KR20070007419A - 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정적하 시스템 - Google Patents

액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정적하 시스템 Download PDF

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KR20070007419A
KR20070007419A KR1020050062017A KR20050062017A KR20070007419A KR 20070007419 A KR20070007419 A KR 20070007419A KR 1020050062017 A KR1020050062017 A KR 1020050062017A KR 20050062017 A KR20050062017 A KR 20050062017A KR 20070007419 A KR20070007419 A KR 20070007419A
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전득수
이규택
차종덕
김민수
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 상온보다 높은 온도의 액정을 떨어뜨려 액정의 점성을 감소시킴으로써, 배향막 손상 및 액정 얼룩으로 인한 표시 불량을 방지함과 더불어 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템은 제 1 기판을 스테이지 상에 로딩하는 단계와, 상기 제 1 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 단계와, 상기 제 1 기판상에 적하된 액정의 등방성 상태를 유지시키는 단계 및 상기 액정을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
액정 표시 장치, 적하 시스템, 가열기, 보온기, 등방성

Description

액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템{METHOD FOR MANUFACTURING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY,AND ONE-DROP FILLING SYSTEM FOR THE PERFORMING THE SAME}
도 1은 종래의 액정 표시 장치에 액정을 공급하는 액정 공급 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 따른 액정 공급 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치에 액정을 공급하는 액정 공급 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치를 도시한 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10:진공챔버 12:액정 표시 패널
15:액정주입구 17,122:액정
110:스테이지 유닛 120:기판
130:액정 공급 장치 132:제 1 액정 저장 용기
134:액정 공급관 136:질소가스 공급관
140:베이스 몸체 144:모터
150:시린지 장치 152:노즐
154:실린더 156:제 2 액정 저장 용기
160:액정 가열기 172:제 1 보온기
174:제 2 보온기
본 발명은 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템에 관한 것으로, 특히 배향막 손상 및 액정 얼룩으로 인한 표시 불량을 방지함과 더불어 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상한 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템에 관한 것이다.
무선전화기, PDA단말기 등과 같은 최근의 모바일 어플리케이션에서, 액정표시장치, 플라즈마 표시장치, EL표시장지 등과 같은 평판 디스플레이 장치가 필수적인 구성부품으로서 사용되고 있는데 특히 액정 표시 장치가 널리 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 도전막이 형성된 두 장의 기판 사이에 액정을 주입하여 형성하며, 도전막에 전압을 가하여 형성되는 전기장의 세기를 조절하여 액정의 배향을 변화시키고, 이 상태의 액정에 빛을 투과시켜 빛을 회절시킨 후 이 빛을 편광판에 투과시켜 원하는 영상을 얻는다.
액정은 액정분자의 장축방향으로 진동하는 빛과 장축방향에 수직 하는 방향으로 진동하는 빛의 굴절율이 서로 다르기 때문에 복굴절성을 가지며, 이러한 성질 때문에 액정을 통과하는 빛의 진동하는 방향을 변화시킬 수 있다. 또한 액정은 장축방향과 장축에 수직인 방향의 유전율이 서로 달라 액정층에 가해지는 전압의 세기에 따라 액정의 반응이 달라져 투과되는 빛의 양이 조절된다.
한편, 액정 표시 장치의 제조 공정은, 유리 기판상에 배선 패턴이나 박막 트랜지스터 등의 스위칭 소자 등을 형성하는 어레이 공정, 배향 처리를 하거나 스페이서를 배치하거나 대향하는 유리 기판 간에 액정을 봉입하는 액정 셀 공정 및 드라이버 집적 회로를 부착하거나 백라이트 유닛 등을 장착하는 모듈 공정으로 이루어진다.
