KR20060114251A - 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성장치 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성장치 Download PDF

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배종성
전백균
윤용국
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Abstract

잉크젯 방식으로 배향막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성 장치를 제공한다. 매트릭스 형태로 배열된 다수 개의 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 기판을 준비하는 단계 및 기판에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부에 대한 기판의 상대 이동 방향과 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서 잉크젯 헤드부로부터 기판 상에 배향액을 적하하여 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.
액정 표시 장치, 배향막, 잉크젯, 박막 트랜지스터 어레이

Description

액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성 장치{Method for fabricating liquid crystal display and apparatus for fabricating alignment layer used for the same}
도 1은 종래의 배향막 형성 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치에 포함되는 잉크젯 헤드부의 저면 사시도들이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따라 제조된 액정 표시 장치의 개략적인 단면도 및 그의 일부 확대도이다.
도 5 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의한 배향막 형성 방법을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의한 배향막 형성 방법을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 배향막 형성 장치 110: 스테이지
120: 잉크젯 헤드부 121: 헤드
122: 노즐 130: 배향액 공급부
140: 배향액 공급관 200: 액정 표시 장치
210: 박막 트랜지스터 기판 211: 게이트 전극
212: 게이트 절연막 213: 반도체층
214: 소오스 전극 215: 드레인 전극
216: 유기막 217: 단차 패턴
218: 화소 전극 219: 배향막
220: 컬러 필터 기판 221: 컬러 필터층
222: 블랙 매트릭스 223: 평탄화막
224: 공통전극 225: 배향막
230: 액정 240: 실링재
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크젯 방식을 이용하여 배향막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 배향막 형성 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에 형성되는 액정층의 액정 분자에는 배향 규제력 또는 표면 고정력이 부여되어야 한다. 따라서, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판의 액정층과의 각 접촉면에 배향막을 형성하고 러빙(rubbing)을 수행하여야 한다. 액정 분자를 효과적으로 배향시키기 위한 배향막 형성 공정은 액정셀 공정에 있어서 화질 특성과 관련하여 매우 중요하다.
최근 들어 대형화 배향막을 형성하기 위한 방법으로 잉크젯 방식의 배향막 형성 방법이 도입되었다. 그러나 잉크젯 방식을 이용한 배향막 형성 방법에 있어서, 배향막을 평탄화(leveling)시키기가 용이하지 않다. 잉크젯 방식에 의한 배향막 형성 방법은 잉크젯 헤드의 노즐 피치(375um)가 크고, 배향액이 기판 상에 적하된 후 스스로 퍼져 평탄화되기 때문에 롤 인쇄 방식에 비해 균일하게 배향막을 형성하기 어렵다.
도 1은 종래의 잉크젯 방식을 이용한 배향막 형성 장치에 의해 배향막 형성 시 기판 상에 적하되는 배향액의 적하 위치를 도시한 것이다. 도 2를 참조하면, 기판에 단차가 큰 패턴이 일정 배열로 형성되어 있다. 현재 상용되고 있는 잉크젯 헤드의 노즐 간의 피치(HP)는 단차 패턴 간의 피치(OP) 보다 큰 게 일반적이다. 따라서, 배향액(21)이 적하되는 위치의 단차 패턴의 오목부(A)에서는 배향액(21)이 잉여되고, 배향액(21)이 적하되지 않은 위치에 존재하는 단차 패턴의 오목부(B)에서는 배향액(21)이 부족하게 된다. 이러한 배향액 잉여 또는 배향액 부족이 규칙성을 가지고 기판 전체에 발현되면, 결국 관찰자의 시야에 액정 표시 패널의 줄무늬 얼룩으로서 인식되게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판에 얼룩 발생을 방지할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같이 기판에 얼룩 발생을 방지할 수 있는 배향막 형성 장치에 관한 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 기판을 준비하는 단계 및 상기 기판에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서 상기 잉크젯 헤드부로부터 상기 기판 상에 상기 배향액을 적하하여 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 매트릭스 형태로 일정 피치로 배열된 다수개의 단차 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계 및 상기 기판에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과 상기 매트릭스의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서, 상기 잉크젯 헤드부로부터 상기 기판 상에 상기 배향액을 적하하여 배향막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배향막 형성 장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 박막 트랜지스터 어레이가 구비된 기판이 위치하고 상기 기판을 제 1 방향으로 이동시키는 스테이지 및 상기 스테이지 상부에 위치하고 상기 기판 상에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부를 포함하되 상기 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되는 액정 표시 장치의 배향막 형성에 사용되는 배향막 형성 장치에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치에 대한 개략적인 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치(100)는 스테이지(110), 잉크젯 헤드부(120), 배향액 공급부(130) 및 배향액 공급관(140)을 포함한다.
