 형성되는 빈 셀에 화학적 연마가 적용된 후, 액정 성분은 빈 셀 내에 즉 어레이 기판(200)과 카운터 기판(400) 사이의 간극 내에 주입된다. 밀봉 단계에서, 액정 성분은 에폭시 수지 등의 수지 재료를 사용하여 셀 내에 밀봉된다. 제2 연마 단계에서의 기계적 연마 공정에서, 셀 내로의 연마액 또는 연마제의 진입이 방지될 수 있고, 디스플레이 결합의 발생이 방지될 수 있다.

대형 마더 기판을 사용하여 액정 디스플레이 장치를 제조하는 방법은 한 쌍의 마더 기판을 사용하여 소정 개수의 셀을 형성하는 셀 형성 단계와, 소정 연마액 내에 외부 표면을 침지시킴으로써 마더 기판의 외부 표면을 화학적으로 연마하는 제1 연마 단계와, 전술된 소정 개수보다 적은 셀을 포함하도록 화학적으로 연마된 마더 기판을 분할하는 분할 단계와, 각각의 분할된 셀 내에 액정 성분을 주입하는 주입 단계와, 소정 연마제의 사용으로써 마더 기판의 제2 주요 표면에 대응하는 분할된 마더 기판의 주요 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계를 포함한다.

셀 형성 단계는 매트릭스 내에 배열되는 복수개의 디스플레이 화소(PX)를 포함하는 각각의 셀을 위한 유효 디스플레이 섹션(102)을 형성하는 단계와, 소정 간극으로써 유효 디스플레이 섹션(102) 내에 화소 전극(213) 및 공통 전극(411)을 갖는 한 쌍의 마더 기판을 결합하는 단계를 포함한다. 한 쌍의 마더 기판을 결합하는 단계는 각각의 셀의 외주연을 따라 제1 밀봉 부재(104)를 배치하는 제1 밀봉 단계와, 마더 기판 상에 복수개의 셀을 둘러싸도록 제2 밀봉 부재를 배치하는 제2 밀봉 단계를 포함한다.

전술된 바와 같이, 2개의 대향된 마더 기판을 결합하는 밀봉 구조는 바람직하게는 각각의 복수개의 유효 디스플레이 섹션(102)을 둘러싸고 각각의 셀 내에 액정 성분을 주입하는 주입 포트를 고정하는 주요 밀봉부와, 화학적 연마 공정에서 사용되는 연마액 그리고 기계적 연마 공정에서 사용되는 연마제 및 연마액이 각각의 셀 내로 진입하는 것을 방지하기 위해 마더 기판의 외부 모서리를 따라 제공되는 폐쇄된 환형 임시 밀봉부를 포함하는 이중 구조로 형성되어야 한다.

한 쌍의 마더 기판의 외주연을 따라 형성되는 간극은 예컨대 화학적 연마 공정을 위한 연마액의 유동에 영향을 주고, 연마에서 불균일성을 유발시키는 경향이 있다. 이와 같이, 임시 밀봉부는 이러한 간극을 형성하지 않도록 마더 기판의 모서리부에 배치된다. 추가로, 임시 밀봉부는 기판의 모서리부와 중첩될 정도로 충분한 폭을 가질 필요가 있다. 또한, 강도의 관점으로부터, 밀봉의 폭은 바람직하게는 1 ㎜ 이상으로 설정되어야 한다.

전술된 이유 때문에, 화학적 연마 공정에 의해 박형화된 대형 마더 기판은 바람직하게는 분할되어야 한다. 분할 단계에서, 마더 기판이 스트립형 세그먼트로 분할되면, 액정 주입 포트가 분할된 단부면을 따라 노출되는 것이 바람직하다.

