KR20050034900A - 액정표시장치용 액정패널 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치를 형성하는 액정패널에 관한 것으로 더욱 자세히는 씰패턴 내측에 유기격벽을 구비한 액정표시장치용 액정패널에 관한 것이다.

종래의 액정표시장치용 액정패널은 액정이 새는 것을 막고, 셀갭을 유지를 위해 액정패널 테두리에 씰패턴을 형성한다.

하지만, 상기 씰패턴은 액정과 직접 접촉하여 반응하여 이온을 발생시키고, 상기 발생된 이온에 의해 화면상의 씰패턴 주변에 얼룩 불량을 발생시키는 문제가 발생하고 있다.

본 발명은 상기 씰패턴 내측에 액정과 반응하지 않는 유기절연물질로서 유기격벽을 형성함으로써 씰패턴 주변의 불량을 방지할 수 있는 액정표시장치용 액정패널 및 그 제조 방법에 대해 제공한다.

Description

액정표시장치용 액정패널 및 그 제조방법{LCD panel for liquid crystal display device and method for fabricating the same}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 씰패턴 내측에 유기격벽 구비한 액정표시장치용 액정패널 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 박막 트랜지스터가 배열된 어레이 기판과, 컬러필터가 형성되어 있는 컬러필터 기판과 상기 두 기판 사이에 개재된 액정으로 구성된다.

간단히 액정패널의 제조공정에 대해 설명한다.

액정패널 제조공정은 셀공정이라고 칭하며, 상기 셀공정은 박막 트랜지스터가 배열된 어레이 기판과 컬러필터가 형성된 컬러필터 기판에 액정을 한 방향으로 배향시키기 위한 배향공정과 두 기판을 합착시켜 일정한 갭(Gap)을 유지시켜주기 위한 합착공정, 상기 합착공정을 진행한 패널에 액정을 주입하고 봉지하는 공정을 거쳐 액정패널의 불량 유무를 검사하는 검사공정으로 이루어진다.

좀더 자세히 설명하면, 우선 박막 트랜지스터 형성 공정과 컬러필터 패턴 형성 공정을 진행하여 제작된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 준비한다.

셀공정의 첫 번째 단계는 상기 두 기판에 고분자 물질로 이루어진 배향막을 형성하는 것이다. 상기 배향막은 PI(Polyimide)막이라고 하며, 어레이 기판 및 컬러필터 기판의 전면에 균일한 두께로 주로 롤 코팅 방식에 의해 일정 패턴을 갖도록 인쇄된다. 이후 상기 배향막이 인쇄된 기판은 예비 건조 및 소성 과정을 진행하여 경화된 배향막을 형성하게 된다.

상기 경화된 배향막이 형성된 상부 및 하부 기판은 셀공정의 두 번째 단계인 러빙공정을 진행한다. 상기 경화된 배향막 표면을 러빙포로 균일한 압력과 속도로 마찰시켜 배향막 표면의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 정렬시킨다. 상기 러빙은 액정의 초기 배열방향을 결정하는 주요한 공정으로, 정상적인 액정의 구동과 균일한 디스플레이(Display)특성을 갖게 한다.

다음으로 상기 러빙된 두 기판은 세 번째 단계인 씰패턴 인쇄와 은(Ag)도포 및 스페이서(spacer) 산포 공정을 진행한다.

주로 컬러필터 기판은 씰패턴 인쇄 공정을 어레이 기판은 은(Ag)도포 및 스페이서 산포 공정을 진행한다. 액정패널에서 씰패턴은 액정 주입을 위한 갭(gap) 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 기능을 한다. 상기 씰패턴은 열경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 마스크법과 디스펜서법으로 이루어지며 기판이 대형화되면서 디스펜서법이 주류를 이루고 있다.

은(Ag) 도포는 패널을 형성하는 어레이 기판과 컬러필터 기판을 도통시키기 위해 어레이 기판의 소정의 위치에 일정량의 은(Ag) 패이스트를 도포하여 진행한다.

상기 은(Ag) 도포 된 어레이 기판은 패널 형성시 화면을 표시하는 액티브 영역의 셀갭 유지를 위한 스페이서를 기판 전면에 균일한 밀도로 뿌려주는 스페이서 산포 공정을 진행한다. 스페이서 산포에는 건식법과 습식법이 있으며, 주로 +와 -로 대전시켜 스페이서의 뭉침없이 산포하는 건식법이 주로 사용된다. 최근에는 셀갭 유지를 위해 컬러필터 기판 제작 시 상기 컬러필터 기판 상에 패터닝 된 스페이서를 형성하기도 한다.

상기 어레이 기판의 스페이서 산포 공정이 끝나면, 네 번째 공정인 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착공정을 진행한다.

컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착을 위해서는 컬러필터 기판상에 형성된 컬러필터 패턴과 어레이 기판상의 화소패턴이 정확히 일치하도록 해주어야 하는데 이를 합착 정렬이라 하며, 상기 합착 정열은 각 기판의 설계시 주어지는 마진(Margin)에 의해 결정되는데, 상기 합착 마진은 컬러필터 기판의 블랙매트릭스(BM)와 어레이 기판의 화소전극의 오버랩 정도에 기인하며, 보통 수 ㎛의 정밀도가 요구된다. 두 기판의 합착 오차범위를 벗어나면, 빛이 새어나오게 되어 액정패널 구동시 원하는 화질 특성을 얻지 못하게 된다. 합착 정렬 후 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판이 합착되어 원판패널을 형성하게 되는데 상기 원판패널에 균일한 압력과 온도를 가하여 일정한 셀갭을 유지하면서 씰패턴을 단단히 경화시킨다.

다음으로 다섯 번째 단계인 상기 합착되어 씰 경화 된 원판패널을 절단하는 셀 절단공정을 진행한다. 이전 단계까지를 거치며 제작된 원판패널을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질 또는 초경합금 재질의 절단휠로 원판패널 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe)공정과 상기 절단선에 힘을 가해 파단 분리하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.

다음으로 상기 절단공정을 진행하여 단위 셀로 절단된 액정패널에 여섯 번째 단계인 액정주입 공정을 진행한다. 상기 액정주입 공정은 수 ㎛의 셀갭을 갖는 액정패널 내부를 진공화 한 후 모세관 현상과 대기압 차이를 이용하여 액정을 상기 액정패널의 내부로 주입한다. 이후 액정주입이 완료되면, 상기 액정이 주입된 주입구를 씰로 밀봉하고 상기 씰을 경화시킨다. 다음으로 액정패널의 패드부위 쇼팅바를 제거하는 그라인딩 공정과 불량 유무를 판정하는 검사공정을 진행하여 액정패널을 완성한다.

도 1은 전술한 제조 방법에 의해 제작된 일반적인 액정패널의 평면도이고, 도 2는 상기 도 1을 절단선 A-A에 따라 절단한 단면을 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 액정패널(10)은 하부기판인 어레이 기판(20)과 상부기판이 컬러필터 기판(50)과 상기 두 기판(20, 50) 사이에 액정(미도시)이 충진되어 있으며, 두 기판(20, 50)이 패널(10) 상태를 유지하고, 액정이 새는 것을 방지하기 위해 상기 두 기판(20, 50) 사이의 테두리에 씰패턴(70)이 형성되어 있다. 좀더 자세히 설명하면, 액정패널(10)은 하부의 어레이 기판(20)과 상부의 컬러필터 기판(50)을 포함하는데, 어레이 기판(20)이 컬러필터 기판(50)에 비해 넓은 면적을 가진다. 두 기판(20, 50) 사이의 테두리에는 블랙매트릭스(60)와 상기 블랙매트릭스 상에 씰패턴(70)이 형성되어 있으며, 두 기판(20, 50) 사이의 씰패턴(70) 내측에는 도시하지 않았지만 액정이 주입되어 있다. 액정패널(10) 테두리에 형성된 블랙매트릭스(60)에 의해 구분되는 액티브 영역(AA)은 화상이 표시되는 화소부로서, 다수의 게이트 배선(22)과 데이터 배선(23)이 교차하여 화소영역(80)을 정의하고, 게이트 배선(22)과 데이터 배선(23)이 교차하는 부분에는 박막 트랜지스터(도시하지 않음)가 위치한다. 다음, 어레이 기판(20)의 좌측 및 상측 외곽에는 게이트 배선(22) 및 데이터 배선(23)과 각각 연결되는 게이트 및 데이터 패드(24, 25)가 형성되어 있어, 외부 회로인 게이트 구동 회로 및 데이터 구동회로와 연결된다. 액티브 영역(AA)외의 영역은 비표시 영역(NA)을 이룬다.

도 1의 A-A에 따라 절단한 단면도를 나타낸 도 2를 참조하면, 어레이 기판(20)에 있어서, 액티브 영역(AA)에 게이트 전극(30)과 게이트 절연막(32)과 반도체층(33)과 소스 및 드레인 전극(35, 37)으로 구성되는 박막 트랜지스터(Tr)가 화소(P)별로 형성되어 있고, 상기 박막 트랜지스터(Tr) 위로 보호층(39)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(39) 위로 각 화소(P)마다 각각 구동이 가능한 화소전극(41)이 형성되어 있으며, 상기 화소전극(41)과 박막 트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(37)과 연결되어 있다.