스테이지(110)는 기판이 놓이는 장소로서, 기판을 일 방향으로 이동시킨다. 스테이지(110)의 형태는 기판을 이동시킬 수 있는 형태라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 컨베이어 벨트 형태일 수 있다.
잉크젯 헤드부(120)는 스테이지(110) 상에 놓인 기판에 직접 배향액을 적하하는 부분으로서, 잉크젯 헤드부(120)는 적어도 하나의 헤드로 구성된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치에 포함되는 잉크젯 헤드부의 저면 사시도들이다. 도 3a를 참조하면, 잉크젯 헤드부(120)에는 다수개의 노즐(122)을 구비한 블록 형태의 다수개의 헤드(121)가 일렬로 배열되어 구성될 수 있다.
또한, 동일 헤드(121) 내에 구비되어 있는 노즐(122) 간의 피치(p1)와 다른 헤드(121)와 인접 부근에 형성되어 있는 노즐(122) 간의 피치(p2)를 동일하게 조절하는 것을 보다 용이하게 하기 위해 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 각 헤드(121)의 끝단의 일부가 서로 겹치도록 하여 다수개의 헤드(121)가 지그 재그 모양이 되도록 배치할 수 있다. 이 경우 헤드부(121) 전체에 형성되어 있는 노즐(122)의 피치를 등간격으로 조절하는 것이 용이하면서도, 다수개의 헤드(121)를 컴팩트하게 배치할 수 있는 장점이 있다. 또한, 잉크젯 헤드부(120)에서 각 노즐(122) 간의 피치는 후술하는 바와 같이 박막 트랜지스터 기판에 형성되어 있는 단차 패턴 간의 피치보다 크다. 여기서, 노즐(122)은 각각에 대해 개폐가 가능하여 기판에 도포하는 배향액의 공급량 및 배향액의 적하 위치를 조절할 수 있고, 노즐(122)의 개 수를 조절함으로써 배향막 형성 공정의 시간을 조절할 수도 있다.
잉크젯 헤드부(120)는 기판이 대형화 됨에 따라 잉크젯 헤드부(120)의 헤드(121)의 개수를 증가시켜 기판의 대형화에 용이하게 대처할 수가 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 잉크젯 헤드부(120)의 전체 길이는 적어도 기판의 이동 방향에 수직한 방향으로의 기판의 폭보다 긴 것이 바람직하며, 그 이유에 대해서는 후술하도록 한다.
다시 도 2를 참조하면, 잉크젯 헤드부(120)는 스테이지(110)의 이동 방향에 대해 잉크젯 헤드부(120)의 길이 방향이 수직을 이루도록 위치한다. 잉크젯 헤드부(120)는 고정될 수도 있고, 기판의 이동 방향에 대해 실질적으로 수직 방향으로 왕복 운동을 할 수도 있다. 잉크젯 헤드부(120)가 왕복 운동을 하는 경우, 잉크젯 헤드부(120)에 대한 기판의 상대 이동 방향과 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서 기판 상에 배향액을 적하하도록 한다. 이에 대해서는 후술하는 배향막 형성 장치(100)를 이용한 배향막 형성 방법에서 상세히 설명하기로 한다.
배향액 공급부(130)는 잉크젯 헤드부(120)에 배향액을 공급하는 부분이다. 배향액 공급부(130)에 포함되는 배향액은 예를 들어 폴리이미드 용액일 수 있다.
배향액 공급관(140)은 잉크젯 헤드부(120)와 배향액 공급부(130)를 연결하여 배향액 공급부(130)로부터 잉크젯 헤드부(120)로 배향액이 공급되도록 한다.
계속해서, 상기한 바와 같은 배향막 형성 장치(100)를 이용하여 배향막을 형성하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 따라 제조된 액정 표시 장치의 개략적인 단면도 및 그의 일부 확대도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치(200)는 박막 트랜지스터 기판(210), 컬러 필터 기판(220) 및 박막 트랜지스터 기판(210)과 컬러 필터 기판(220) 사이에 형성된 액정층(230)으로 구성되어 있다.