액정 셀 공정은 도 1을 참고로 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제작된 박막 트랜지스터 기판 및 컬러필터 기판의 표면에 배향막을 형성한다.(S1단계) 다음 액정 분자를 일방향으로 배열시키기 위해, 배향막 층의 표면을 일 방향으로 문지르는 소위 러빙 처리를 행한다.(S2단계) 다음에 양 기판을 포개 부착시킬 때 일정의 간격을 유지하기 위해 스페이서를 일방의 기판면에 산포하며, 또한 실(접착제)을 일방의 기판면 내에 접착한다.(S3단계) 계속하여 실 및 스페이서가 형성된 기판들을 합착시켜,(S4단계) 일정한 압력으로 기판을 스페이서의 높이까지 균일하게 가압한다.(S5단계) 다음에 기판에 온도를 가하여 실을 경화시키고, 액정 주입구가 노출되도록 기판을 한 방향으로 1차 절단을 행한다.(S6단계) 절단 후 진공 챔버로 이동시킨 다음 액정을 주입한다.(S7단계) 액정을 주입한 후의 양 기판 사이의 주입구를 밀봉(S8단계)하여 다수개의 액정 표시 패널을 완성시킨 후 바깥쪽에 묻은 액정과 실을 나이프로 긁어내어 액정 표시 패널을 세정(S9단계)하고 액정 표시 패널 각각을 분리하도록 2차 절단(S10단계)한 후 다시 액정 표시 패널을 세정한다.(S11단계) 마지막으로 액정 표시 패널을 검사하고 액정 표시 패널의 외면에 편광판을 붙여(S12단계) 완성한 후 전계인가 검사(S13단계) 등을 통해 최종적으로 양품만 선별하여 모듈 조립 공정으로 행한다.
여기서 종래의 액정 주입방법은 모세관 현상과 압력차를 이용하여 상하판사이에 액정을 주입하는 것인데, 이러한 주입방법은 진공배기계, 진공챔버, 상하 이동장치, 액정을 담는 지그 및 N₂분사기를 필요로 한다.
도 2a 내지 2d는 종래 액정의 주입방법을 나타내는 도면으로서, 먼저, 도 2a에 나타내듯이, 진공배기(점선화살표)를 통해 챔버(10) 내를 진공상태로 유지한다. 이후, 도 2b에 나타내듯이, 밀봉부재(14)로 챔버(10)를 밀봉한 상태에서 이동장치(미도시)를 이용하여 액정 표시 패널의 액정주입구(15) 부분을 액정(17)표면에 접촉 또는 침적시키면 도 2c에 나타내듯이, 모세관 현상에 의해 액정이 액정 표시 패널(12) 내로 빨려 올라가고, 약 80%정도 채워졌을 때 서서히 N₂를 진공챔버(10)내로 분사시키면 액정 표시 패널(12) 내부와 챔버(10) 내에 압력차가 발생하여 액정이 액정 표시 패널(12) 내부의 빈 공간을 도 2d에 나타내듯이, 채우게 된다. 그러나, 상기한 액정의 주입방법은 많은 장비를 필요로 할 뿐만 아니라, 여러 단위 공정으로 구성되어있으며 특히 애정 패널의 크기가 증가하면서 액정의 주입을 위해서는 많은 시간을 필요로 하므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 액정 표시 패널의 주입구가 액정통속으로 잠겨져야 하는 까닭에 그 주입구 주변으로 묻혀나가 버리는 액정량이 상당하여 값비싼 액정의 손실에 따른 비용 과다와 액정이 오염되는 문제가 있다. 더욱이 주입구로 기포가 유입되거나 배향막과 액정 물질사이에서 방해와 상호 작용으로 액정 얼룩이 발생하여 제품의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 표면에 액정을 떨어뜨려 액정 셀 공정을 단순화하고 액정을 고르게 퍼지게 함으로써 주입시간의 감소 및 제품의 생산성을 향상한 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해 상온보다 높은 온도의 액정을 떨어뜨려 액정의 점성을 감소시킴으로써, 배향막 손상 및 액정 얼룩으로 인한 표시 불량을 방지함과 더불어 제품의 신뢰성을 향상할 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 제 1 기판을 스테이지 상에 로딩하는 단계와, 상기 제 1 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 단계와, 상기 제 1 기판상에 적하된 액정의 등방성 상태를 유지시키는 단계 및 상기 액정을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 상기 제 1 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 단계는 액정 가열기에 의하여 액정을 상전이 온도 이상으로 가열하여 등방성 상태로 전이 시킨 다음 제 1 보온기에 의하여 그 상전이 온도 이상을 유지하도록 하여 상기 제 1 기판 표면에 적하하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 적하된 액정의 등방성 상태를 유지시키는 단계는 상전이 온도 이상으로 적하된 액정을 그 상전이 온도 이상의 온도를 유지하도록 상기 스테이지 상의 제 1 기판을 소정 온도로 유지하는 단계인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 액정 및 제 1 기판의 온도를 제어 유닛에 의해 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 기판이 로딩 되는 스테이지 유닛과 상기 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 액정 공급 유닛을 구비하며, 상기 기판은 상기 기판상에 적하된 상기 액정의 등방성 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 액정 공급 유닛은 액정을 담아놓는 액정 저장 장치, 상기 액정 저장 장치에서 상기 시린지 장치로 액정을 공급하는 액정 공급관, 액정을 분배시키는 시린지 장치, 베이스 몸체와 상기 액정을 가열시키는 가열기, 상기 가열된 액정의 온도를 유지시키는 제 1 보온기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열기는 액정을 상이 온도(Tni) 이상으로 가열하여 상기 액정을 네마 틱 상태에서 등방성 상태로 전이시키는 것을 특징으로 한다.