또한, 컬러필터 기판(50)에 있어서는, 도면에는 그 일부만이 나타내었지만, 각 화소(P)별로 적, 녹, 청색의 컬러필터(62a, 미도시, 미도시)이 형성되어 있으며, 어레이 기판(20)의 박막 트랜지스터(Tr)에 대응하며, 각 화소(P)의 경계에 블랙매트릭스(60a)가 상기 각 색의 컬러필터(62a, 미도시, 미도시) 상부에 형성되어 있으며, 상기 컬러필터(62a, 미도시, 미도시) 하부에 기판(50) 전면에 공통전극(64)이 형성되어 있다. 또한, 비표시 영역(NA)인 기판 테두리 부분에는 블랙매트릭스(60b)가 형성되어 있다.

어레이 기판(20)의 화소전극(41) 및 노출된 보호층(39)과 컬러필터 기판(50)의 공통전극(64) 사이에 액정(85)이 충진되어 있으며, 상기 액정(85)은 두 기판(20, 50)의 테두리의 비표시 영역(NA)상에 형성된 씰패턴(70)에 의해 충진된 상태를 유지하고 있다.

그러나, 전술한 구조의 액정패널(10)에 있어서, 충진된 액정(85)과 씰패턴(70)이 서로 직접 접촉하게 되며, 이로 인하여 상기 씰패턴(70)과 액정(85)이 반응하여 이온을 발생시킴으로써 액정패널(10) 구동시 화면상의 씰패턴(70) 주변에 얼룩을 발생시키는 문제가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 액정패널의 테두리에 형성되는 씰패턴과 액정을 직접 접촉시키지 않음으로써 씰패턴 주변에 얼룩 불량을 일으키지 않는 구조의 액정패널 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 액정패널은 다수개의 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의되는 화소 상에 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판과; 상기 어레이 기판과 대향되며 각 화소에 대응하여 컬러필터를 구비한 컬러필터 기판과; 상기 대향된 어레이 기판과 컬러필터 기판의 테두리에 형성된 씰패턴과; 상기 씰패턴 내측에 상기 씰패턴을 따라 형성된 유기격벽과; 상기 두 기판 사이 유기격벽 내측에 개재된 액정을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 유기격벽은 유기물질인 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(Photo Acryl) 중에서 선택되는 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법은 어레이 기판과 컬러필터 기판 상에 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막이 형성된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 러빙하는 단계와; 상기 러빙된 컬러필터 기판의 액티브 영역 외측 테두리에 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 씰패턴 내측에 유기격벽을 형성하는 단계와; 상기 유기격벽이 형성된 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 대향시킨 후 일정 온도와 압력을 가하여 합착함으로써 상기 두 기판의 셀갭을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 씰패턴 내측에 유기격벽을 형성하는 단계는 씰패턴이 형성된 컬러필터 기판 상에 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(Photo acryl) 중에 하나를 도포하여 유기막을 형성하는 단계와; 상기 유기막이 형성된 컬러필터 기판 위에 투과영역과 차단영역을 가지는 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와; 상기 노광된 컬러필터 기판 상의 유기막을 현상하는 단계를 더욱 포함한다.

본 발명에 의한 또 다른 실시예에 의한 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법은 어레이 기판과 컬러필터 기판 상에 배향막을 형성하는 단계와; 상기 배향막이 형성된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 러빙하는 단계와; 상기 러빙된 컬러필터 기판 전면에 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(Photo acryl) 중 하나를 도포하여 유기막을 형성하는 단계와; 상기 유기막이 형성된 컬러필터 기판 위에 투과영역과 차단영역을 가지는 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와; 상기 노광된 컬러필터 기판 상의 유기막을 현상하여 기판의 액티브 영역 외측 테두리에 유기격벽을 형성하는 단계와; 상기 유기격벽이 형성된 컬러필터 기판에 상기 유기격벽의 외측으로 일정 간격 이격하여 씰패턴을 형성하는 단계와; 상기 유기격벽이 형성된 기판과 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 대향시킨 후 일정 온도와 압력을 가하여 합착함으로써 상기 두 기판의 셀갭을 형성하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 유기격벽은 셀갭보다는 높게 씰패턴의 높이보다는 낮게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 유기격벽과 씰패턴간의 일정간격은 합착시 상기 유기격벽의 퍼짐폭과 상기 씰패턴의 퍼짐폭을 합한 폭과 같거나 좁게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 전술한 두 가지 제조방법에 있어서 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착하여 셀갭을 형성하는 단계 이후에는 상기 합착된 두 기판을 패널단위로 절단하는 단계와; 상기 합착되어 패널단위로 절단된 두 기판 사이에 액정을 주입하는 단계를 더욱 포함한다.

이때, 상기 유기격벽과 씰패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 영역을 제외한 부분은 끊김없이 이어지며 형성되며, 상기 액정 주입구 영역에 형성되는 유기격벽과 씰패턴은 댐형태로 끊어지며 형성된다.