박막 트랜지스터 기판(210)은 구동 소자 어레이(array) 기판으로서, 다수개의 화소가 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 박막 트랜지스터(T)와 같은 구동 소자가 형성되어 있다. 컬러 필터 기판(220)은 실제 컬러를 구현하기 위한 컬러 필터층(221)이 형성되어 있다. 또한, 박막 트랜지스터 기판(210) 및 컬러 필터 기판(220)에는 각각 화소 전극(218) 및 공통 전극(234)이 형성되어 있으며 액정층(230)의 액정 분자를 배향하기 위한 배향막(219, 225)이 약 500 내지 1000Å의 두께로 형성되어 있다.
박막 트랜지스터 기판(210) 및 컬러 필터 기판(220)은 실링재(240)에 의해 합착되어 있으며, 그 사이에 액정층(230)이 형성되어 박막 트랜지스터 기판(210)에 형성된 구동 소자에 의해 액정 분자를 구동하여 액정층(230)을 투과하는 광량을 제어함으로써 정보를 표시하게 된다.
액정 표시 장치(200)의 제조 공정은 크게 박막 트랜지스터 기판(210)에 구동 소자를 형성하는 구동 소자 어레이 기판 공정과 컬러 필터 기판(220)에 컬러 필터를 형성하는 컬러 필터 기판 공정 및 구동 소자 어레이 기판 공정과 컬러 필터 기판 공정에서 만들어진 각 기판을 합착하는 셀(cell) 공정으로 구분될 수 있다.
우선, 구동 소자 어레이 공정에 의해 박막 트랜지스터 기판(210)상에 배열되어 화소 영역을 정의하는 다수개의 게이트 라인(gate line, 도시하지 않음) 및 데이터 라인(date line, 도시하지 않음)을 형성하고 화소 영역 각각에 게이트 라인과 데이터 라인에 접속되는 구동 소자인 박막 트랜지스터(T)를 매트릭스 형태로 배열하여 박막 트랜지스터 어레이를 형성한다. 여기서, 각 박막 트랜지스터(T)는 게이트 전극(211), 게이트 절연막(212), 비정질 실리콘 재질의 반도체층(213) 및 소오스/드레인 전극(214, 215)으로 구성된다.
상기한 바와 같은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 기판 상에 벤조싸이클로부텐(BenzoCycloButene; BCB) 등으로 된 유기막(216)을 형성할 수 있다. 이어서 박막 트랜지스터 어레이의 드레인 전극(215)의 표면이 노출되도록 유기막(216)에 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이를 따라 규칙성 있게 배열된 다수개의 단차 패턴(217), 예를 들어 콘택홀을 형성한다. 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 기판의 전면에 유기막(216)을 형성하는 이유는 유기막(216)은 비유전율이 낮고, 단차진 기판면에 도포되었을 때 기판면을 평탄화할 수 있는 특징을 갖고 있어 화소의 개구율 향상에 유리하기 때문이다. 즉, 화소의 개구율을 극대화시키기 위하여 화소 전극(218)을 데이터 라인 등에 중첩하여 구성하더라도, 유기막(216)의 절연성이 높아 데이터 라인에 흐르는 전압이 화소에 영향을 미치지 않음으로 화소 전압이 왜곡되지 않는다. 또, 표면이 평탄하기 때문에 기판을 합착하였을 때 셀갭(cell gap)을 균일하게 유지할 수 있고, 화소 전극(218) 위에 형성되는 배향막(219)의 러빙 불량을 줄일 수 있다. 이러한 유기막(216)은 3㎛ 이상의 두께를 가질 수 있고, 예를 들어 3 내지 4㎛의 두께를 가질 수 있다. 따라서 유기막을 패터닝하여 형성된 단차 패턴(217)의 단차는 3 ㎛ 이상, 예를 들어 3 내지 4㎛을 갖는다. 또한, 이러한 다수개의 단차 패턴(217) 간의 피치는 예를 들어 약 170㎛ 일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기한 바와 같은 단차 패턴(217) 상에 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO)로 이루어진 무기막을 스퍼터법 등으로 증착하고, ITO막을 패터닝하여 박막 트랜지스터(T)에 접속되고 박막 트랜지스터(T)를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층(230)을 구동하는 화소 전극(218)을 형성한다.
