KR20070003155A - 액정표시소자의 합착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로 특히, 기판을 합착하는 합착 방법에 관한 것이다. 본 발명은 어레이 기판을 형성하는 단계; 상기 어레이 기판과 대응되는 컬러필터 기판을 형성하는 단계; 상기 두 기판 중 어느 하나를 제 1 스테이지상에 투입하고 실 라인을 형성하는 단계; 상기 두 기판 중 다른 하나를 제 2 스테이지상에 투입하고 액정을 적하하는 단계; 상기 두 기판을 제 1 얼라인 마크를 통해 정렬하는 단계; 상기 두 기판을 1차 합착하는 단계; 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 서로 분리하면서 제 2 얼라인 마크를 통해 합착된 기판의 합착정도를 검사하는 단계; 상기 합착된 기판을 2 차 합착하는 단계를 포함하는 액정표시소자 제조방법을 제공하여 합착 공정시 불량을 줄인다.

합착, 경화, 경화로.

Description

액정표시소자의 합착 방법{METHOD FOR ATTACHING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

도 1은 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 평면도.

도 2는 액정표시소자의 한 화소의 구조를 나타내는 단면도.

도 3은 종래 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 흐름도.

도 4a 및 4b는 본 발명의 합착 장비를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 합착정도측정 얼라인 마크의 일 례.

도 6은 본 발명의 합착공정의 흐름도.

본 발명은 액정표시소자 제조공정에 관한 것으로, 특히 액정표시소자의 합착 공정시 합착 정도 검사를 기판의 배열검사와 동시에 진행하는 액정표시소자 제조방법에 관한 것이다.

액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 전자기기에 널리 적용되고 있다. 이러한 LCD는 경박단소화가 가능하고 고화질을 구현할 수 있다는 점에서 다 른 평판표시장치에 비해 현재 많은 실용화가 이루어지고 있는 실정이다. 더욱이, 디지털TV나 고화질TV, 벽걸이용 TV에 대한 요구가 증가함에 따라 TV에 적용할 수 있는 대면적 LCD에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어지고 있다.

일반적으로 LCD는 액정분자를 동작시키는 방법에 따라 몇 가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 액티브매트릭스(active matrix) 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) LCD가 주로 사용되고 있다.

도 1에 상기 TFT LCD의 패널(1) 구조가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인(3)과 데이터라인(5)이 형성되어 있다. 각 화소 내에는 스위칭소자인 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 배치되어 상기 게이트라인(3)을 통해 주사신호가 입력되는 경우 스위칭되어 데이터라인(5)을 통해 입력되는 신호를 액정층(9)에 인가한다. 도면에서, 도면부호 11은 축적캐패시터로서, 입력되는 데이터신호를 다음 주사신호의 인가시까지 유지하는 역할을 한다.

상기와 같은 구성된 액정패널(1)의 구조를 도 2에 도시된 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이때, 도면에는 다수의 화소중 하나의 화소만을 도시하였다.

도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 하부 기판(20)상에는 금속으로 이루어진 게이트전극(22)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(22)이 형성된 기판(20) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(24)이 적층되어 있다. 게 이트절연층(24) 위에는 반도체층(26)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속으로 이루어진 소스/드레인전극(28)이 형성되어 있다. 한편, 화소의 화상표시영역에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(30)이 형성되어, 상기 소스/드레인전극(28)과 전기적으로 접속되며, 그 위에 보호층(passivation layer;32)이 적층되어 있다.

또한, 상부 기판(40)에는 화소의 화상 비표시영역, 즉 화소와 화소 사이 및 TFT영역으로 광이 누설되어 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 광차단층인 블랙매트릭스(42)가 형성되어 있으며, 화상표시영역에는 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(44)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(42)와 컬러필터층(44) 위에는 ITO와 같은 투명한 금속으로 이루어진 공통전극(46)이 형성되어 있다.

상기와 같이, 박막트랜지스터가 형성된 하부 기판(20)과 컬러필터층(44)이 형성된 상부 기판(40)은 그 사이에 위치한 스페이서(spacer;52)에 의해 일정한 셀갭(cell gap)을 유지하며, 그 사이에 액정이 주입되어 액정층(50)이 형성된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부 기판(20)의 보호층(32) 및 상부기판(40)의 공통전극(46) 위에는 각각 액정층(50)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 적층되어 있다.

