KR20050073659A - 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정의 과부족 현상 등을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 액정표시장치는, 액정층을 사이에 두고 합착되는 제 1 기판과 제 2 기판으로 이루어지는 액정원판에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 액정층의 액정 여분이 흘러나올 수 있도록 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판에 소정의 홀(hole)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치 및 그의 제조방법{Liquid crystal display and method for manufacturing the same}
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액정 적하 방식을 적용한 액정표시장치(Liquid Crystal Display : 이하, LCD) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD, 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 브라운관(Cathode Ray Tube)을 대체하는 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 텔레비전 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
LCD는 서로 마주 보도록 결합되어 있는 두 기판과 그 사이에 주입되어 온도의 변화나 농도의 변화에 따라 상 전이를 발생하는 액정 물질로 이루어져 있다.
상기 액정은 액체의 유동성과 고체의 장거리 질서(Long Range Order) 성질을 가지는 액체와 고체의 중간 성질을 갖는 물질이다. 즉, 고체인 결정이 녹아서 액체가 되기 전에 고체결정이나 액체가 아닌 중간 상태로 되는 것을 말하며, 빛을 쪼이거나 전계 또는 자계를 부가시키면 광학적인 이방성 결정에 특유한 복굴절성을 나타내고, 어떠한 온도 범위내에서는 액체와 결정의 쌍방의 성질을 나타낸다.
이러한 LCD를 만들 때에는 전극이 형성되어 있는 두 기판을 결합하여 빈 액정 셀(Cell)을 만든 다음, 액정주입구를 통하여 두 기판 사이에 액정 물질을 주입한다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
액정 셀 공정 중 액정 주입 프로세스(Process)에서는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)가 형성된 TFT 기판과, 그것과 대향하는 컬러필터(Color Filter) 기판을 씨일(Seal)재를 통하여 접합한 후, 씨일재를 경화시키는 합착공정을 수행한다. 그 다음, 액정과 서로 합착된 기판을 진공조에 넣고 씨일재로 개구한 주입구를 액정에 침지한 후, 조내를 대기압으로 복원함으로써 기판 사이에 액정을 봉입하는 진공주입법을 사용하고 있다.
도 1은 종래의 진공주입법을 이용한 액정 셀 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 액정 물질을 용기(30)에 담은 다음, 챔버(20) 속에 용기를 집어넣고 챔버(20) 안의 압력을 진공상태로 유지하여 액정(25) 물질 속이나 용기 안벽에 붙어 있는 수분을 제거하고 기포를 탈포한다.
이어, 여러 장의 패널(Panel)(40)의 액정주입구를 액정 물질에 담그거나 접촉시킨 다음, 챔버 안의 압력을 진공 상태로부터 질소(N2) 가스를 외부에서 유입하여 대기압 상태까지 높이면, 패널(40) 안의 압력과 챔버의 압력 사이의 차이에 의하여 액정주입구를 통하여 액정 물질이 주입된다.
다음, 액정(25)이 각 패널(40)에 다 충진되면, 주입구를 밀봉하는 봉지 공정을 수행한 후, 각각의 패널(40)을 세정한다.
그러나, 이러한 액정 주입 방법은 단위 패널로 절단(Cutting)한 후, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정주입구를 액정 물질에 담그거나 접촉시켜 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되므로 생산성이 저하된다. 또한, 대면적의 LCD를 제조할 경우, 패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 될 수 있다.
이에 대해 최근, 어레이 기판 주위에 프레임(Frame)상으로 형성된 메인 실링(Main Sealing)의 프레임 내의 기판면 상에 규정량의 액정을 적하하고, 진공 중에서 어레이(Array) 기판과 컬러필터 기판을 접합하여 액정봉입을 하는 적하주입법이 주목되고 있다.
상기 적하주입법을 이용한 액정 셀 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, TFT 기판 및 컬러필터 기판 상에 배향물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정(1S)을 진행하고, TFT 기판 및 컬러필터 기판을 각각 세정(2S)한다.
상기 세정된 컬러필터 기판을 씨일 디스펜싱(Seal Dispensing) 장치에 로딩(Loading)하여 각 패널 영역의 주변부에 씨일재를 도포(3S)한다. 상기 씨일재는 광 및 열 경화성 수지를 이용하고 액정주입구를 만들 필요가 없다. 상기 씨일재는 컬리필터 기판 뿐 아니라, TFT 기판 상에도 도포할 수 있다.
한편, 상기 세정된 TFT 기판을 은(Ag) 디스펜싱 장치에 로딩하여 상기 TFT 기판 상의 공통 전압 공급 라인에 은(Ag) 도트(Dot)를 형성하고(5S), 상기 TFT 기판을 액정 디스펜싱(LC Dispensing) 장치에 로딩하여 각 패널의 액티브 어레이(Active Array) 영역상에 액정을 적하한다(6S).