또한, 컬러 필터 기판(220)에는 컬러 필터 공정에 의해 기판 상에 블랙 매트릭스(222)를 형성하고, 화소 영역에 대응하는 영역에 컬러를 구현하는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터층(221)을 형성한다. 이어서, 블랙 매트릭스(222)와 컬러 필터층(221)에 의해 형성된 단차를 평탄화하기 위한 평탄화막(223)을 형성한 후 그 위에 공통 전극(224)을 형성한다.
이어서, 박막 트랜지스터 기판(210) 및 컬러 필터 기판(220)에 각각 배향막(219, 225)을 형성한다. 박막 트랜지스터 기판(210) 및 컬러 필터 기판(220)에 대한 배향막 형성 방법은 동일한 방법에 의해 수행 가능하므로, 본 명세서에서는 설명의 편의상 박막 트랜지스터 기판(210)을 예시하여 설명하도록 하겠지만, 컬러 필터 기판(220)에도 적용 가능함은 물론이다. 도 5 내지 도 6b은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 의한 배향막 형성 방법을 도시한 것이고, 이하 도 5 내지 도 6b를 참조하여 박막 트랜지스터 기판에 배향막을 형성하는 방법 에 대해 상세히 설명하도록 한다.
배향막은 도 2에 도시한 바와 같은 배향막 형성 장치(100)를 이용하여 형성할 수 있는데, 도 5를 참조하면 우선 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 구비한 박막 트랜지스터 기판(210)을 배향막 형성 장치(100)의 스테이지(110) 상에 위치시킨다.
박막 트랜지스터 기판(210)은 상기한 바와 같은 구동 소자 어레이 공정에서 형성된 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)와 이러한 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 따라 배열된 다수개의 단차 패턴(도 4의 217 참조)을 포함한다. 박막 트랜지스터 어레이(TA)는 각각의 박막 트랜지스터(T) 상에 형성되는 화소 전극(도 5의 218)의 배열로서 개략적으로 도시하였다.
이러한 박막 트랜지스터 기판(210)을 스테이지(110) 상에 위치시키는데 있어, 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 방향(α)과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 이루는 각도(θ)가 0˚보다는 크고 90˚보다는 작은 각도를 갖도록, 예를 들어 3˚ 보다는 크고 45˚ 보다는 작은 각도를 갖도록 박막 트랜지스터 기판(210)을 틸트(tilt) 시킨다. 만약 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 방향(α)과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 이루는 각도(θ)가 둔각인 경우, 이에 대한 보각으로 환산하여 0˚보다는 크고 90˚보다는 작은 각도, 예를 들어 3˚ 보다는 크고 45˚ 보다는 작은 각도를 갖도록 한다. 3˚ 보다는 크고 45˚ 보다는 작은 각도를 갖도록 하는 이유는 배향막 형성 장치에 포함되는 헤드의 개수와 헤드의 개수 증가에 따른 배향막 형성 장치의 가격 및 유지비를 고려해 볼 때, 상기한 범위의 각도를 갖는 것이 바람직하다.
박막 트랜지스터 기판(210)을 상기한 바와 같은 각도(θ)로 틸트시켜 스테이지(110) 상에 위치시키는 이유는 다음과 같다.
박막 트랜지스터 기판(210) 상에는 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 따라 배열된 다수개의 단차 패턴(도 5의 217 참조)을 포함하고 있고, 이러한 다수개의 단차 패턴(217)은 일정한 피치로 이격되어 있다. 단차 패턴(217)의 피치보다 배향막 형성 장치(100)의 잉크젯 헤드부(도 3의 120 참조)의 노즐(도 4a 및 도 4b의 122 참조) 간의 피치가 더 큰 경우, 예를 들어 단차 패턴(217) 간의 피치가 약 170㎛이고, 잉크젯 헤드부(120)의 노즐(122) 간의 피치가 약 375㎛인 경우, 잉크젯 헤드부(120)를 고정한 상태에서 박막 트랜지스터 기판(120) 상에 배향액이 적하되면서 박막 트랜지스터 기판(210)이 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)과 평행한 방향으로 이동한다면, 배향액이 적하되는 위치에 형성된 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)을 따라 배열된 단차 패턴(217) 전체에서는 배향액 잉여가 발생할 수 있다. 또한, 배향액이 적하되는 위치와 이격되어 있는 위치에 형성된 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)을 따라 배열된 단차 패턴(217) 전체에서는 배향액 부족이 발생할 수 있다. 이러한 규칙적인 배향액 잉여 또는 배향액 부족 현상으로 인한 박막 트랜지스터 기판(210)에 형성된 배향막 두께 차이 발생은 박막 트랜지스터 기판(210) 상에 줄무늬 얼룩 현상을 발생시킨다.