상기와 같이, 구성된 액정패널(1)에서는 게이트라인(3)을 통해 외부로부터 입력되는 주사신호가 입력됨에 따라 반도체층(26)이 활성화되어 채널층이 형성되며, 이 채널층을 통해 데이터라인(5)으로부터 입력되는 데이터신호가 액정층(50)에 인가된다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이 횡으로 배열된 게이트라인(3)에는 복수 의 화소에 배치된 TFT의 게이트전극(22)이 각각 접속되어 있다. 따라서, 게이트라인(3)에 주사신호가 인가됨에 따라 해당 게이트라인(3)과 접속된 복수의 TFT의 반도체층이 활성화되며, 이 상태에서 데이터라인(5)을 통해 데이터신호가 입력됨에 따라 해당 화소의 액정층(50)이 동작하게 된다.

상기한 바와 같은 액정표시소자의 제조공정은 크게 하부기판(20)에 박막트랜지스터(7)를 형성하는 박막트랜지스터 어레이공정과 상부기판(40)에 컬러필터(44)를 형성하는 컬러필터공정 및 셀(Cell)공정으로 구분될 수 있는데, 이러한 액정표시소자의 공정을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 박막트랜지스터 어레이공정에 의해 하부기판(20)상에 배열되어 화소영역을 정의하는 복수의 게이트라인(3) 및 데이터라인(5)을 형성하고 상기 화소영역 각각에 상기 게이트라인(3)과 데이터라인(5)에 접속되는 구동소자인 박막트랜지스터(7)를 형성한다(S101). 또한, 상기 구동소자 어레이공정을 통해 상기 박막트랜지스터에 접속되어 박막트랜지스터를 통해 신호가 인가됨에 따라 액정층(50)을 구동하는 화소전극(30)을 형성한다.

상부기판(40)에는 컬러필터공정에 의해 컬러를 구현하는 R,G,B의 컬러필터층(44)과 공통전극(46)을 형성한다(S104).

이어서, 상기 상부기판(20) 및 하부기판(40)에 각각 배향막을 도포한 후 상부기판(20)과 하부기판(40) 사이에 형성되는 액정층의 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력(즉, 프리틸트각(Pretilt Angel)과 배향방향)을 제공하기 위해 상기 배향막을 러빙(Rubbing)한다(S102,S105). 그 후, 하부기판(20)에 셀갭(Cell Gap)을 일정하게 유지하기 위한 스페이서(52)를 산포하고 상부기판(40)의 외곽부에 실링재를 도포한 후 상기 하부기판(20)과 상부기판(40)에 압력을 가하여 합착한다(S103,S106,S107).

한편, 상기 하부기판(20)과 상부기판(40)은 대면적의 유리기판으로 이루어져 있다. 다시 말해서, 대면적의 유리기판에 복수의 패널(Panel)영역이 형성되고, 상기 패널영역 각각에 구동소자인 TFT 및 컬러필터층이 형성되기 때문에 낱개의 액정패널을 제작하기 위해서는 상기 유리기판을 절단, 가공해야만 한다(S108). 이후, 상기와 같이 가공된 개개의 액정패널에 액정주입구를 통해 액정을 주입하고 상기 액정주입구를 봉지하여 액정층(50)을 형성한 후 각 액정패널을 검사함으로써 액정표시소자를 제작하게 된다(S109,S110).

한편, 액정표시소자의 대면적화가 진행됨에 따라, 액정표시패널을 합착한 후 액정을 충진하는 것은 매우 오랜 시간이 소요됨에 따라 공정 단축을 위해 적하방식이 액정 주입 방법이 제안되었다.

상기 적하방식의 액정주입 방법은 상, 하판을 완성한 후, 챔버로 상기 상, 하판을 입도하는 단계, 상기 하판에 액정을 적하하는 단계, 상기 상, 하판을 얼라인하는 단계, 상기 얼라인된 두 기판을 합착하는 단계 및 합착된 액정표시패널을 배출하는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 상, 하판의 합착은 상판 또는 하판에 형성되는 실 라인의 경화에 의해 이루어진다.

그런데, 일반적인 합착공정에서 기판의 합착정도를 판정하는 합착 정도 측정 이 실 경화가 완성된 후 이루어지고 있어 오 정렬된 기판은 불량품이 되는 문제를 안고 있다.

또한, 통상 합착이 이루어지고 난 후, 기판의 합착 정도를 측정하기 때문에 인라인으로 구성되어 연속공정인 합착 공정의 특성상 합착과 합착 정도 검사사이에 공정이 진행되는 기판은 불량을 안은 채 공정이 진행되는 문제를 가진다.

본 발명은 상기와 같이, 액정표시패널을 제조하는 공정에서 합착공정을 단축하는 것을 일 목적으로 한다. 합착 공정시 기판의 합착 정도를 검사할 수 있어 오 정렬되는 액정표시패널의 오 정렬을 수정할 수 있게 하며 인라인으로 구성되는 합착공정에서 기판 합착 불량을 최소화하는 합착 방법을 제공한다.

