KR20050064928A - 액정 표시 장치 및 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형 사이즈의 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조 시 액정 리크 및 액정 적하 마진을 확보할 수 있도록 한 액정표시장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 복수개의 액정 패널 영역이 설계되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 이웃하는 적어도 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정 패널 영역의 가장자리에 형성된 시일재를 포함하여 구성된 것이다.

Description

액정 표시 장치 및 제조 방법{Liquid crystal display device and method for manufacturing the same}

본 발명은 액정표시장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 특히 소형 사이즈의 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조 시 액정 리크 및 액정 적하 마진을 확보할 수 있도록 한 액정표시장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Lipuid Crystal Display Device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display)등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.

그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 특장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.

이와 같은 액정표시장치는, 화상을 표시하는 액정 패널과 상기 액정 패널에 구동신호를 인가하기 위한 구동부로 크게 구분될 수 있으며, 상기 액정패널은 일정 공간을 갖고 합착된 제 1, 제 2 유리 기판과, 상기 제 1, 제 2 유리 기판 사이에 주입된 액정층으로 구성된다.

여기서, 상기 제 1 유리 기판 (TFT 어레이 기판)에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 상기 각 게이트 라인과 수직한 방향으로 일정한 간격으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되어 정의된 각 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 복수개의 화소 전극과 상기 게이트 라인의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인의 신호를 상기 각 화소 전극에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.

그리고 제 2 유리 기판(칼라필터 기판)에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스층과, 칼라 색상을 표현하기 위한 R, G, B 칼라 필터층과 화상을 구현하기 위한 공통 전극이 형성된다.

이와 같은 상기 제 1, 제 2 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 시일재(sealant)에 의해 합착되어 상기 두 기판 사이에 액정이 주입된다.

이 때, 액정 주입 방법은 상기 실재에 의해 합착된 두 기판 사이를 진공 상태를 유지하여 액정 액에 상기 액정 주입구가 잠기도록 하면 삼투압 현상에 의해 액정이 두 기판 사이에 주입된다. 이와 같이 액정이 주입되면 상기 액정 주입구를 밀봉재로 밀봉하게 된다.

그러나 이와 같은 일반적인 액정 주입식 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다. 뿐만 아니라, 대면적의 액정표시장치를 제조할 경우, 액정 주입식으로 액정을 주입하면 패널내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다.

따라서, 휴대폰 또는 PDA용 액정표시장치의 제작은 액정 주입 방식으로 대부분 생산되고 있으며, 대형 사이즈의 액정표시장치는 액정을 적하 방식으로 제작하고 있다. 그러나, 생산성을 향상시키기 위해서는 소형 액정표시장치도 적하 방식으로 제조할 필요가 있다.

이와 같은 액정 적하 방식을 이용한 종래의 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치의 제조 공정 순서도이고, 도 2는 종래의 액정 적하 방식에 따른 모 기판의 액정 패널 배치도이며, 도 3a 내지 도 3f는 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치의 공정 평면도 또는 단면도이다.

먼저, 액정 적하 방식의 액정 표시장치의 제조 방법은, 하나의 유리 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 도 2에 도시한 바와 같이, 단위 액정 패널의 사이즈보다 더 큰 기판(10 or 20)에 복수개의 액정 패널(1)을 설계한다. 따라서, 제 1 기판의 각 액정 패널(1) 영역에 박막트랜지스터 어레이(TFT-array)(도면에는 도시되지 않음)를 형성하고, 제 2 기판의 각 액정 패널(1) 영역에 칼라필터 어레이(C/F array)(도면에는 도시되지 않음)를 형성한다(1S, 5S). 이 때, 상기 제 1, 제 2 기판의 합착 후 셀겝을 균일하게 유지하기 위한 칼럼 스페이서(column spacer, patterned spacer)(도면에는 도시되지 않음)가, 상기 칼라 필터 어레이 형성 후, 제 2 기판에 형성된다.

그리고, 상기 각 제 1, 제 2 기판에 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고 상기 배향막을 러빙한 후(2S, 6S), 상기 제 1, 제 2 모 기판을 각각 세정한다(3S, 7S).

도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 기판(10)의 각 액정 패널(1) 영역에 적당량의 액정(2)을 적하한다(4S). 이 때 액정(2)은 각 액정 패널(1)의 중앙 부분에 적하되며 시일재가 완전히 경화되어 셀겝을 유지할 때까지는 상기 액정이 시일재에 접촉되지 않도록 함이 바람직하다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 기판(20)의 각 액정 패널(1) 영역의 가장자리에 시일재(3) 및 Ag 도트(4)를 디스펜싱 한다(8S). 이 때 시일재(3)는 각 액정 패널 영역에 독립적으로 패터닝된다.