또한, 상기 유기격벽은 경화시키지 않아 합착 시 변형이 가능하도록 형성되는 것이 특징이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

<제 1 실시예>

도 3은 본 발명에 따른 액정패널의 단면도 일부를 도시한 것으로서, 도 2와 같이 도 1의 절단선 A-A와 동일한 부분을 절단한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 액티브 영역(AA)과 비표시 영역(NA)을 갖는 액정패널(110)은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이 기판(120)과 도면에는 그 일부만이 표시되었지만, 상기 어레이 기판(120)의 각 화소(P)에 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터(162a, 미도시, 미도시)가 형성된 컬러필터 기판(150)이 서로 일정간격을 가지며 대향하고 있으며, 두 기판(120, 150)의 비표시 영역(NA)을 포함하는 테두리에는 상기 두 기판(120, 150)을 일정간격 유지하고, 상기 두 기판(120, 150) 사이에 충진된 액정(185)이 새는 것을 방지하기 위한 씰패턴(170)이 형성되어 있다. 또한 상기 씰패턴(170)의 내측에는 액정(185)과 상기 씰패턴(170)이 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 일반적인 어레이 기판 제조 시 보호층 형성을 위해 많이 사용되는 투명한 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(photo acryl) 중에 선택된 하나로 유기격벽(173)이 형성되어 있다. 상기 벤조사이클로부텐(BCB)과 포토 아크릴(Photo acryl)은 어레이 기판 또는 컬러필터 기판 제조 시 보호층 또는 오버코트층 형성에 많이 이용되는 물질이며, 액정(185)과 직접 접촉 시에도 반응하지 않고 이온 등을 발생시키지 않으므로 씰패턴(170) 주변에 얼룩 형성을 방지할 수 있다.

상기 어레이 기판(120) 및 컬러필터 기판(150)에 대해 좀 더 자세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 어레이 기판(120)의 액티브 영역(AA)에는 도시하지 않았지만 가로 방향의 다수의 게이트 배선과 세로방향의 다수의 데이터 배선이 위치하고, 상기 두 배선이 교차하여 화소(P)를 정의하며, 상기 두 배선의 교차영역에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr) 각 화소(P)별로 형성된다. 상기 박막 트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(130)과 그 상부에 게이트 절연막(132)과 상기 게이트 절연막(132) 위로 반도체층(133)과 상기 반도체층(133) 위로 일정간격 이격하여 소스 및 드레인 전극(135, 137)이 서로 대응하고 있으며, 상기 두 전극(133, 137) 위로 보호층(139)이 형성되어 있다. 도시하지 않았지만, 상기 소스전극(135)은 데이터 배선과 연결되어 있고, 드레인 전극(137)은 보호층(139) 상부에 각 화소(P)별로 형성된 화소전극(141)과 연결되어 있다. 도시하지 않았지만, 상기 노출된 보호층(139)과 화소전극(139) 위로 배향막이 기판(120) 전면에 형성되어 있다.

컬러필터 기판(150)은 하부의 어레이 기판(120)의 화소(P)에 각각 대응하여 적, 녹, 청색의 컬러필터(162a, 미도시, 미도시)가 형성되어 있으며, 상기 컬러필터(162a, 미도시, 미도시) 상부에는 기판에 접촉하며 각 컬러필터(162a, 미도시, 미도시) 사이에 블랙매트릭스(160b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 액티브 영역(AA)상에 형성되는 블랙매트릭스(160a) 외에 도면에는 그 일부만 도시하였지만, 컬러필터 기판(150)의 테두리에 일정한 폭을 가지며 블랙매트릭스(160b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러필터(162a, 미도시, 미도시) 하부에는 투명도전성 물질로 이루어진 공통전극(164)이 기판(150) 전면에 형성되어 있으며, 도시하지 않았지만, 상기 공통전극(164) 하부에는 액정(185)을 일정한 방향으로 배열시키기 위한 배향막(미도시)이 형성되어 있다.

이후에는 본 발명에 따른 액정패널의 제조 방법에 대해 설명한다.

종래와 동일한 부분에 대해서는 대해서 간단히 설명하고 종래와 차별되는 씰패턴 형성 공정부터는 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

우선, 투명한 기판 상에 각각 박막 트랜지스터 어레이 공정과 컬러필터 공정을 진행한 어레이 기판과 컬러필터 기판을 준비한다.

다음, 상기 두 기판 상에 고분자 물질인 폴리이미드(Polyimide)로 이루어진 배향막을 형성한다. 주로 롤 코팅방식에 의해 어레이 기판 및 컬러필터 기판의 전면에 균일한 두께로 인쇄하며, 상기 배향막이 인쇄된 어레이 기판과 컬러필터 기판은 예비 건조 및 소성하여 상기 배향막을 경화시킨다.

다음, 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판 상에 경화된 배향막 표면을 러빙포로 균일한 압력과 속도로 마찰시켜 배향막 표면의 고분자 사슬을 일정한 방향으로 정렬시키는 러빙 공정을 진행한다.