상기 목적을 위해 본 발명은 어레이 기판을 형성하는 단계; 상기 어레이 기판과 대응되는 컬러필터 기판을 형성하는 단계; 상기 두 기판 중 어느 하나에 실 라인을 형성하고 제 1 스테이지에 투입하는 단계; 상기 두 기판 중 다른 하나를 제 2 스테이지에 투입하고 액정을 적하하는 단계; 상기 두 기판을 제 1 얼라인 마크를 통해 정렬하는 단계; 상기 두 기판을 1차 합착하는 단계; 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 서로 분리하면서 제 2 얼라인 마크를 통해 합착된 기판의 합착정도를 검사하는 단계; 상기 합착된 기판을 2 차합착하는 단계를 포함하는 액정표시소자 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 액정표시소자 제조방법은 상기 1차 합착된 기판의 오정렬을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기, 제 1 차 합착은 상기 실 라인에 자외선을 조사하는 UV경화 공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 2 차 합착은 상기 실 라인을 가열하는 실 경화공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

액정표시패널은 두 개의 서로 대향하는 기판으로 구성된다. 그리고 상기 두기판 사이에 액정층이 형성되어 있다. 상기 두 기판은 박막트랜지스트 어레이 기판과 컬러필터 기판일 수 있으며, 상기 두 기판 중 어느 하나에 실 라인이 형성되어 두 기판이 합착된다.

또한, 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정을 가압방식 또는 적하방식에 의해 형성될 수 있는데, 본 발명은 액정을 적하방식으로 주입하는 방법을 포함하는 액정표시소자 제조방법을 제공한다.

이하, 도 4a 및 4b를 참조하여 액정표시패널의 상부기판과 하부기판이 합착되는 공정을 더 자세히 살펴본다.

도 4a~4b는 합착장비를 이용한 어레이기판과 컬러필터기판의 합착은 실질적으로 챔버 내에서 가열되면서 이루어진다.

어레이기판 및 컬러필터기판이 완성되면, 합착 장비의 상부 스테이지(402) 및 하부 스테이지(404)에 투입된다. 이어서, 상기 두 기판 중 어느 하나의 기판의 가장자리에 실라인을 형성한다. 통상, 상기 두 기판 중 상부 스테이지(402)에 로딩되는 기판에 실 라인이 형성된다.

이어서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 챔버(410)내의 하부 스테이지(402)와 상 부 스테이지(404)에는 액정표시패널의 상부기판 또는 하부기판이 각각 고정된다.

상기 두 기판이 고정된 후, 상기 상부 기판(408b)와 하부기판(408a)을 서로 합착하기 위해 상,하부 기판에 형성되는 제 1 얼라인 마크를 통해 서로 정렬한다.

액정표시패널의 정렬공정은 수 마이크로미터 이내의 정밀도를 요하는 매우 정밀한 공정이다. 만약 상부 기판과 하부 기판이 서로 오 정렬되면 미세선폭을 가지는 블랙매트릭스등을 통해 빛샘 현상이 발생하기 때문에 불량을 초래한다.

상기 1 차 상부 기판(8b)와 하부 기판(8a)를 정렬하는 1차 정렬공정은 상,하부 기판에 형성되는 얼라인 마크를 카메라등으로 인식하여 미리 기억된 패턴과 상기 정렬된 얼라인 마크를 비교함으로써 정렬을 수행한다.

정렬이 이루어지면, 상기 상부 스테이지(404)가 하강하여 하부 스테이지(402)에 일정한 압력을 가하게 된다. 이때, 가해지는 압력으로 인해 상부기판과 하부기판은 서로 실라인에 의해 결합된다.

특히, 상기 합착공정은 소정의 온도로 가온된 챔버 내에서 이루어진다. 그런데 합착 후 기판은 경화시, 상기 합착에 의해 형성되는 액정표시패널의 내부 공간과 경화챔버의 기압이 서로 달라, 실라인에 압력이 작용하게 되어, 상기 압력에 의해 실라인에 구멍이 발생하는 불량이 발생할 수 있다.

그러므로 상기 실라인은 합착되는 공정에서 임시적으로 경화를 위해 자외선(UV)을 조사하는 자외선 경화공정이 실행된다. 따라서 합착공정이 진행되는 챔버에는 자외선을 발생시키는 자외선 램프가 더 구비된다.

그러므로 상기 챔버(410)내에서 합착공정이 진행된 다음, 자외선에 의한 실 라인의 1차 경화가 진행된다.

1차 합착공정이 진행된 다음, 상기 상부 스테이지(408b) 및 하부 스테이지(408a)는 분리된다. 이때, 상기 임시 합착된 액정표시패널이 노출되는 데, 본 발명은 상기 액정표시패널의 얼라인 마크를 감지하여 합착 정도를 판단한다.