전술된 화학적 연마 공정에서, 기판의 두께가 기판 표면 상의 결함 또는 오염으로 인해 국부적으로 변화되는 경향이 있다는 것이 공지되어 있다. 이러한 현상은 기판 표면 상의 부분적으로 불균일한 단차로서 나타난다. 반면에, 기계적 연마 공정에서, 연마는 연마의 목적인 연마 플래튼과 기판 표면 사이의 접촉에 의해 기본적으로 영향을 받는다. 이와 같이, 국부적으로 불균일한 단차가 용이하게 발생되지 않는다. 요컨대, 기계적 연마 공정은 부분적으로 불균일한 단차를 평탄화하는 유리한 효과를 갖는다. 그러므로, 제2 연마 단계에서 기계적 연마 공정을 채용하는 디스플레이 장치를 제조하는 방법은 기판 표면의 평탄화를 용이하게 달성할 수 있다.

주지된 바와 같이, 2개의 결합된 기판이 상이한 재료로 형성되거나 상이한 열이력을 갖는 경우에, 화학적 연마 공정에서 기판들 사이의 연마 속도의 차이가 발생된다. 각각의 기판을 위한 타겟 두께가 예컨대 0.3 ㎜로 설정된 상태로 연마가 수행되면, 두께의 비대칭성이 발생될 수 있다. 즉, 기판들 중 하나의 두께는 0.2 ㎜이고, 기판들 중 다른 하나의 두께는 0.2 ㎜이다. 반면에, 비대칭 두께를 갖는 한 쌍의 결합된 기판에 기계적 연마 공정이 적용될 때, 상부 및 하부 연마 플래튼의 변수를 사용하여 연마 조건을 제어하는 것이 가능하여, 각각의 기판의 최종의 타겟 두께까지 조정을 바람직하게 수행한다. 이러한 관점에서, 디스플레이 장치를 제조하는 전술된 방법은 매우 우수하다.

다음에, 본 발명의 예가 설명된다.

(예 1)

본 발명의 예 1은 마더 기판으로부터 복수개의 액정 디스플레이 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다.

우선, 도2에 도시된 바와 같이, 셀 형성 단계에서, 소정 개수의 빈 셀이 한 쌍의 마더 기판을 사용하여 형성된다(ST11). 구체적으로, 0.6 ㎜의 두께를 각각 갖는 2개의 대형 유리 기판이 준비된다. 유리 기판들 중 하나의 제1 주요 표면 상의 셀과 관련하여 복수개의 유효 디스플레이 섹션을 형성하기 위해, 각각의 셀 영역에는 매트릭스 내에 배열되는 주사선 및 신호선 등의 다양한 선 그리고 각각의 디스플레이 화소와 관련하여 배치되는 스위치 요소 및 화소 전극 그리고 필요에 따라 컬러 필터층 및 배향막이 제공된다. 이와 같이, 어레이 기판을 위한 제1 마더 기판이 형성된다. 추가로, 셀과 관련하여 복수개의 유효 디스플레이 섹션을 형성하기 위해, 다른 유리 기판의 제1 주요 표면에는 각각의 셀 영역 내에 공통 전극 그리고 필요에 따라 컬러 필터층 및 배향층이 제공된다. 이와 같이, 카운터 기판을 위한 제2 마더 기판이 형성된다. 한 쌍의 마더 기판은 제1 주요 표면이 내향으로 대면하도록 서로에 부착된다.

이러한 경우에, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 마더 기판(1, 2)은 각각의 유효 디스플레이 섹션(102)을 둘러싸도록 배치되는 주요 밀봉 부재(제1 밀봉 부재)(104) 그리고 제1 및 제2 마더 기판(1, 2)의 외부 모서리를 따라 모든 유효 디스플레이 섹션(102)을 둘러싸도록 배치되는 임시 밀봉 부재(제2 밀봉 부재)(106)에 의해 소정 간극으로써 서로에 부착된다. 이와 같이, 유효 디스플레이 섹션(102)을 각각 갖는 빈 셀(C)이 형성된다. 주요 밀봉 부재(104)는 관련된 셀(C) 내로 액정 성분을 주입하는 주입 포트(107)를 고정하도록 배치된다.