상기 가열기는 상기 액정 공급관에 설치되어 상기 시린지 장치로 이동하는 상기 액정을 가열시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 보온기는 등방성 상태의 상기 액정의 온도가 기판에 적하되기 전에 상기 시린지 장치 내부 액정의 온도를 상전이 온도 이상으로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 스페이지 유닛은 제 2 보온기를 포함하고, 상기 제 2 보온기는 스테이지 유닛의 온도를 상전이 온도(Tni)이상의 온도로 가열하여 상기 액정이 적하되는 기판의 온도를 상전이 온도(Tni) 이상의 온도로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 액정 적하 시스템은 상기 액정의 온도를 제어함과 아울러, 가열기, 제 1 보온기 및 제 2 보온기를 각각 제어하도록 적어도 하나의 제어 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
액정 표시 장치는 크게 박막 트랜지스터 기판 어레이 공정, 컬러 필터 공정, 액정 셀 공정 및 모듈 공정을 거쳐 제조된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치에 액정을 공급하는 액정 공급 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 스위칭 소자인 다수의 박막 트랜지스터가 배열된 박막 트랜지스터 기 판과 컬러 필터 기판을 준비한다. 여기서 기판은 여러가지 광투과성 재료로 이루어 질 수 있다. 기판 중 적어도 하나는 가요성재료(flexible material)로 이루어지고, 다른 하나는 유리 등의 비가요성재료(non-flexible material)로 이루어질 수 있다. 박막 트랜지스터 기판은 증착(deposition) 및 사진 식각(photolithography), 식각(etching) 공정을 반복하여 기판상에 박막 트랜지스터 및 화소전극을 형성하는 공정으로 제작된다. 컬러 필터 기판은 블랙 매트릭스(black matrix)가 형성된 기판상에 염료나 안료를 사용하여 적(Red), 녹(Green), 청(Blue)의 컬러 필터를 제작한 후, 공통전극용 ITO막을 형성하는 공정으로 제작된다.
다음으로, 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판에 배향막을 형성하고 러빙 공정을 행한다.(L1단계 및 L2단계)
배향막 형성은 기판을 세정하여 배향막층을 도포한 후 건조공정이 연속적으로 진행될 수 있는 설비를 이용하며, 배향막 공정은 기판 전체에 대한 일정한 두께의 배향막 형성이 중요하다. 일반적으로 배향막은 유기물질로 이루어진 유기 배향막이 사용되며, 수평 배향막일 수도 있고, 수직 배향막일 수도 있다.
러빙은 액정의 초기 배향방향을 결정하는 공정으로, 배향막의 러빙에 의해 정상적인 액정의 구동이 가능하고, 균일한 디스플레이 특성을 갖게 한다. 러빙 공정은 천과 같은 것을 사용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러주는 것을 말하며, 러빙 방향에 따라 액정 분자들이 정렬하게 된다.