따라서, 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 방향(α)과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 불일치하도록 하기 위해, 박막 트랜지스터 기판(210)을 도 6에 도시한 바와 같이 틸트시킴으로써 잉크젯 헤드부(120)로부터 박막 트랜지스터 기판(210)에 배향액이 적하될 때 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)을 따라 배열되어 있는 각 단차 패턴(217)에 대한 배향액 적하량이 일정하지 않게 된다. 따라서, 상기한 바와 같은 규칙적인 배향액 잉여 또는 배향액 부족 현상으로 인한 박막 트랜지스터 기판(210) 상의 줄무늬 얼룩 현상을 방지할 수 있다.
계속해서, 도 6a 및 도 6b를 참조하면 잉크젯 헤드부(120)는 고정되어 있고, 스테이지(110)를 이동시켜 박막 트랜지스터 기판(210) 상에 배향액을 적하한다. 배향액이 적하되기 위해서는 우선 배향액이 저장된 배향액 공급부(130)에 질소 가스(N2)가 공급되면 질소 가스에 의해서 배향액 공급부(130)의 압이 높아지고 이 압에 의해서 배향액은 배향액 공급관(140)을 통해 잉크젯 헤드부(120)로 유입된다. 유입된 배향액은 잉크젯 헤드부(120)의 각 헤드(도 3a 및 도 3b의 121 참조)에 형성된 노즐(도 3a 및 도 3b의 122)을 통하여 박막 트랜지스터 기판(210) 위에 적하된다. 노즐(122)을 통하여 토출(吐出)된 배향액은 박막 트랜지스터 기판(210)에 적하되어 배향막을 형성하게 된다.
상기한 바와 같이 배향막을 형성한 후 박막 트랜지스터 기판(210)과 컬러 필터 기판(220) 사이에 형성되는 액정층(230)의 액정 분자에 배향 규제력 또는 표면 고정력을 제공하기 위해 배향막을 러빙할 수 있다.
그 후, 컬러 필터 기판(220)의 외곽부에 실링재(240)를 도포한 후 액정을 적하하고, 박막 트랜지스터 기판(210)과 컬러 필터 기판(220)을 정렬시킨 후 실링재 (240)를 경화시켜 컬러 필터 기판(220)과 박막 트랜지스터 기판(210)을 합착하여 액정 표시 장치(200)를 완성한다.
계속해서, 도 7 내지 8c를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 배향막 형성 방법을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치(200)의 제조 방법과 동일하므로, 중복되는 부분에 대해서는 설명의 편의상 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시예 따른 액정 표시 장치(200)의 제조 방법에서와 동일한 구동 소자 어레이 기판 공정과 컬러 필터 공정에 의해 박막 트랜지스터 기판(210)과 컬러 필터 기판(220)을 제조한다.
계속해서, 박막 트랜지스터 기판(210) 및 컬러 필터 기판(220)에 각각 배향막을 형성한다. 설명의 편의상 박막 트랜지스터 기판(210)을 예시하여 설명하도록 한다.
배향막은 도 2에 도시한 바와 같은 배향막 형성 장치(100)를 이용하여 형성할 수 있는데, 도 7을 참조하면 우선 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 구비한 박막 트랜지스터 기판(210)을 배향막 형성 장치(100)의 스테이지(110) 상에 위치시킨다.
박막 트랜지스터 기판(210)은 상기한 바와 같은 구동 소자 어레이 공정에서 형성된 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)와 이러한 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 따라 배열된 다수개의 단차 패턴(도 5 의 217 참조)을 포함한다. 박막 트랜지스터 기판(210)을 스테이지(110) 상에 위치시키는데 있어, 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 방향(α)과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 일치하도록 위치시킨다.