주요 밀봉 부재(104) 및 임시 밀봉 부재(106)는 열경화 접착제 및 광경화(예컨대, 자외선 경화) 접착제 등의 다양한 접착제로 형성될 수 있다. 소정 온도로 이들을 가열하거나 소정 파장의 광선을 인가함으로써, 밀봉 부재는 경화되고 제1 및 제2 마더 기판(1, 2)은 결합된다.

후속적으로, 제1 연마 단계에서, 결합된 마더 기판(1, 2)의 외부 표면은 화학적 연마 공정에 의해 연마된다(ST12). 구체적으로, 예컨대 플루오르화수소산 용액이 연마액으로서 준비된다. 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 연마액 내에 침지된다. 이와 같이, 마더 기판(1, 2)의 제2 주요 표면은 물 유리 내로 용해되어 화학적으로 변화된다. 이러한 경우에, 마더 기판(1, 2)의 표면은 물 유리에 의해 보호된다. 이와 같이, 마더 기판은 필요에 따라 진동되어, 물 유리를 제거하고 항상 연마액 내에 침지된 상태로 기판 표면을 유지한다.

도5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)이 미리 설정된 타겟 두께까지 연마된 때, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 연마액의 외부로 취해진다. 마더 기판(1, 2)의 표면 상의 물 유리 및 연마액은 유수 하에서 세척된다. 이와 같이, 제1 연마 단계에서의 연마 공정은 완료된다. 이러한 화학적 연마 공정에서, 모든 셀(C)은 임시 밀봉 부재(106)에 의해 밀봉되므로, 어떠한 연마액도 셀(C) 내로 진입하지 않는다.

후속의 측정 단계에서, 화학적 연마 공정에 의해 연마되는 각각의 한 쌍의 마더 기판(1, 2)의 두께는 측정된다(ST13). 예 1에서, 각각의 마더 기판(1, 2)의 측정된 두께는 0.3 ㎜ ± 0.05 ㎜이다.

제1 분할 단계(마더 기판 분할 단계)에서, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 복수개의 셀(C)을 각각 포함하는 세그먼트로 분할된다(ST14). 예 1에서, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 도4에서 파선에 의해 지시된 바와 같이 스크라이브 라인(SL)을 따라 스트립형 세그먼트(108)로 분할된다. 각각의 세그먼트(108)는 도6에 도시된 바와 같이 복수개의 개별 셀(C)이 일방향으로 배열되고 각각의 셀(C)의 주입 포트(107)가 분할된 단부면에 노출되도록 형성된다. 마더 기판을 분할하는 방법은 제한되지 않는다. CO₂ 레이저 또는 2차 내지 4차 고조파 YAG 레이저가 사용될 수 있거나, 기계적 방법이 채택될 수 있다.

주입 단계에서, 액정 성분(300)은 예컨대 진공 주입 공정에 의해 주입 포트(107)로부터 세그먼트(108)의 각각의 셀(C) 내로 주입된다(ST15). 후속의 밀봉 단계에서, 에폭시 수지 등의 광경화 수지(109)가 주입 포트(107) 상에 피복되고 자외선 조사에 의해 경화된다. 이와 같이, 각각의 셀(C) 내에 주입되는 액정 성분은 밀봉된다(ST16). 이와 같이, 액정층(300)은 도7에 도시된 바와 같이 세그먼트(108)의 각각의 셀(C) 내에 형성된다.

제2 연마 단계에서, 각각의 세그먼트(108)의 외부 표면은 기계적 연마 공정에 의해 연마된다(ST17). 기계적 연마 공정에서, 원하는 두께를 달성하는 연마량이 이전의 측정 단계에서 측정되는 각각의 기판의 두께에 기초하여 설정된다(ST13).