다음, 러빙 공정을 진행한 두 기판에 씰패턴 인쇄와 은(Ag)도포 및 스페이서(spacer) 산포 공정을 진행한다.

주로 상부기판인 컬러필터 기판은 씰 인쇄 공정을 하부기판인 어레이 기판은 은(Ag)도포 및 스페이서 산포 공정을 진행하게 되는데, 최근에는 컬러필터 기판 자체에 컬럼 스페이서를 미리 형성하기도 하므로 상기 스페이서 산포공정은 생략될 수 있다.

이후에는 도면을 참조하여 본 발명에 의해 추가되는 유기격벽 형성 공정을 포함하여 씰패턴의 인쇄 공정에 대해 자세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정패널을 형성하기 위한 셀공정 중 씰패턴을 형성하는 공정을 도시한 것이고, 도 5a 내지 도 5d는 씰패턴 공정을 포함하여 본 발명에 따른 액정패널의 제조공정을 단계별로 나타낸 공정 단면도이다.

우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 러빙 공정을 진행한 컬러필터 기판(150)을 씰패턴 인쇄 장치의 스테이지(미도시) 위에 위치시킨 후, 씰패턴(170)을 형성한다. 상기 컬러필터 기판(150)은 아직 절단공정을 진행하지 않았으므로 원판상태이며, 상기 원판 상태의 컬러필터 기판(150)에는 여러 개의 셀단위 컬러필터 패턴(151)이 형성되어 있다. 다음, 상기 씰패턴(170) 인쇄공정은 열경화성 수지 또는 자외선 경화성 수지를 셀단위 컬러필터 패턴(151)의 액티브 영역(AA) 외측 테두리의 비표시영역의 블랙매트릭스(160b) 위에 끊김없이 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 마스크법과 디스펜서법이 있으며, 최근 원판단위의 기판이 대형화되면서 디스펜서법을 주로 사용하고 있다.

컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하여 액정패널 형성 시 액정주입을 위한 액정 주입구 부분(LIA)를 제외한 부분에 있어 끊김없이 씰패턴(170)을 형성하는 것이 중요하다. 씰패턴(170)의 끊김 발생시 액정이 새는 등 불량이 발생하게 된다. 디스펜서법에 의한 씰패턴(170) 형성 시 씰패턴 형성 재료인 실란트가 담겨있는 디스펜서(190)에 일정 압력을 가함과 동시에 일정한 속도로 상기 디스펜서(190)를 이동시켜 상기 실란트를 디스펜싱함으로써 끊김없이 일정한 폭과 두께를 갖는 씰패턴(170)을 형성할 수 있다. 이때, 액정 주입구 부분(LIA)에서는 상기 씰패턴(170)은 끊어지며 댐형상으로 형성한다. 액정 주입부분(LIA)에 있어서 씰패턴을 댐형상으로 형성하는 이유는 추후 액정 주입공정에서 상기 댐형상의 씰패턴 사이로 액정을 모세관 현상을 이용하여 주입시키기 위함이다.

다음, 도 5a 내지 도 5d는 씰패턴 형성 공정 이후의 본 발명에 따른 액정패널의 제조 공정 단면도이다. 도 5a는 도 4의 B-B에 단면도를 도시한 것이며, 5b 내지 도 5d는 상기 도 5a의 단면도에 공정 진행에 따라 변화되는 것을 도시한 것이다.

우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 컬러필터 기판(150) 상의 셀단위 컬러필터 패턴의 액티브 영역(AA) 외측 테두리의 비표시 영역(NA)에 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 씰패턴(170)을 형성한다.

다음, 도 5b와 도 5c에 도시한 바와 같이, 씰패턴(170)이 형성된 컬러필터 기판(150) 전면에 투명한 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(Photo acryl) 중에서 선택된 하나를 도포하고, 사진식각법을 이용하여 패터닝 공정을 진행한다. 이때 상기 두 물질 모두 광반응을 하는 물질이므로 별도의 포토레지스트를 도포하지 않고 상기 도포되어 형성된 유기막(172) 위에 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 갖는 마스크(185)를 상기 컬러필터 기판(150)에서 일정간격 이격하여 위치시킨 후, 자외선(UV)을 상기 마스크(185) 위에서 컬러필터 기판(150) 쪽으로 조사하여 노광을 진행하고, 상기 유기막(172)을 현상함으로써 컬러필터 기판(150) 상에 유기격벽(173)을 형성한다.

상기 유기격벽(173)은 컬러필터 기판(150) 내 셀 단위의 컬러필터 패턴의 테두리부분의 비표시 영역(NA)에 형성된 씰패턴(170)의 내측에 상기 씰패턴(170)을 따라 끊김없이 형성하며, 이때, 유기격벽(173)의 높이는 씰패턴(170)의 높이와 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 액정주입구 부분에서도 댐형상으로 형성된 씰패턴과 동일한 모양으로 상기 댐형상의 씰패턴 내측에 형성한다.