상기와 같이 형성된 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 진공 합착 챔버(도면에는 도시되지 않음)내로 위치시킨 다음 상기 두 기판을 합착한다(9S).

즉, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 시일재(3)가 하 방향을 향하도록 상기 제 2 기판(20)을 반전시켜 진공 합착기 챔버의 상부 스테이지(도면에는 도시되지 않음)에 위치시키고, 상기 액정(2)이 적하된 제 1 기판(10)을 진공 합착기 챔버의 하부 스테이지(도면에는 도시되지 않음)에 위치시킨다. 그리고, 진공 합착기 챔버내를 진공 상태로 유지하여, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 기판을 합착한다. 이 때, 상기 적하된 액정(2)은 상기 시일재(3)까지 이동하지 않는 것이 바람직하다.

상기와 같이 합착된 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 상기 진공 합착기 챔버로부터 UV 경화로(도면에는 도시되지 않음)로 로딩하여 UV 경화로에서 UV를 이용하여 상기 시일재를 경화한다(10S). 즉 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 시일재가 형성된 부분만 선택적으로 UV가 조사될 수 있도록 나머지 부분에는 차광막(6)이 형성된 마스크(5)를 이용하여 상기 시일재(3)에 UV를 조사하여 상기 시일재(3)을 UV 경화시킨다.

그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 UV 경화된 기판을 UV 경화로에서 열 경화로로 로딩하여 상기 시일재(3)를 열 경화한다(11S). 이 때, 상기 각 액정 패널에 적하된 액정이 퍼지기 시작한다.

상기와 같이 UV 및 열 경화 공정이 완료되면, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 단위 액정 패널별로 컷팅하고(12S), 단위 액정 패널별로 연마 가공한 후(13S) 검사 공정을 거쳐 출하하게 된다(14S, 15S).

이와 같은 액정 적하 방식에 의해 액정표시장치를 형성하게 되면, 액정을 주입하는데 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있으므로 생산성이 향상되고, 대형 사이즈일 경우 액정이 완전하게 주입되지 않아 불량이 발생됨을 방지할 수 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 액정 적하 방식으로 소형 액정표시장치를 제조할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 액정 패널이 소형일 경우는 시일재가 경화되어 액정 패널의 셀겝을 형성하기 전에 적하된 액정이 이동하여 상기 시일재와 접촉하게 되므로, 액정 패널 밖으로 흘러나오는 리크(leak) 현상이 발생하게 된다.

즉, 도 4a 내지 4c는 종래의 소형 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조할 경우 문제점을 설명하기 위한 공정 단면도이다.

도 4a와 같이, 액정(2)이 적하된 제 1 기판(10)과 시일재(3)가 형성된 제 2 기판(20)을 준비하여 상기 제 2 기판을 반전시켜, 도 4b와 같이, 상기 제 1, 제 2 기판을 합착하면, 액정 패널이 소형이므로 상기 적하된 액정이 이동하여 상기 시일재(3)가 경화되기 전에 상기 시일재(3)에 접촉하게 된다. 따라서, 상기 시일재(3)와 기판 간의 접착력이 떨어지고 셀겝이 유지되지 않으므로 상기 액정(3)이 패널 밖으로 흘러나와 불량이 발생하게 된다.

둘째, 액정 패널이 소형일 경우, 적하되는 액정의 미량 변동에도 액정 패널의 셀겝에 영향을 미치게 되고, 액정 패널의 셀겝의 변동은 액정 패널의 특성치를 변하게 할 뿐만 아니라 시일재 외곽부에 영향을 주어 불량을 초래하게 된다.

즉, 도 5a 내지 5b는 종래의 소형 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조할 경우 적하된 액정량의 변동에 따른 패널의 셀겝 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.

정상적인 양으로 액정이 적하될 경우(도 5a)와 액정이 과다 적하되었을 경우(도 5b), 액정 패널에 셀겝 차가 발생하게 된다. 액정 패널이 대형일 경우는 적하되는 액정량의 차가 미량일 경우는 액정 패널의 셀겝이 크게 차이를 보이지 않으나, 액정 패널이 소형일 경우는 미량의 액정 변동에서 셀겝 차에 크게 영향을 미치게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 이웃하는 액정 패널간에 서로 연결 통로를 갖도록 배치하여 액정의 급속한 이동을 막아 액정 리크를 방지하고 액정량 변동에 대한 마진을 확보하여 셀겝 변동을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 적하 방식의 액정표시장치는, 복수개의 액정 패널 영역이 설계되는 제 1 기판 및 제 2 기판과, 상기 이웃하는 적어도 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정 패널 영역의 가장자리에 형성된 시일재를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 연결 통로는 후속 공정에서 제거되고 상기 제거된 연결 통로에는 시일재에 의해 밀봉된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법은, 복수개의 액정 패널 영역이 설계된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계와, 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 패널 영역에 액정을 적하하는 단계와, 상기 이웃하는 적어도 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 액정 패널 영역의 가장자리에 시일재를 형성하는 단계와, 상기 시일재 및 액정이 형성된 면이 마주보도록 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 합착하는 단계와, 상기 연결 통로가 분리되도록 상기 합착된 기판을 각 액정 패널 단위로 절단하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