기계적 연마 공정에서, 제1 단계가 비교적 큰 입자 크기를 갖는 연마제를 사용하여 래핑 공정을 수행하도록 실행된다(ST17A). 래핑 공정에서의 연마량은 화학적 연마 공정에서 약 0.3 ㎜의 두께를 갖도록 가공된다. 세그먼트(108)의 외부 표면은 각각의 기판이 약 0.2 ㎜의 두께를 갖도록 비교적 짧은 시간 내에 거칠게 래핑된다.

래핑 공정에 후속하는 제2 단계에서, 연마 공정이 비교적 작은 입자 크기를 갖는 세륨 산화물 등의 연마제를 사용하여 수행된다(ST17B). 이러한 연마 공정에서의 연마량은 각각의 기판이 래핑 공정에서 약 0.2 ㎜의 두께를 갖도록 가공되는 경우에 약 0.1 ㎜로 설정된다. 최종적으로, 도8에 도시된 바와 같이, 세그먼트(108)의 외부 표면은 각각의 기판이 약 0.1 ㎜의 두께를 갖도록 비교적 긴 시간을 취하여 연마되고 경면 마무리된다.

제2 분할 단계(세그먼트 분할 단계)에서, 세그먼트(108)는 개별 셀(C)로 분할된다(ST18). 구체적으로, 스트립형 세그먼트(108)는 도7에서 파선에 의해 지시된 바와 같이 스크라이브 라인(SL)을 따라 분할되고, 개별 셀(C)(즉, 액정 디스플레이 패널)은 도9에 도시된 바와 같이 형성된다. 세그먼트(108)를 분할하는 방법은 제한되지 않는다. CO₂ 레이저 또는 2차 내지 4차 고조파 YAG 레이저가 사용될 수 있거나, 기계적 방법이 채택될 수 있다.

다양한 와이어, 편광판 등이 셀(C) 상에 조립되고, 모듈(즉, 액정 디스플레이 장치)이 형성된다.

전술된 예 1에 따르면, 어떠한 손상도 화학적 연마를 위한 제1 연마 단계(ST12), 기계적 연마를 위한 제2 연마 단계(ST17), 마더 기판 분할 단계(ST14) 또는 세그먼트 분할 단계(ST18)에서 기판에 발생되지 않는다.

(예 2)

본 발명의 예 2는 마더 기판으로부터 복수개의 액정 디스플레이 패널을 예 1과 같이 제조하는 또 다른 방법에 관한 것이다.

우선, 도10에 도시된 바와 같이, 셀 형성 단계에서, 소정 개수의 빈 셀이 한 쌍의 마더 기판을 사용하여 형성된다(ST21). 구체적으로, 0.7 ㎜의 두께를 각각 갖는 2개의 대형 유리 기판이 준비된다. 각각의 유리 기판의 제1 주요 표면 상의 셀과 관련하여 복수개의 유효 디스플레이 섹션을 형성하기 위해, 각각의 셀 영역에는 다양한 선, 스위치 요소, 화소 전극 및 공통 전극 그리고 필요에 따라 컬러 필터층 및 배향막이 제공된다. 이와 같이, 어레이 기판을 위한 제1 마더 기판 그리고 카운터 기판을 위한 제2 마더 기판이 형성된다. 한 쌍의 마더 기판은 제1 주요 표면이 내향으로 대면하도록 서로에 부착된다.

이러한 경우에, 도11에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 마더 기판(1, 2)은 각각의 유효 디스플레이 섹션(102)을 둘러싸도록 배치되는 주요 밀봉 부재(제1 밀봉 부재)(104) 그리고 제1 및 제2 마더 기판(1, 2)의 외부 모서리를 따라 모든 유효 디스플레이 섹션(102)을 둘러싸도록 배치되는 임시 밀봉 부재(제2 밀봉 부재)(106)에 의해 소정 간극으로써 서로에 부착된다. 이와 같이, 유효 디스플레이 섹션(102)을 각각 갖는 빈 셀(C)이 형성된다. 주요 밀봉 부재(104)는 관련된 셀(C) 내로 액정 성분을 주입하는 주입 포트(107)를 고정하도록 배치된다.