계속해서, 스테이지(110)를 이동시켜 박막 트랜지스터 기판(210) 상에 배향액을 적하한다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 매트릭스 형태로 배열된 박막 트랜지스터 어레이(TA)를 따라 배열된 다수개의 단차 패턴에서의 배향액 부족 또는 배향액 잉여 현상으로 인한 박막 트랜지스터 기판(210) 상의 줄무늬 얼룩 현상을 방지하기 위해, 잉크젯 헤드부(120)를 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)에 대한 타 방향(γ)으로 이동시킨다. 즉, 잉크젯 헤드부(120)를 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)에 대하여 실질적으로 수직인 방향(γ)으로 이동시킨다.
잉크젯 헤드부(120)의 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)에 대한 실질적으로 수직인 방향(γ)으로의 이동은 잉크젯 헤드부(120)에 대한 기판의 상대 이동 방향(α')과 상기 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 이루는 각도(θ)가 0˚보다는 크고 90˚보다는 작은 각도, 예를 들어 3˚보다는 크고 45˚ 보다는 작은 각도를 갖도록 한다. 박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)이 이루는 각도(θ)가 둔각인 경우 이에 대한 보각으로 환산하여 0˚보다는 크고 90˚보다는 작은 각도, 예를 들어 3˚ 보다는 크고 45˚ 보다는 작은 각도를 갖도록 한다. 잉크젯 헤드부(120)에 대한 박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')이라 함은 잉크젯 헤드부(120)에서 본 박막 트랜지스터 기판(210)의 상대적인 이동 방향을 의미한다. 따라서, 잉크젯 헤드부(120)에 대한 박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')은 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 방향(α)에서 잉크젯 헤드부(120)의 이동 방향(γ)의 차로서 구할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)과 이루는 각도(θ)는 잉크젯 헤드부(120)의 이동 속도와 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 속도의 조절에 의해 제어될 수 있다. 즉, 소망하는 각도(θ) 값이 정해지고, 박막 트랜지스터 기판(210)의 이동 속도 또는 잉크젯 헤드부(120)의 이동 속도 중 어느 하나의 값이 정해지면, 다음과 같은 식을 이용하여 나머지 값을 정할 수 있다.
식 1
Figure 112005022827785-PAT00001
예를 들어 박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 방향(β)과 이루는 각도(θ)를 약 5°로 하고자 할 경우, 잉크젯 헤드부(120)의 이동 속도를 17.5㎜/sec로 하고, 박막 트랜지스터 기판의 이동 속도를 잉크젯 헤드부의 이동 방향에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 200mm/sec로 함으로써 소망하는 각도(θ)로의 조절이 가능하다.
박막 트랜지스터 기판(210)의 상대 이동 방향(α')과 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)을 불일치시킴으로서, 잉크젯 헤드부(120)로부터 박막 트랜지 스터 기판(210)에 배향액이 적하될 때 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)을 따라 배열된 각 단차 패턴에 대한 배향액의 양이 일정하기 않게 된다. 따라서, 상기한 바와 같은 규칙적인 배향액 잉여 또는 배향액 부족 현상으로 인한 기판 상의 줄무늬 얼룩 현상을 방지할 수 있다.
잉크젯 헤드부(120)는 하나의 박막 트랜지스터 기판(210)에 대한 배향액 적하를 마친 후, 도 98c에 도시한 바와 같이 본래의 위치로 돌아와 다음의 박막 트랜지스터 기판(210)에 대해 배향액을 적하하기 위한 준비를 하게 된다. 이러한 잉크젯 헤드부(120)의 박막 트랜지스터 어레이(TA)의 일 방향(β)에 대한 실질적인 수직 왕복 운동으로 인하여, 박막 트랜지스터 기판(210) 전면에 배향액을 적하하기 위해서는 적어도 박막 트랜지스터 기판(210)의 폭 보다 잉크젯 헤드부(120)의 길이가 긴 것이 바람직하다.
또한, 잉크젯 헤드부(120)에 포함되는 다수개의 노즐(122)은 각각에 대해 개폐가 가능하므로, 배향액의 적하가 필요한 위치에 노즐(122)이 위치하는 경우에는 해당 노즐(122)을 개방하고, 배향액의 적하가 필요하지 않은 위치에 노즐(122)이 위치하는 경우에는 해당 노즐(122)을 폐쇄하여 배향액 적하 위치를 조절할 수 있다.