여기서, 상기 각 액정 패널 단위로 절단하는 단계 후, 상기 연결 통로에 해당되는 부분을 시일재로 밀봉하는 단계를 더 포함한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 액정 적하 방식의 액정표시장치 및 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 액정 패널 배치도이고, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 단면도이며, 도 8은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ' 선상의 단면도이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 소형의 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조할 경우, 액정 리크 발생을 방지하고 액정량 변동에 의한 마진을 확보하기 위한 것으로, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 이웃하는 액정 패널 영역 끼리 서로 액정이 이동할 수 있도록 설계한다.

따라서, 나머지 부분은 종래와 동일하나 시일재의 패턴이 이웃하는 액정 패널 영역과 서로 연결되도록 형성한다.

즉, 기판에 복수개의 액정 패널 영역(1a, 1b)을 설계하되, 제 1 액정 패널 영역(1a)과 제 2 액정 패널 영역(1b) 사이에 연결 통로(7)를 갖도록 시일재(3)를 형성한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 9a 내지 9e는 본 발명에 액정 적하 방식의 액정표시장치의 공정 단면도이다.

먼저, 하나의 유리 기판에 하나의 액정 패널을 형성하는 것이 아니라, 도 6에 도시한 바와 같이, 단위 액정 패널의 사이즈보다 더 큰 기판(10 or 20)에 복수개의 액정 패널(1a, 1b)을 설계한다.

즉, 제 1 기판의 각 액정 패널(1) 영역에 박막트랜지스터 어레이(TFT-array)(도면에는 도시되지 않음)를 형성하고, 제 2 기판의 각 액정 패널(1) 영역에 칼라필터 어레이(C/F array)(도면에는 도시되지 않음)를 형성한다. 이 때, 상기 제 1, 제 2 기판의 합착 후 셀겝을 균일하게 유지하기 위한 칼럼 스페이서(column spacer, patterned spacer)(도면에는 도시되지 않음)가, 상기 칼라 필터 어레이 형성 후, 제 2 기판에 형성된다.

그리고, 상기 각 제 1, 제 2 기판에 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고 상기 배향막을 러빙한 후, 상기 제 1, 제 2 모 기판을 각각 세정한다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 기판(10)의 각 액정 패널(1) 영역에 적당량의 액정(2)을 적하한다. 이 때 액정(2)은 각 액정 패널(1)의 중앙 부분에 적하되며 시일재가 완전히 경화되어 셀겝을 유지할 때까지는 상기 액정이 시일재에 접촉되지 않도록 함이 바람직하다.

그리고, 상기 제 2 기판(20)의 각 액정 패널(1) 영역의 가장자리에 시일재(3) 및 Ag 도트(4)를 디스펜싱 한다. 이 때, 상기 시일재(3)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 액정 패널 영역(1a)과 제 2 액정 패널 영역(1b) 사이에 연결 통로(7)를 갖도록 시일재(3)를 형성한다.

상기 도 6에서는 이웃하는 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 시일재(3)가 형성됨을 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 이웃하는 3개 이상의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 시일재(3)를 형성하여도 된다.

또한, 상기와 같은 시일재(3)를 제 1 기판(10)에 형성하고 상기 액정(2)을 제 2 기판(20)에 적하하여도 무방하여, 상기 시일재(3)와 액정(2) 모두를 제 1 기판(10)에 형성하거나 제 2 기판(20)에 형성하여도 무방하다.

상기와 같이 형성된 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 진공 합착 챔버(도면에는 도시되지 않음)내로 위치시킨 다음 상기 두 기판을 합착한다.

즉, 상기 시일재(3)가 하 방향을 향하도록 상기 제 2 기판(20)을 반전시켜 진공 합착기 챔버의 상부 스테이지(도면에는 도시되지 않음)에 위치시키고, 상기 액정(2)이 적하된 제 1 기판(10)을 진공 합착기 챔버의 하부 스테이지(도면에는 도시되지 않음)에 위치시킨다.

그리고, 진공 합착기 챔버내를 진공 상태로 유지하여, 도 9b와 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 근접시켜 합착한다. 이 때, 상기 적하된 액정(2)은 상기 시일재(3)까지 이동하지 않는 것이 바람직하다.