그런 다음, 상기 TFT 기판과 컬러필터 기판을 진공 합착기 챔버에 로딩하여 상기 적하된 액정이 균일하게 각 패널에 채워지도록 TFT 기판과 컬러필터 기판을 합착 및 가압하여 액정을 충진시키고, 상기 씨일재를 경화시켜 액정 원판을 형성한다(7S).
상기 액정 원판을 각 패널 별로 절단한다(8S).
절단된 각 패널을 연마 가공하고 최종 검사(9S)하여 LCD를 완성한다.
그러나, 종래의 적하주입법에 있어서는 액정을 적하한 후, 진공 합착기에서 가압하여 액정을 액정 원판에 충진시키지만, 진공 합착기의 가압력의 강, 약에 따라, 또는 액정 적하량에 따라 액정의 과부족 현상이 발생한다.
즉, 액정이 적하되는 양이 부족하면 상기 액정층내에 기포가 생기게 되고, 과다하면 표시 불균일 현상 등이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 액정의 과부족 현상을 방지하여 수율을 증대시킬 수 있는 LCD 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 LCD는 액정층을 사이에 두고 합착되는 제 1 기판과 제 2 기판으로 이루어지는 액정원판에 있어서, 상기 제 1 기판과 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 액정층의 액정 여분이 흘러나올 수 있도록 상기 제 2 기판에 소정의 홀(hole)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 LCD의 제조방법은 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판상에 액정 주입구가 형성된 씨일재를 도포하는 단계; 상기 제 1 기판상에 액정을 적하하는 단계; 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하여 소정의 액정을 상기 액정 주입구를 통해 흘러나오게 하는 단계; 및 상기 액정 주입구를 봉지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 액정을 선택된 기판 전면에 도포하는 단계는, 상기 액정을 나이프 방식으로 질소 기체를 분사하여 화소 영역 또는 화소 영역과 대응되는 영역에 균일하게 도포하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LCD의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 충진 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 제 1 기판(TFT 기판) 및 제 2 기판(컬러필터 기판)이 제공된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 제 1 기판에는 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 매트릭스(Matrix) 화소 영역에 각각 형성되는 복수개의 박막 트랜지스터 및 화소 전극들이 형성되어 있다.
제 2 기판에는 상기 화소 영역을 제외한 부분의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스(Black Matrix)층과, 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 삼원색으로 이루어지는 컬러 필터층과, 상기 화소 전극들과 함께 액정을 구동시키는 공통전극 등이 형성되어 있다. 또한, 상기 제 2 기판상에는 LCD의 대면적화에 유리한 지주 형상의 스페이서(Spacer)가 약 3.5㎛의 높이로 제 1 기판상의 게이트 라인 및 데이터 라인에 대응되는 면에 형성되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제 2 기판에는 일정 사이즈를 갖는 홀이 구비되어 있어, 하기와 같이 실시되는 액정 셀 공정에 있어서, 액정량을 제어할 수 있게 된다.
상기 제 1, 제 2 기판은 다음과 같은 액정 셀 공정에 의해 LCD가 구현된다.
먼저, 제 1 기판 및 제 2 기판 상에 배향물질을 도포한 후 액정분자가 균일한 방향성을 갖도록 하는 배향 공정을 동시에 수행한다. 상기 배향공정은 배향막 도포 전 세정(20S), 배향막 인쇄(21S), 배향막 소성(22S), 배향막 검사(23S), 러빙(24S) 순으로 차례로 진행한다.
다음, 배향 공정이 수행된 제 1 기판과 제 2 기판을 세정(25S)한 다음, 제 2 기판의 화소 영역 외곽쪽으로 제 1 기판이 일정 간격을 갖고 합착되도록 하는 주입구가 없는 씨일재를 제 2 기판 상에 프레임 형상으로 도포(26S)한다. 그리고, 제 1 기판 상에 제 2 기판상의 공통전극과의 전기적 연결을 위해 은(Ag)을 도트(dot) 형상으로 도포(27S)한다. 이때, 상기 씨일재의 형성은 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 한 기판 상에 형성할 수도 있고, IPS(In-Plane Switching Mode) 모드에서는 제 1 기판상에 화소전극과 공통전극이 형성되므로 상기 은(Ag) 도트를 형성할 필요가 없다.
다음, 제 1 기판 상에 상기 씨일재 안쪽 영역에 액정을 적하한다(28S). 상기 액정 적하는 액정 디스펜싱(LC Dispensing) 장치에 의한 방식으로 액정을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 상기 액정을 제 2 기판상에 상기 제 1 기판상의 씨일재 안쪽 영역과 대응되는 영역에 적하할 수도 있다.