다음으로, 일방의 기판에 실을 형성하고, 타방의 기판에 스페이서를 산포한다.(L3단계)
실은 액정 주입을 위한 갭을 형성하고, 주입된 액정의 누설을 방지하는 두 가지 기능을 한다. 실은 밀봉 수지를 일정하게 기판의 외곽에 폐곡선 모양으로 형성시키는 공정으로서, 일반적으로 스크린 인쇄 방법으로 형성된다. 실은 박막 트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 중 하나에 형성된다. 여기서, 실은 밀봉수지로서 액정 표시 장치의 액정을 밀봉할 수 있으면 어떤 재료라도 이용될 수 있지만, 자외선 경화성 수지나 열경화성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, 에폭시수지 등의 열경화성 수지가 밀봉수지로서 이용되면, 표시장치는 오랫동안 높은 기밀성을 유지할 것이다.
스페이서는 액정 셀의 제조공정에서 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 사용된다. 따라서, 스페이서 산포시 균일한 밀도로 산포된다. 산포 방식은 알코올 등에 스페이서를 혼합하여 분사하는 습식 산포 방식과 스페이서만을 산포하는 건식 산포 방식으로 나눌 수 있다. 만일, 박막 트랜지스터 기판을 형성하는 공정이나 컬러 필터 기판을 형성하는 공정에서 두 기판간의 간격을 이격시키기 위한 돌기를 형성하는 경우에는 스페이서를 산포하는 공정은 생략할 수도 있다. 스페이서는 만들고자 하는 액정 패널의 간격보다 큰 직경을 가지며 구형 또는 원통형 등 다양한 모양을 가지는 것이 바람직하다.
스페이서 산포 공정이 끝나면, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판중 하나의 기판상에 액정을 적하 방식으로 공급한다(L4단계).
적하방식은 진공상태가 아닌 환경에서 완성된 박막 트랜지스터 기판 또는 컬 러 필터 기판에 정해진 양만큼의 액정을 떨어뜨려 채우는 방법이다. 자세히는, 대면적 기판의 주변으로 실 라인을 형성한 상태에서 각 셀 마다 액정을 떨어뜨려 채우는 방법이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 적하 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 액정 적하 시스템은 등방성 온도 이상의 액정(122)을 기판 위에 적하시키는 액정 공급 유닛(130)과 탑재되는 기판(120)의 온도를 등방성 온도이상으로 유지시키는 스테이지 유닛(110)을 포함한다.
액정 공급 유닛(130)은 제 1 액정 저장 용기(132), 액정 공급관(134), 베이스 몸체(140), 시린지 장치(150), 액정 가열기(160) 및 제 1 보온기(172)을 포함한다.
제 1 액정 저장 용기(132)에는 액정(122)이 채워지며, 제 1 액정 저장 용기(132) 상부에는 질소 가스를 제 1 액정 저장 용기(132)의 내부로 주입하여 액정(122)을 액정 공급관(134)으로 밀어 올리는 질소가스 공급관(136)이 연결된다.
액정 공급관(134)은 제 1 액정 저장 용기(132)와 제 2 액정 저장 용기(156)를 연결시켜 제 1 액정 저장 용기(132)에 채워진 액정(122)을 제 2 액정 저장 용기(156)의 내부로 공급한다. 액정 공급관(134)의 일정 부분에는 액정(122)의 유량을 조절하는 유량조절 밸브(미도시)가 설치된다.
베이스 몸체(140)의 일측에는 날개부(142)가 형성되어 날개부(142)의 상부에는 제 1 액정 저장 용기(132)가 탑재되고, 타측에는 모터(144)가 설치되어 시린지 장치(150)를 구동시킨다.
시린지 장치(150)는 실린더(154)와, 제 2 액정 저장 용기 (156) 및 노즐(152)을 포함한다. 시린지 장치(150)는 베이스 몸체(140)와 일정 간격 이격되어 베이스 몸체(140)의 측부에 설치된다. 노즐(152)은 시린지 장치(150)의 하부면, 즉 스테이지 유닛(110)과 마주보는 면 중앙에는 액정 수납 영역(미도시)에 액정(122)을 적하시키기 위해 돌출 형성된다. 시린지 장치(150)는 베이스 몸체(140)와 연결되어 있는 실린더(154)의 상하 운동으로 제 2 액정 저장 용기(156)내의 액정(122)을 노즐(152)을 통해 기판(120) 표면에 적하시키며, 액정 적하 방법은 스테이지 유닛(110)이 이동하면서 노즐(152)이 기판(120) 위에 액정(122)을 적하시킨다. 물론, 스테이지 유닛(110)을 고정한 채 노즐(152)을 이동시켜 액정(122)을 적하시킬 수도 있다.