상기와 같이 합착된 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 상기 진공 합착기 챔버로부터 UV 경화로(도면에는 도시되지 않음)로 로딩하여 UV 경화로에서 UV를 이용하여 상기 시일재를 경화시키고, 상기 UV 경화된 기판을 열 경화로에 로딩하여 상기 시일재(3)를 열 경화시킨다. 이 때, 상기 각 액정 패널에 적하된 액정이 이동하기 시작하며, 액정이 과다하게 적하된 경우에는 상기 이웃하는 제 1, 제 2 액정 패널 영역(1a, 1b)에 형성된 연결 통로(7)(완충 영역)로 액정이 이동한다. 따라서, 적하된 액정량이 미량 변동되더라도 셀겝의 변동이 없게되고, 연결 통로(7)로 액정이 이동하므로 액정(2)이 이동하여 시일재(3)와 접촉되는 시간을 늘릴 수 있으므로 액정 리크 현상을 방지할 수 있다.

상기와 같이 UV 및 열 경화 공정이 완료되면, 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 기판(10, 20)을 단위 액정 패널별로 컷팅한다. 이 때, 상기 연결 통로(7)에 해당되는 부분은 별도로 분리되도록 컷팅한다.

도 9e에 도시한 바와 같이, 상기 연결 통로(7)에 해당되는 부분에는, 종래의 액정 주입 방법에서 액정 주입구를 시일재로 밀봉한 바와 같이, 시일재(3a)로 밀봉한다.

그 밖에 단위 액정 패널별로 연마 가공한 후, 검사 공정을 거쳐 출하하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 액정표시장치 및 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 한 기판에 복수개의 액정 패널을 설계하여 액정 적하 방식으로 액정표시장치를 제조할 때, 이웃하는 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 시일재 패턴을 형성하여 기판 합착 후 적하된 액정이 상기 연결 통로로 자연스럽게 이동할 수 있도록 하므로 액정 패널이 소형일 경우에도 액정이 이동할 수 있는 공간이 넓어지고, 이로 인하여 시일재가 경화되기전에 액정과 시일재가 접촉되어 액정이 패널 외부로 흐르는 액정 리크 발생을 방지할 수 있다.

둘째, 액정 적하 량이 과도할 경우에도, 적하된 액정이 상기 연결 통로로 자연스럽게 이동하여 완충되므로, 액정 적하 마진을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치의 제조 공정 순서도

도 2는 종래의 액정 적하 방식에 따른 모 기판의 액정 패널 배치도

도 3a 내지 도 3f는 종래의 액정 적하 방식의 액정표시장치의 공정 평면도 또는 단면도

도 4a 내지 4c는 종래의 소형 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조할 경우 액정 리크 현상을 설명하기 위한 공정 단면도

도 5a 내지 5b는 종래의 소형 액정표시장치를 액정 적하 방식으로 제조할 경우 적하된 액정량의 변동에 따른 패널의 셀겝 변화를 설명하기 위한 단면도

도 6은 본 발명에 따른 액정 패널 배치도

도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ' 선상의 단면도

도 8은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ' 선상의 단면도

도 9a 내지 9e는 본 발명에 액정 적하 방식의 액정표시장치의 공정 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1a, 1b : 액정 패널 영역 2 : 액정

3 : 시일재 7 : 연결 통로

10, 20 : 기판

Claims (5)

1. 복수개의 액정 패널 영역이 설계되는 제 1 기판 및 제 2 기판;

   상기 이웃하는 적어도 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 상기 제 1, 제 2 기판 사이의 액정 패널 영역의 가장자리에 형성된 시일재를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연결 통로는 제거되고 상기 제거된 연결 통로에는 시일재에 의해 밀봉됨을 특징으로 하는 액정표시장치.
3. 복수개의 액정 패널 영역이 설계된 제 1 기판 및 제 2 기판을 준비하는 단계;

   상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 각 액정 패널 영역에 액정을 적하하는 단계;

   상기 이웃하는 적어도 2개의 액정 패널 영역 사이에 연결 통로를 갖도록 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 액정 패널 영역의 가장자리에 시일재를 형성하는 단계;

   상기 시일재 및 액정이 형성된 면이 마주보도록 상기 제 1 기판 및 제 2 기판을 합착하는 단계; 그리고

   상기 연결 통로가 분리되도록 상기 합착된 기판을 각 액정 패널 단위로 절단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 액정 패널 단위로 절단하는 단계 후,

   상기 연결 통로에 해당되는 부분을 시일재로 밀봉하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 액정 패널 단위로 절단하는 단계 전,

   상기 시일재를 경화시키는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조 방법.