후속적으로, 제1 연마 단계에서, 결합된 마더 기판(1, 2)의 외부 표면은 화학적 연마 공정에 의해 연마된다(ST22). 구체적으로, 예컨대 플루오르화수소산 용액이 연마액으로서 준비된다. 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 연마액 내에 침지된다. 이와 같이, 마더 기판(1, 2)의 제2 주요 표면은 물 유리 내로 용해되어 화학적으로 변화된다. 이러한 경우에, 마더 기판(1, 2)의 표면은 물 유리에 의해 보호된다. 이와 같이, 마더 기판은 필요에 따라 진동되어, 물 유리를 제거하고 항상 연마액 내에 침지된 상태로 기판 표면을 유지한다.

도11에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)이 미리 설정된 타겟 두께까지 연마된 때, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 연마액의 외부로 취해진다. 마더 기판(1, 2)의 표면 상의 물 유리 및 연마액은 유수 하에서 세척된다. 이와 같이, 제1 연마 단계에서의 연마 공정은 완료된다. 이러한 화학적 연마 공정에서, 모든 셀(C)은 임시 밀봉 부재(106)에 의해 밀봉되므로, 어떠한 연마액도 셀(C) 내로 진입하지 않는다.

후속의 측정 단계에서, 화학적 연마 공정에 의해 연마되는 각각의 한 쌍의 마더 기판(1, 2)의 두께는 측정된다(ST23). 예 2에서, 각각의 마더 기판(1, 2)의 측정된 두께는 0.4 ㎜ ± 0.03 ㎜이다.

분할 단계에서, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 복수개의 셀(C)로 분할된다(ST24). 예 2에서, 한 쌍의 마더 기판(1, 2)은 도11에서 파선에 의해 지시된 바와 같이 스크라이브 라인(SL)을 따라 개별 빈 셀(C)로 분할된다. 예 1과 같이, 마더 기판을 분할하는 방법은 제한되지 않는다.

주입 단계에서, 액정 성분(300)은 예컨대 진공 주입 공정에 의해 주입 포트(107)로부터 각각의 셀(C) 내로 주입된다(ST25). 후속의 밀봉 단계에서, 에폭시 수지 등의 광경화 수지(109)가 주입 포트(107) 상에 피복되고 자외선 조사에 의해 경화된다. 이와 같이, 각각의 셀(C) 내에 주입되는 액정 성분은 밀봉된다(ST26). 이와 같이, 액정층(300)은 도11에 도시된 바와 같이 각각의 셀(C) 내에 형성된다.

제2 연마 단계에서, 각각의 셀(C)의 외부 표면은 기계적 연마 공정에 의해 연마된다(ST27). 기계적 연마 공정에서, 원하는 두께를 달성하는 연마량이 이전의 측정 단계에서 측정되는 각각의 기판의 두께에 기초하여 설정된다(ST23).

기계적 연마 공정에서, 제1 단계가 비교적 큰 입자 크기를 갖는 연마제를 사용하여 래핑 공정을 수행하도록 실행된다(ST27A). 래핑 공정에서의 연마량은 화학적 연마 공정에서 약 0.4 ㎜의 두께를 갖도록 가공되는 경우에 약 0.1 ㎜ 이상으로 설정된다. 셀(C)의 외부 표면은 각각의 기판이 약 0.3 ㎜의 두께를 갖도록 비교적 짧은 시간 내에 거칠게 래핑된다.

래핑 공정에 후속하는 제2 단계에서, 연마 공정이 비교적 작은 입자 크기를 갖는 세륨 산화물 등의 연마제를 사용하여 수행된다(ST27B). 이러한 연마 공정에서의 연마량은 각각의 기판이 래핑 공정에서 약 0.2 ㎜의 두께를 갖도록 가공되는 경우에 약 0.1 ㎜로 설정된다. 셀(C)의 외부 표면은 각각의 기판이 약 0.1 ㎜의 두께를 갖도록 비교적 긴 시간을 취하여 연마되고 경면 마무리된다. 이와 같이, 개별 셀(C)(즉, 액정 디스플레이 패널)이 도11에 도시된 바와 같이 형성된다.