액정 가열기(160)는 제 1 액정 저장 용기(132)에서 제 2 액정 저장 용기(156)로 액정이 이동하는 액정 공급관(134)에 설치되며, 상온의 액정을 상전이 온도(Tni) 이상으로 가열을 한다. 제 1 보온기(172)는 시린지 장치(150) 내부에 일체로 설치되거나 별도로 설치되어 등방성 온도 이상으로 가열된 액정의 온도가 기판에 적하되기 전에 등방성 온도 이하로 떨어지지 않도록 액정의 등방성 온도를 유지시킨다.
스테이지 유닛(110) 상부에는 적하 공정이 진행될 기판(120)이 탑재되며, 기판(120)의 온도를 등방성 온도이상으로 유지시키는 제 2보온기(174)를 구비한다. 기판(120)에는 액정(122)을 수용하기 위한 액정 수납 영역(미도시)이 형성된다. 액정 수납 영역은 기판(120)의 가장자기를 따라 폐루프의 띠 형상으로 형성된 실에 의해 형성되는 것으로, 실 라인의 내부 영역을 의미한다. 제 2 보온기(174)는 등방성 온도이상으로 적하되는 액정이 상온의 기판에 닿았을 시 발생하는 열손실을 방지하기 위하여 적하되는 액정의 온도와 동일하거나 유사하게 기판의 온도를 유지시킨다. 제 2 보온기(174)는 스테이지 유닛(110)과 일체로 형성되거나 별도로 설치되어 기판을 액정의 등방성 이상의 온도로 가열, 유지시켜 액정 적하시 액정(122)과 기판(120) 위에 형성된 배향막(미도시)이 접촉할 때 발생하는 열손실에 따른 기포발생과 같은 액정 얼룩을 방지한다.
가열기(160)와 제 1 보온기(172) 및 제 2 보온기(174)는 제어 유닛(미도시)에 의해 연동되거나 또는 별도로 제어된다. 여기서, 제어 유닛은 가열기(160)와 제 1 보온기(172) 및 제 2 보온기(174) 외에 유량 조절 밸브 및 온도 감지기에 전기적으로 연결되어, 액정(122)의 적하 양을 제어하고, 설정된 온도에서 액정이 적하되고 기판이 설정된 온도를 유지하도록 제어한다. 이 때, 설정되는 가열 및 보온 온도는 적하되는 액정(122)의 종류에 따라 액정의 등방성상에 대한 상전이 온도(phase transition temperature)이상으로 설정하여, 액정의 유동성을 증가시킬 수 있다. 다만, 액정이 타지 않는 온도 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
액정은 온도에 따라서 그 상이 변화하는 바, 가열기(160) 및 보온기(170)는 액정의 상전이 온도이상 유지하여 액정이 네마틱(nematic) 상태에서 등방성(isotropic) 상태로 전이시킨다. 여기서, 액정의 상전이 온도는 액정이 네마틱 상을 잃어버리고 등방성 상으로 전이되는 온도이다. 고체와 같은 결정 상태에서는 분자의 무게중심과 방향이 규칙적임에 비하여, 네마틱상의 액정(122)은 그 무게중심이 액체와 같이 불규칙하나 방향성은 규칙적이다. 또한, 액정의 점성은 어느 정도 낮은 값을 보이나 등방성 액체보다는 높다. 이와 같이 액정을 등방성 온도 이상으로 가열, 보온하는 것은 액정이 등방성 온도 이상일 경우 액정 체적, 액정 내압 및 셀 간격은 등방 상태일 때 상온에서 더 크므로 액정 셀은 최대로 팽창한다. 즉, 액정이 등방성 온도에서는 점도가 낮아져 빠른 확산 속도로 퍼져나가는데 점도가 낮은 액정이 기존에 비해 상대적으로 큰 액정 흐름 속도로 퍼져나가더라도 점도가 낮아져 있기 때문에 그 만큼 마찰계수가 작아져 배향막의 손상을 감소할 수 있다. 또한, 후술할 기판 합착 공정진행시, 액정(122)이 상부기판(미도시)에 눌려 더 빠른 속도로 퍼져나가며 일정 영역에 분포하게 되어 균일한 두께로 액정층을 형성하며, 액정의 낭비가 없을 뿐 아니라 액정 공급 시간을 줄일 수 있다.