이어, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 접착하는 합착공정이 진행(30S)된다.
상기 합착공정의 진행 과정을 하나의 액정패널을 예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 합착기구에 의해 제 1 기판(1)과 제 2 기판이 얼라인 되어 지지되어 있다. 상기 제 1 기판(1)상에는 씨일재(3)가 도포되어 있으며, 씨일재(3) 안쪽 영역상에 액정(2)이 적하되어 있다.
상기 제 2 기판(4)에는 지주 형상의 스페이서(6)가 형성되어 있으며, 또한 홀(5)이 형성되어 있다.
이와 같은 제 1 기판(1)과 제 2 기판(4)을 도 4b에 도시된 바와같이 합착하여 액정(2)이 골고루 퍼지게 한다. 이때, 일정 부피가 넘는 액정은 상기 홀(5)을 통하여 도 4c에 도시된 바와 같이 소정의 액정을 배출시킨다.
여기에서, 일정 부피가 넘는 액정의 배출 과정은 진공 챔버(vaccum chamber) 내에서 실행되기 때문에 셀 내부에 기포가 형성된다고 하더라도 상압에서 꺼내면 일정 부피의 액정 배출된 량이 셀 내부의 기포를 채워 기포를 제거하므로, 본 발명에 더욱 효과적으로 작용한다.
본 발명의 실시예에서는 액정 적하 시, 그 양을 셀 내부에 기포가 형성되지 않을 정도로 약간 많게 하여, 상기와 같이 소정의 액정을 배출시킬 수 있도록 한다. 상기 홀(5)의 직경은 0.5 ~ 2.0mm 정도가 바람직한다. 또한, 상기 홀(5)은 제 2 기판(4)이 아니라 제 1 기판(1)에 구비되어 소정의 액정을 배출시킬 수도 있다.
이에 의해 종래의 액정 적하량의 과부족 문제를 해결하여 표시 불균일 현상을 방지할 수 있다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 배출된 액정을 제거한 후, 상기 씨일재를 경화시켜 액정 원판을 형성하고(31S), 상기 액정 원판을 각 패널 별로 절단한다(32S).
그 후, 절단된 각 패널을 연마 가공(33S)한 다음, 외관 및 전기적 불량 등의 최종 검사(34S)를 수행하여 LCD를 완성한다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시예를 도 5를 통하여 설명하면 다음과 같다. 그리고, 도 4에서 설명된 동일 대상물은 동일 부호로서 표현되어 있다.
도시된 바와 같이, 제 1 기판(1)상에 씨일재(3)가 도포되어 있다. 본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 씨일재(3)를 종래의 액정주입공정에서와 같이 액정이 드나들 수 있는 입구(6)가 형성되도록 씨일재(3)를 도포한 다음, 액정 적하 후 제 2 기판(4)과 합착한다. 따라서, 제 1 실시예에서와 같이, 상기 입구(6)를 통하여 소정의 액정을 배출시킬 수 있다. 이후 봉지 공정 등을 통하여 LCD를 완성한다.
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.
상술한 본 발명의 LCD의 제조방법은 액정 적하 시, 그 양을 셀 내부에 기포가 형성되지 않을 정도로 약간 많게 하여, 소정의 액정을 배출시킬 수 있도록 기판에 홀을 구비하거나, 액정이 흘러나올 수 있도록 입구를 갖는 씨일재를 형성하여 LCD를 제조함으로써, 종래의 액정 적하량의 과부족 문제를 해결하여 표시 불균일 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 진공주입법을 적용한 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 사시도.
도 2는 종래의 적하주입법을 적용한 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정도.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제 1 실시예의 액정 충진 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1 : 제 1 기판 2 : 액정
3 : 씨일재 4 : 제 2 기판
5 : 홀 6 : 입구

Claims (2)

  1. 액정층을 사이에 두고 합착되는 제 1 기판과 제 2 기판으로 이루어지는 액정원판에 있어서,
    상기 제 1 기판과 제 2 기판의 합착 공정 시, 상기 액정층의 여분이 흘러나올 수 있도록 상기 제 1 기판 및 제 2 기판 중 어느 하나의 기판에 소정의 홀(hole)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 기판 및 제 2 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판상에 액정 주입구가 형성된 씨일재를 도포하는 단계;
    상기 제 1 기판상에 액정을 적하하는 단계;
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하여 소정의 액정을 상기 액정 주입구를 통해 흘러나오게 하는 단계; 및
    상기 액정 주입구를 봉지하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 제조방법.
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