전술된 예 2에 따르면, 어떠한 손상도 화학적 연마를 위한 제1 연마 단계(ST22), 기계적 연마를 위한 제2 연마 단계(ST27) 또는 분할 단계(ST24)에서 기판에 발생되지 않는다.

(비교예)

비교예에서, 복수개의 빈 셀이 한 쌍의 마더 기판을 사용하여 형성된다. 다음에, 한 쌍의 마더 기판의 외부 표면은 화학적 연마 공정에 의해 연마된다. 각각의 기판은 화학적 연마 공정만에 의해 원하는 최종의 두께까지 연마된다. 각각의 기판의 최종의 타겟 두게는 0.1 ㎜로 설정된다. 화학적 연마 공정이 완료될 때, 전체의 기판의 두께는 0.2 ㎜이다. 이러한 상태에서, 마더 기판은 통상의 방법에 의해 분할된다. 액정 성분이 예컨대 진공 주입 공정에 의해 각각의 개별 셀 내에 주입된다.

비교예의 제조 방법에서, 기판의 표면 내의 두께의 큰 불균일성이 있다. 비교예에서, 7개의 기판 중 3개가 기판을 셀로 분할하는 단계에서의 취급으로 인해 손상된다.

전술된 바와 같이, 본 발명에서, 박판 기판을 사용하는 디스플레이 장치가 제조될 때, 화학적 연마 공정이 기판을 박형화하도록 제1 박형화 단계(제1 연마 단계)에서 채택된다. 화학적 연마 공정은 비교적 낮은 비용으로 수행될 수 있고, 단위 시간당 큰 연마량을 제공할 수 있고, 짧은 기간 내에 거칠게 연마할 수 있다. 제1 박형화 단계에 후속하는 제2 박형화 단계(제2 연마 단계)에서, 기계적 연마 공정이 채택된다. 기계적 연마 공정은 단위 시간당 작은 연마량을 제공하고, 각각의 기판의 두께를 정확하게 제어할 수 있다.

이러한 경우에, 기계적 연마 공정에 필요한 시간은 화학적 연마 공정에 의해 원하는 최종의 두께에 근접한 두께까지 각각의 기판을 연마함으로써 감소될 수 있다. 더욱이, 기계적 연마 공정을 위한 비용은 감소될 수 있다. 따라서, 기판이 박형화될 때, 기계적 연마 공정은 화학적 연마 공정에 후속하여 수행된다. 이와 같이, 낮은 비용으로, 짧은 시간 내에 그리고 높은 정확도로써 원하는 두께를 갖는 기판을 얻는 것이 가능해진다.

게다가, 대형 기판을 사용하여 디스플레이 장치를 제조하는 방법에서, 제1 박형화 단계 후, 대형 기판은 복수개의 작은 세그먼트 또는 복수개의 셀로 분할된다. 이와 같이, 기판의 중량은 분할 및 감소되고, 기판으로의 손상이 방지된다. 추가로, 제2 박형화 단계에서의 기계적 연마 공정은 기판이 세그먼트 또는 셀로 분할되는 상태에서 수행되므로, 기판의 두께에 대한 양호한 제어성이 달성되고 크랙 또는 치핑 등의 어떠한 손상도 연마 단계에서 또는 분할 단계에서 기판 내에 발생되지 않는다. 얇은 디스플레이 장치에는 높은 수율이 제공될 수 있다.

추가의 장점 및 변형이 당업자에게 용이하게 고안된다. 그러므로, 본 발명은 더욱 넓은 태양으로 특정의 세부 설명 그리고 도시 및 설명된 대표 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 다양한 변형예가 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물에 의해 한정된 바와 같이 일반적 발명 개념의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 고안될 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수율의 감소를 유발시키지 않고 낮은 비용으로, 짧은 시간 내에 그리고 높은 정확도로써 원하는 두께를 갖는 기판을 얻는 것을 가능하게 할 수 있는 디스플레이 장치가 제공된다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도2는 본 발명의 예 1에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 설명하는 도면.