여기서, 주의할 점은 등방성 온도 이상의 온도(낮은 점도)의 액정이 기판(120)에 적하되었을 때 기판(120)과의 온도 차이로 인해 적하 지점에서 가까운 부분의 액정은 더 빨리 높은 점도로 바뀌게 되고, 적하지점에서 상대적으로 멀리 위치하는 액정은 더 늦게 높은 점도로 바뀌게 된다는 것이다. 이 경우 액정 적하 이후 일정 면적으로 액정이 퍼져나가지 않으므로 배향막의 손상 및 액정 얼룩이 일어날 수 있다. 따라서 기판(120)을 제 2 보온기에 의해 가열하고 일정 온도를 유지하게 함으로써, 액정이 적하되는 순간 열손실을 방지하여 배향막의 손상 및 액정얼룩을 방지할 수 있다. 한편, 액정(122)은 어떤 모드로 사용되는 것이어도 좋고, 예컨대 트위스티드 네마틱(twisted nematic: TN)모드, 슈퍼(super) 트위스티드 네 마틱(STN)모드, 강유전성 액정(FLC)모드, 면내 스위칭(IPS)모드, 수직정렬(VA)모드, 전기로유도된 복굴절모드, 콜레스테릭-네마틱상 천이 게스트-호스트모드, 고분자 분산형 액정모드, 콜레스테릭 선택반사모드 등으로 이용될 수 있다.
이어, 액정이 적하된 일방의 기판이 진공 챔버로 이동되어 타방의 기판과 합착 및 가압된다.(L5단계)
기판의 합착 및 가압 공정은 진공챔버 내에서 두 장의 기판을 정렬한 후 열 압착에 의해 여분의 액정을 배출함과 동시에 상하 기판을 열처리하여 실 라인을 형성하고 있는 실을 열 경화시킴으로써 양 기판을 결합시켜 액정 표시 패널을 완성한다. 이 때 액정 셀을 가압하여 셀 간격을 조절한다. 실의 재료로 사용되는 열 경화성 수지는 경화 시간이 길기 때문에 양산 공정에서는 생산성을 고려하여 다수의 합착된 기판을 적층하여 가압하기도 한다. 자외선 경화성 수지는 상온에서 실을 경화시킴으로써 열에 의한 액정 셀의 왜곡을 최소화시킬 수 있다. 이와 같이 기판 합착 및 가압 시 기판을 평행한 상태로 만들고 액정 물질은 점도가 낮으므로 과도하게 유입된 액정이 빠른 시간 내에 완전히 빠져나오게 되므로 액정 주입 후에 액정 셀을 방치할 필요가 없다. 또한, 액정 적하 단계 후에 기판 합작을 위하여 액정 표시 패널이 옮겨지면서 액정의 온도가 서서히 내려가므로 네마틱 상태로 만들기 위해 별도로 냉각을 해줄 필요가 없다.
다음으로, 완성된 액정 표시 패널을 단위 액정 셀 영역으로 액정 패널을 분리하여 액정 표시 장치용 액정 셀로 절단하는 공정이 진행된다.(L6단계)
대면적의 기판에 다수의 액정 셀을 형성한 후, 각각 하나의 액정 셀로 분리 하는 액정 셀 절단 공정은 기판 보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단선을 형성하는 스크라이브(scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 진행된다.