이때, 종래의 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(Photo acryl) 등의 유기물질을 이용하여 유기막 패턴을 형성하는 공정과 본 발명에서의 유기격벽(173)을 형성하는데 있어 차이점은 본 발명에 따른 상기 유기격벽(173)은 경화공정을 진행하지 않아 아직 완전하게 경화되지 않은 상태로서 외부에서 압력을 가하면 그 모양이 변형될 수 있도록 하는 것이 특징이다. 상기 유기격벽(173)을 완전히 경화시키지 않는 이유는 상기 유기격벽(173)은 셀갭보다 그 두께(높이)가 두껍게(높게) 형성되었으므로 이후 합착 공정 진행시 고온 가압함으로써 그 높이 변형이 가능하도록 하여 컬러필터 기판(150)과 어레이 기판(미도시)의 샐갭을 형성하기 위함이다.

이후 공정은 종래의 액정패널 제조 공정과 유사하게 진행되므로 간단히 설명한다.

도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 씰패턴(170)과 그 내측에 상기 씰패턴(170)을 따라 유기격벽(173)이 형성된 컬러필터 기판(150)과 도면에 도시하지 않았지만 은(Ag) 도포 및 스페이서 산포 공정을 진행한 어레이 기판(120)을 서로 대향시킨다. 이때 스페이서 산포 및 은 도포가 이루어진 어레이 기판(120) 면과 씰패턴(170) 및 그 내측에 유기격벽(173)이 형성된 컬러필터 기판(150) 면이 서로 마주보게 한 후, 상기 두 기판(120, 150)을 붙이는 합착공정을 진행한다. 기판 전면에 일정한 온도와 압력을 가하며 상기 두 기판(120, 150)을 얼라인(align)하며 합착을 진행하는데, 이때 컬러필터 기판(150) 상에 고른 두께 및 폭을 가지며 형성된 씰패턴(170)과 그 내측의 유기격벽(173)이 눌리며 일정한 폭을 가지며 퍼지며 두 기판내의 셀단위 액정패널 테두리의 셀갭을 형성하게 되며, 셀단위의 액정패널 내부에 있어서는 스페이서에 의해 셀갭이 형성된다. 이때 기판(120, 150)에 고온이 가해지므로 상기 씰패턴(170)과 유기격벽(173)은 셀갭을 유지한 상태로 단단히 경화된다.

다음, 상기 합착되어 씰경화 된 원판단위 패널을 셀단위 패널로 절단하는 셀 절단공정을 진행한다. 즉, 이전 단계까지를 거치며 제작된 원판패널을 단위 셀로 절단하는 공정이다. 셀 절단 공정은 유리기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질 또는 초경합금 재질의 절단휠로 원판패널 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(Scribe)공정과 상기 절단선에 힘을 가해 파단 분리하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다. 최근에는 브레이크 공정이 생략되어 스크라이브 공정만으로 절단할 수도 있다.

다음, 상기 절단공정을 진행하여 단위 셀로 절단된 액정패널에 액정을 주입 공정을 진행한다. 상기 액정주입 공정은 수 ㎛의 셀갭을 갖는 액정패널 내부를 진공화 한 후 모세관 현상과 대기압 차이를 이용하여 액정을 상기 액정패널의 내부로 주입한다. 이후 액정주입이 완료되면, 상기 액정이 주입된 액정 주입구를 봉지제로 밀봉하고 상기 봉지제를 경화시킨다. 다음으로 액정패널의 패드부위 쇼팅바를 제거하는 그라인딩 공정과 불량 유무를 판정하는 검사공정을 진행하여 액정패널을 완성한다.

<제 2 실시예>

다음은 본 발명에 의한 씰패턴 내측에 유기격벽을 구비한 액정패널의 제조 방법에 따른 제 2 실시예에 대해 설명한다.

액정패널의 구조는 제 1 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다. 또한 제 1 실시예와 동일하게 진행되는 셀공정에 대한 설명도 생략한다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 유기격벽을 구비한 액정패널의 일부 제조 방법에 따른 제조 공정 단면도이다. 도면부호에 있어서는 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서 100을 더하여 도면부호를 부여하였으며, 그 구조 및 각 부분에 대한 설명은 제 1 실시예와 동일하므로 다시 설명하지 않으며, 액정패널의 제조공정의 달라짐에 따라 차이가 있는 부분만을 설명한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 배향막 형성 및 러빙공정을 진행한 어레이 기판(미도시) 및 컬러필터 기판(250) 중 컬러필터 기판(250) 전면에 유기절연물질 인 포토아크릴(Photo acryl) 또는 벤조사이클로부텐(BCB) 중에 하나를 도포하여 일정두께의 유기막(272)을 형성한다.