이어서, 배향막이 형성된 박막 트랜지스터 기판(210)과 컬러 필터 기판(220) 상에 각각 러빙을 수행하고, 액정 적하 공정을 거쳐 액정 표시 장치를 완성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이에 사용되는 배향막 형성 장치에 따르면, 현재 상용되고 있으며 기판에 형성된 단차 패턴의 피치보다 큰 피치의 노즐을 구비하는 잉크젯 방식의 배향막 형성 장치의 실질적인 변경이 없이도 기판 상에 발생하는 줄무늬 얼룩을 방지할 수 있다. 결국 액정 표시 장치를 저렴한 생산 비용으로 형성할 수 있다.

Claims (25)

  1. 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 박막 트랜지스터 어레이를 구비한 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 기판에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과, 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서, 상기 잉크젯 헤드부로부터 상기 기판 상에 상기 배향액을 적하하여 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도는 3˚≤ θ ≤ 45˚인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각도는 상기 기판의 이동 속도와 상기 잉크젯 헤드부의 이동 속도에 의해 결정되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향으로 이동하고, 상기 잉크젯 헤드부는 상기 박막 트랜지스터 어레이의 타 방향으로 이동하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향과 상기 박막 트랜지스터 어레이의 타 방향은 실질적으로 수직인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부는 상기 박막 트랜지스터 어레이의 타 방향으로 왕복 운동하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 박막 트랜지스터 어레이를 따라서 일정 피치로 배열된 3㎛ 이상의 단차를 갖는 다수개의 단차 패턴을 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다수개의 단차 패턴은 상기 박막 트랜지스터 어레이의 각 드레인 전극과 각 화소 전극의 전기적 접촉을 위한 콘택홀인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부의 노즐 피치가 상기 단차 패턴의 피치보다 큰 액정 표시 장치의 제조 방법.
  10. 매트릭스 형태로 일정 피치로 배열된 다수개의 단차 패턴을 포함하는 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 기판에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과, 상기 매트릭스의 일방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하면서, 상기 잉크젯 헤드부로부터 상기 기판 상에 상기 배향액을 적하하여 배향막을 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부의 노즐 피치가 상기 단차 패턴의 피치보다 큰 액정 표시 장치의 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 각도는 3˚≤ θ ≤ 45˚인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 각도는 상기 기판의 이동 속도와 상기 잉크젯 헤드부의 이동 속도에 의해 결정되는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 매트릭스의 일 방향으로 이동하고, 상기 잉크젯 헤드부는 상기 매트릭스의 타 방향으로 이동하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 매트릭스의 일 방향과 상기 매트릭스의 타 방향은 실질적으로 수직인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부는 상기 매트릭스의 타 방향으로 왕복 운동하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 단차 패턴의 단차는 3㎛ 이상인 액정 표시 장치의 제조 방법.
  18. 매트릭스 형태로 배열된 다수개의 박막 트랜지스터 어레이가 구비된 기판이 위치하고 상기 기판을 제 1 방향으로 이동시키는 스테이지; 및
    상기 스테이지 상부에 위치하고 상기 기판 상에 배향액을 적하하는 잉크젯 헤드부를 포함하되, 상기 잉크젯 헤드부에 대한 상기 기판의 상대 이동 방향과, 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향이 0˚<θ< 90˚ 각도를 이루게 하는 배향막 형성 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 각도는 3˚≤ θ≤ 45인 배향막 형성 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부는 제 2 방향으로 왕복 운동하는 배향막 형성 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 실질적으로 수직인 배향막 형성 장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 각도는 상기 기판의 이동 속도와 상기 잉크젯 헤드부의 이동 속도에 의해 결정되는 배향막 형성 장치.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부는 다수개의 노즐을 구비한 블록 형태의 헤드를 적어도 하나 포함하는 배향막 형성 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 헤드의 노즐 간의 피치는 상기 박막 트랜지스터 어레이의 일 방향을 따라 일정 피치로 배열된 다수개의 단차 패턴의 피치보다 더 큰 배향막 형성 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 헤드의 다수개의 노즐은 각각에 대해 개폐가 가능한 배향막 형성 장치.
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