통상, 상기 얼라인 마크는 상기 어레이 기판과 컬러필터 기판을 1차 합착하기 위해 검사되는 제 1 얼라인 마크와 다른 얼라인 마크이다.

상기 얼라인 마크 즉, 제 2 얼라인 마크의 일 례를 도 5에 예시한다.

상기 제 2 얼라인 마크를 통해 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착정도를 판단한다. 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 정밀을 요하지만 일정한 마진을 가지기 때문에 상기 제 2 얼라인 마크를 통해 마진내의 오정렬인지를 판단하여 합착의 불량여부를 판단한다.

예를 들어 도 5에 예시되는 두개의 열십자의 정렬을 카메라를 통해 판단한 후 정렬정도를 판단한다.

오정렬이 발행한 경우, 상기 액정표시패널은 아직 합착되지 않았으므로 오정렬을 수정할 수 있는 여지가 있다.

또한, 오정렬이 발생하면 알람밍하여 이후 진행되는 기판에 그 오정렬값을 참조하여 기판을 재 정렬한 후, 기판을 합착할 수 있다. 그러므로 본 발명은 합착시 신속한 오정렬 판단에 유리하며 오정렬이 판단되면 다음 기판에 이를 반영할 수 있어 오정렬에 의한 불량 기판의 수를 줄일 수 있다.

이어서, 1차 경화가 이루어진 액정표시패널은 별도의 챔버로 구성되는 실 경 화로에서 2차 경화가 이루어져, 최종적으로 합착이 완료된다.

상기 2차 경화는 소정시간동안 가열하여 이루어진다. 이후 최종경화된 액정표시패널은 배출되고 다음 공정을 준비한다.

본 발명은 상기 최종 경화된 기판의 정렬상태를 2차 검사하는 것도 가능하다. 상기 2차 합착 정도 검사는 uv경화나 가열 경화시 발생할 수 있는 오정렬을 판단할 수 있다.

상기 본 발명의 기판 합착공정을 도 6을 참조하여 요약하면, 박막트랜지스터가 형성되는 어레이 기판과 컬러필터층이 형성되는 컬러필터 기판이 완성되면, 상기 두 기판은 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지에 각각 로딩된다.

이어서, 상기 두 기판 중 어느 한 기판에 실 라인을 형성하고, 다른 한 기판에 액정을 적하한다.(s601,s602)

이어서, 상기 두 기판을 합착하기 위해 카메라등의 검사장치를 통해 제 1 차 정렬을 실시하며(s603), 상부 기판을 하부 기판으로 하강하면서 제 1차 합착(s604)을 실시한다.

이어서, 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 서로 분리하면서 상기 1차 합착된 기판의 합착정도를 검사한다.(s605) 상기 합착은 정도의 검사는 기판의 가장자리에 형성될 수 있는 얼라인 마크를 카메라등을 통해 감지하므로서 이루어진다.

상기 합착정도 측정 후, 상기 기판에 자외선을 조사하여 실 라인을 1차로 경화시킨다. 1차로 경화된 기판은 실 경화로로 이동되어 2 차 경화가 이루어져 합착 이 완료된다(s606). 합착된 기판은 언로딩되어 다음공정을 준비한다.(s607)

상기에서 살핀 바와 같이, 본 발명은 액정표시패널을 합착함에 있어 액정표시패널의 상,하판을 합착하는 실 라인이 경화되기 전에 합착 정도를 측정함으로써 합착 공정의 불량을 방지할 수 있다. 특히, 합착을 위해 기판을 정렬하는 단계에 연이어 합착 정도를 검사함으로써 가장 빈번한 오정렬이 발생하는 uv경화 단계의 오정렬을 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 어레이 기판을 형성하는 단계;

   상기 어레이 기판과 대응되는 컬러필터 기판을 형성하는 단계;

   상기 두 기판 중 어느 하나를 제 1 스테이지상에 투입하고 실 라인을 형성하는 단계;

   상기 두 기판 중 다른 하나를 제 2 스테이지상에 투입하고 액정을 적하하는 단계;

   상기 두 기판을 제 1 얼라인 마크를 통해 정렬하는 단계;

   상기 두 기판을 1차 합착하는 단계;

   상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지를 서로 분리하면서 제 2 얼라인 마크를 통해 합착된 기판의 합착정도를 검사하는 단계;

   상기 합착된 기판을 2 차 경화하는 단계를 포함하는 액정표시소자 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액정표시소자의 합착정도를 검사하는 2차 합착 정도 검사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 차 합착은 상기 실 라인에 자외선을 조사하는 UV경화를 포함하는 액정표시소자 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 2 차 경화는 상기 실 라인을 가열하는 실 경화공정을 포함하는 액정표시소자 제조방법.

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