도3은 도2에 도시된 셀 형성 단계에서 서로에 결합되는 한 쌍의 마더 기판의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도4는 도2에 도시된 셀 형성 단계에서 결합되는 한 쌍의 마더 기판의 평면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도5는 도2에 도시된 제1 연마 단계에서 화학적 연마 공정이 적용되는 한 쌍의 마더 기판의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도6은 도2에 도시된 제1 분할 단계에서 분할되는 세그먼트의 평면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도7은 액정 성분이 도2에 도시된 주입 및 밀봉 단계에서 밀봉되는 세그먼트의 평면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도8은 도2에 도시된 제2 연마 단계에서 기계적 연마 공정이 적용되는 한 쌍의 마더 기판의 단면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도9는 도2에 도시된 제2 분할 단계에서 분할되는 셀의 평면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

도10은 본 발명의 예 2에 따른 디스플레이 장치를 제조하는 방법을 설명하는 도면.

도11은 도10에 도시된 각각의 조립 단계에서 셀의 평면 구조를 개략적으로 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 액정 디스플레이 장치

100: 액정 디스플레이 패널

102: 유효 디스플레이 섹션

104: 밀봉 부재

110: 구동 회로 섹션

200: 어레이 기판

201, 401: 유리 기판

211: 스위치 요소

213: 화소 전극

300: 액정층

400: 카운터 기판

411: 공통 전극

X: 신호선

Y: 주사선

PX: 디스플레이 화소

Claims

디스플레이 장치를 제조하는 방법이며,

마더 기판 상에 소정 개수의 셀을 형성하는 셀 형성 단계와,

소정 연마액을 이용하여 마더 기판의 외부 표면을 화학적으로 연마하는 제1 연마 단계와,

소정 개수보다 적은 다수의 셀을 포함하도록 화학적으로 연마된 마더 기판을 분할하는 분할 단계와,

고형 연마제를 이용하여 분할된 마더 기판의 외부 표면을 기계적으로 연마하는 제2 연마 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분할 단계는 마더 기판을 복수개의 셀을 각각 포함하는 세그먼트로 분할하는 단계이고, 상기 방법은 제2 연마 단계에 후속하여 세그먼트를 개별 셀로 분할하는 세그먼트 분할 단계를 추가로 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 분할 단계에서 분할되는 세그먼트의 각각의 셀 내로 액정 성분을 주입하는 주입 단계와, 각각의 셀 내에 주입되는 액정 성분을 밀봉하는 밀봉 단계를 추가로 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 주입 단계 및 밀봉 단계는 제2 연마 단계 전에 수행되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 분할 단계는 마더 기판을 개별 셀로 분할하는 단계인 방법.
제5항에 있어서, 상기 분할 단계에서 분할되는 각각의 셀 내로 액정 성분을 주입하는 주입 단계와, 상기 각각의 셀 내에 주입되는 액정 성분을 밀봉하는 밀봉 단계를 추가로 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 셀 형성 단계는 각각의 셀의 외주연을 따라 제1 밀봉 부재를 배치하는 제1 밀봉 단계와, 상기 마더 기판 상의 복수개의 셀을 둘러싸도록 제2 밀봉 부재를 배치하는 제2 밀봉 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 연마 단계에서 연마되는 마더 기판의 두께를 측정하는 측정 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 연마 단계에서, 기계적 연마의 연마량은 측정 단계에서 측정되는 마더 기판의 두께에 기초하여 설정되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 연마 단계에서의 연마량은 0.1 ㎜ 이상으로 설정되는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 연마 단계는 제1 연마제를 사용하는 제1 단계와, 제1 연마 단계에 후속하여 수행되고 제1 연마제와 상이한 제2 연마제를 사용하는 제2 단계를 포함하는 방법.