다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 유기막(272) 위로 투과영역(TA)과 차단영역(BA)을 구비한 마스크(285)를 일정간격 이격하여 위치시킨 후, 자외선(UV) 노광을 실시한다. 이때 마스크(285)상의 투과영역(TA)이 대응되는 컬러필터 기판 상의 유기막(272) 중 셀단위의 액정패널 형성 시 화면이 표시되는 액티브 영역(AA) 외측의 테두리 부분인 비표시영역(NA)에 위치하도록 하여 자외선을 조사한다.

다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 마스크(도 6b의 285)를 통해 자외선을 조사함으로써 노광한 컬러필터 기판(250) 상의 유기막(도 6b의 272)을 현상함으로써 액정패널 형성 시 화면이 표시되는 액티브 영역 테두리 부분에 끊김없이 형성된 유기격벽(273)을 형성한다. 이때 상기 유기격벽(273)의 높이는 추후에 액정패널 형성 시 두 기판 즉 컬러필터 기판(250)과 어레이 기판(미도시) 사이 액정을 주입함으로써 형성되는 액정층 두께 즉 셀갭보다는 높게 형성되는 것이 바람직하다. 셀갭이 통상적으로 2㎛ 내지 8㎛로 형성되므로 최소 2㎛ 내지 8㎛보다는 두껍게 형성되어야 한다. 이때, 상기 유기격벽(273)은 경화공정을 진행하지 않아 압력을 가하여 변형이 가능한 것이 특징이다. 또한 도면에 나타나지 않았지만, 액정 주입구 영역에 있어서는 댐형태로 일정간격 이격하며 유기격벽을 형성한다.

다음 도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 유기격벽(273)이 형성된 컬러필터 기판(250)에 실란트로서 상기 유기격벽(273)에서 일정간격 외측으로 이격하여 끊김없이 일정한 폭과 높이를 갖는 씰패턴(270)을 형성한다. 단, 도면에 나타내지 않았으나 액정 주입을 위한 액정 주입구 영역에서 댐형태로 형성한다.

상기 유기격벽(273)에서 일정간격(w) 이격하여 씰패턴(270)을 형성하는 이유는 상기 씰패턴(270)이 유기격벽(273)보다 높은 두께로 패터닝되므로 두 기판(250, 미도시)의 합착시 상기 씰패턴(270)이 눌리면서 퍼지며 높이가 낮은 유기격벽(273)의 내측으로 침범하는 것을 방지하기 위함이다. 두 기판(250, 미도시)의 합착 시 눌려진 씰패턴의 폭은 어느 정도 조절가능하므로 이를 가만하여 상기 유기격벽(273)에서 일정간격(w) 이격하여 씰패턴(270)을 형성하는 것이다. 또한, 유기격벽(270)에 있어서도 씰패턴(273)의 퍼짐폭보다는 작지만 셀갭보다 두껍게 형성되므로 어느 정도 퍼지게 된다. 따라서 상기 유기격벽(270)의 퍼짐폭도 가만하여 상기 유기격벽(273)과 씰패턴(270) 사이의 이격된 일정간격(w)을 결정하여야 하며, 합착시 상기 유기격벽(273)과 씰패턴(270)은 이격된 간격없이 접착되는 것이 바람직하므로 상기 유기격벽(273)의 퍼짐폭과 씰패턴(270)의 퍼짐폭을 합한 간격보다 약간 작거나 같은 간격을 갖도록 씰패턴(270)을 형성한다.

다음, 도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 유기격벽(273) 및 씰패턴(270)이 형성된 컬러필터 기판(250)과 제 1 실시예에서와 동일한 방법에 의해 스페이서 및 은 도포가 이루어진 어레이 기판(220)을 대향시키고 일정한 온도 및 압력을 가하여 상기 두 기판(220, 250)을 합착한다. 이때, 씰패턴(270)이 압력에 의해 눌려져 퍼지며 원하는 셀갭을 형성하게 되는데, 상기 씰패턴(270) 내측에 합착 전에 일정간격을 유지하며 일정 높이를 갖는 유기격벽(273)이 있으므로 합착 공정 진행시 상기 씰패턴(270)이 눌려 퍼지게 되며, 원하는 적정 셀갭 형성 후에는 상기 씰패턴(270)이 더 이상 퍼지지 않게 되며, 상기 유기격벽(273)에 접촉하게 된다. 또한, 유기 격벽(273)도 경화되지 않았으므로 합착 시 압력에 의해 어느 정도 눌려 퍼지게 되며, 씰패턴(270)과 접촉하며 액정패널 테두리의 셀갭을 형성하고 경화되어 상기 셀갭을 유지하게 된다.

이후 공정은 제 1 실시예에서 설명한 것과 동일하게 진행되므로 설명은 생략한다.

본 발명에 의한 액정패널에 있어 셀갭 형성 및 액정이 새는 것을 방지하기 위한 씰패턴 내측에 유기 격벽을 형성하여 씰패턴과 액정이 직접 접촉하지 않는 액정패널을 제공함으로서 씰패턴 주변부 얼룩 불량을 방지할 수 있다. 따라서 제품 의 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치용 액정패널의 평면도.