이후, 액정 표시 패널을 통상의 방법으로 세정하고 각종 검사를 거친 후 기판 양면에 편광판을 붙여 액정 표시 소자를 완성한다.(L7단계)
액정이 주입된 액정 표시 패널은 패널의 주변부에 위치한 게이트, 데이터 및 공통전극에 구동신호를 인가하여 전기광학적 동작특성을 검사하여 양품 패널을 선별하며, 선별된 양품 패널 양쪽면에는 편광판을 부착한다.
편광판 부착 후 액정 표시 패널은 최종적으로 전계인가를 하여 전기 광학적 평가를 통하여 양품만 선별되어 모듈 조립 공정에 투입된다.(L8단계)
모듈 공정은 신호 처리를 위한 회로부를 제작하고, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 패널과 신호 처리 회로부를 실장 기술을 통해 서로 연결한 후 기구물을 부착하여 모듈을 제작하는 공정이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않으면 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시 할 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적 하 시스템에 의하면 적하 공정을 통하여 액정을 신속하게 공급함으로써 액정 공급 시간을 획기적으로 단축시킬수 있고 액정의 과다 주입을 방지할 수 있다. 또한, 액정을 기판 표면에 직접 주입하므로 종래 기술의 여러 단계의 공정이 불필요하므로 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조방법 및 이를 수행하기 위한 액정 적하 시스템에 의하면 액정과 기판을 함께 등방성 이상 온도로 가열하고 보온함으로써 배향막 손상 및 액정 얼룩이 생기는 현상을 방지할 수 있다.
온도 상승에 따라 액정의 점도가 감소하므로 액정의 퍼짐 속도의 향상에 따른 액정층이 균일한 액정 표시 패널을 얻을 수 있으므로, 선택 반사파장이 균일하고 색 얼룩이 없어, 반사율이 충분하며, 해상도도 높아지므로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 제 1 기판을 스테이지 상에 로딩하는 단계;와
    상기 제 1 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 단계;와
    상기 제 1 기판상에 적하된 액정의 등방성 상태를 유지시키는 단계; 및
    상기 액정을 사이에 두고 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착시키는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 단계는 액정 가열기에 의하여 액정을 상전이 온도 이상으로 가열하여 등방성 상태로 전이 시킨 다음 제 1 보온기에 의하여 그 상전이 온도 이상을 유지하도록 하여 상기 제 1 기판 표면에 적하하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적하된 액정의 등방성 상태를 유지시키는 단계는 상전이 온도 이상으로 적하된 액정을 그 상전이 온도 이상의 온도를 유지하도록 상기 스테이지 상의 제 1 기판을 소정 온도로 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정 및 제 1 기판의 온도를 제어 유닛에 의해 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 기판이 로딩 되는 스테이지 유닛;
    상기 기판에 등방성 상태의 액정을 적하하는 액정 공급 유닛을 구비하며,
    상기 기판은 상기 기판상에 적하된 상기 액정의 등방성 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서.
    상기 액정 공급 유닛은 액정을 담아놓는 액정 저장 장치, 상기 액정 저장 장치에서 상기 시린지 장치로 액정을 공급하는 액정 공급관, 액정을 분배시키는 시린지 장치, 베이스 몸체와 상기 액정을 가열시키는 가열기, 상기 가열된 액정의 온도를 유지시키는 제 1 보온기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열기는 액정을 상이 온도(Tni) 이상으로 가열하여 상기 액정을 네마틱 상태에서 등방성 상태로 전이시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열기는 상기 액정 공급관에 설치되어 상기 시린지 장치로 이동하는 상기 액정을 가열시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 보온기는 등방성 상태의 상기 액정의 온도가 기판에 적하되기 전에 상기 시린지 장치 내부 액정의 온도를 상전이 온도 이상으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 스페이지 유닛은 제 2 보온기를 포함하고,
    상기 제 2 보온기는 스테이지 유닛의 온도를 상전이 온도(Tni)이상의 온도로 가열하여 상기 액정이 적하되는 기판의 온도를 상전이 온도(Tni) 이상의 온도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 액정 적하 시스템은 상기 액정의 온도를 제어함과 아울러, 가열기, 제 1 보온기 및 제 2 보온기를 각각 제어하도록 적어도 하나의 제어 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 적하 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110007528A (zh) * 2019-04-03 2019-07-12 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 液晶滴下装置

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