도 2는 도 1을 A-A에 따라 절단한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 유기격벽을 구비한 액정표시장치용 액정패널의 일부 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조 공정중 씰패턴을 형성한는 공정을 도시한 도면.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 액정패널의 제조 공정 단면도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치요 액정패널의 제조 공정 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 액정패널 120 : 어레이 기판

130 : 게이트 전극 132: 게이트 절연막

133(133a, 133b) : 반도체층 135 : 소스 전극

137 : 드레인 전극 139 : 보호층

141 : 화소전극 150 : 컬러필터 기판

160(160a, 160b) : 블랙매트릭스 162 : 컬러필터층

164 : 공통전극 170 : 씰패턴

173 : 유기격벽 185 : 액정

AA : 액티브 영역 NA :비표시 영역

P: 화소 Tr : 박막 트랜지스터

Claims (11)

1. 다수개의 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 정의되는 화소 상에 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판과;

   상기 어레이 기판과 대향되며 각 화소에 대응하여 컬러필터를 구비한 컬러필터 기판과;

   상기 대향된 어레이 기판과 컬러필터 기판의 테두리에 형성된 씰패턴과;

   상기 씰패턴 내측에 상기 씰패턴을 따라 형성된 유기격벽과;

   상기 두 기판 사이 유기격벽 내측에 개재된 액정

   을 포함하는 액정표시장치용 액정패널.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기격벽은 유기물질인 벤조사이클로부텐(BCB), 포토아크릴(Photo Acryl) 중에서 선택되는 하나로 이루어진 액정표시장치용 액정패널.
3. 어레이 기판과 컬러필터 기판 상에 배향막을 형성하는 단계와;

   상기 배향막이 형성된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 러빙하는 단계와;

   상기 러빙된 컬러필터 기판의 액티브 영역 외측 테두리에 씰패턴을 형성하는 단계와;

   상기 씰패턴 내측에 유기격벽을 형성하는 단계와;

   상기 유기격벽이 형성된 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 대향시킨 후 일정 온도와 압력을 가하여 합착함으로써 상기 두 기판의 셀갭을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 씰패턴 내측에 유기격벽을 형성하는 단계는 씰패턴이 형성된 컬러필터 기판 상에 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(Photo acryl) 중에 하나를 도포하여 유기막을 형성하는 단계와;

   상기 유기막이 형성된 컬러필터 기판 위에 투과영역과 차단영역을 가지는 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와;

   상기 노광된 컬러필터 기판 상의 유기막을 현상하는 단계

   를 더욱 포함하는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
5. 어레이 기판과 컬러필터 기판 상에 배향막을 형성하는 단계와;

   상기 배향막이 형성된 어레이 기판과 컬러필터 기판을 러빙하는 단계와;

   상기 러빙된 컬러필터 기판 전면에 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토 아크릴(Photo acryl) 중 하나를 도포하여 유기막을 형성하는 단계와;

   상기 유기막이 형성된 컬러필터 기판 위에 투과영역과 차단영역을 가지는 마스크를 위치시키고 노광하는 단계와;

   상기 노광된 컬러필터 기판 상의 유기막을 현상하여 기판의 액티브 영역 외측 테두리에 유기격벽을 형성하는 단계와;

   상기 유기격벽이 형성된 컬러필터 기판에 상기 유기격벽의 외측으로 일정간격 이격하여 씰패턴을 형성하는 단계와;

   상기 유기격벽이 형성된 기판과 컬러필터 기판과 상기 어레이 기판을 대향시킨 후, 일정 온도와 압력을 가하여 합착함으로써 상기 두 기판의 셀갭을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 유기격벽은 셀갭보다는 높게 씰패턴의 높이보다는 낮게 형성되는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 유기격벽과 씰패턴간의 일정간격은 합착시 상기 유기격벽의 퍼짐폭과 상기 씰패턴의 퍼짐폭을 합한 폭과 같거나 좁게 형성되는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
8. 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 합착하여 셀갭을 형성하는 단계 이후에는 상기 합착된 두 기판을 패널단위로 절단하는 단계와;

   상기 합착되어 패널단위로 절단된 두 기판 사이에 액정을 주입하는 단계

   를 더욱 포함하는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
9. 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 유기격벽과 씰패턴은 액정을 주입하기 위한 액정 주입구 영역을 제외한 부분은 끊김없이 이어지며 형성되는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
10. 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 액정 주입구 영역에 형성되는 유기격벽과 씰패턴은 댐형태로 끊어지며 형성되는 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.
11. 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 유기격벽은 경화시키지 않아 합착 시 변형이 가능하도록 형성되는 것이 특징인 액정표시장치용 액정패널의 제조 방법.