KR20070070511A

KR20070070511A - 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한액정표시소자의 제조방법

Info

Publication number: KR20070070511A
Application number: KR1020050133134A
Authority: KR
Inventors: 김세훈; 박상호
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-07-04
Also published as: KR101192771B1

Abstract

본 발명은 마스크 및 마스크 서포트를 수직 방향으로 장착하여 마스크 및 마스크 서포트의 처짐을 방지함과 동시에 교환 작업을 용이하게 실시할 수 있도록 한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로서, 씨일재를 사이에 두고 합착된 기판과, 상기 기판을 흡착하여 고정하고 반전이 가능한 반전장치와, 상기 반전장치와 일정한 간격을 갖고 수직으로 배열되어 UV를 조사하는 UV 조사장치와, 상기 반전장치와 UV 조사장치 사이에 수직으로 장착되는 마스크를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

UV조사, 마스크, 반전, 스테이지, 액정표시소자, 씨일재

Description

액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법{equipment for hardening sealant of liquid crystal display device and method for manufacturing liquid crystal display device using the same}

도 1은 일반적인 액정패널을 개략적으로 나타내는 단면도

도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 경화 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도

도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비를 나타낸 개략적인 구성도

도 4는 도 3의 씨일재 경화 장비에서 반전이 가능한 반전장치를 나타낸 개략적인 구성도

도 5는 도 4의 스테이지에 기판을 로딩하는 상태를 나타낸 평면도

도 6a 내지 도 6k는 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 사시도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

300 : 이재 로봇 400 : 반전 장치

500 : 씨일재 경화 장비 600 : UV 조사장치

700 : 마스크

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display : LCD)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display), 전계방출 표시장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 발광 표시장치(Light Emitting Display) 등이 있다.

평판 표시장치 중 액정 표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정 표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다.

액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성되게 된다. 화소전극들 각각은 스위치 소자로 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)에 접속되게 된다. 화소전극은 박막 트랜지스터를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀을 구동하게 된다.

도 1은 일반적인 액정패널을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 액정패널은 상부기판(42) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(44), 컬러필터(46), 오버 코트층(47), 공통전극(48) 및 상부 배향막(50a)으로 구성되는 컬러필터 어레이 기판(4)과, 하부기판(1) 상에 형성된 TFT, 화소전극(22) 및 하부 배향막(50b)으로 구성되는 TFT 어레이 기판(2)과, 컬러필터 어레이 기판(4) 및 TFT 어레이 기판(2) 사이의 공간에 형성되는 액정(52)을 구비한다.

TFT 어레이 기판(2)의 TFT는 게이트 라인에 접속된 게이트전극(6), 데이터 라인에 접속된 소스전극(8) 및 드레인 접촉홀(26)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(10)을 구비한다. 또한, TFT는 게이트전극(6)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(8)과 드레인전극(10)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층들(14, 16)을 더 구비한다. 이러한 TFT는 게이트 라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터 라인으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다.

화소전극(22)은 데이터 라인과 게이트 라인에 의해 분할된 화소영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명 전도성 물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 하부기판(1) 전면에 도포되는 보호막(18) 상에 형성되며, 보호막(18)을 관통하는 드레인 접촉홀(26)을 통해 드레인전극(10)과 전기적으로 접속된다.

이러한 화소전극(22)은 TFT를 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(42)에 형성되는 공통전극(48)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(1)과 상부기판(42) 사이에 위치하는 액정(52)은 유전율 이방성에 기인하여 회전하게 된다. 이렇게 회전되는 액정(52)에 의해 광원으로부터 화소전극(22)을 경유하여 상부기판(42) 쪽으로 투과되는 광량이 조절된다.

컬러필터 어레이 기판(4)의 블랙 매트릭스(44)는 하부기판(1)의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트 라인들 및 데이터 라인들 영역과 중첩되게 형성되며 컬러필터(46)가 형성될 화소영역을 구획한다. 이러한 블랙 매트릭스(44)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다.

컬러필터(46)는 블랙 매트릭스(44)에 의해 분리된 화소영역에 형성된다. 이러한 컬러필터(46)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 형성되어 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 색상을 구현한다.

오버 코트층(47)은 컬러필터(46)가 형성된 상부기판(42) 상에 절연특성을 가진 투명한 수지를 도포하여 일정한 전압이 인가되는 블랙 매트릭스(44)와 공통 전압이 인가되는 공통전극(48) 사이를 전기적으로 절연시키는 역할을 한다. 한편, 상기 오버 코트층(47)은 TN모드의 소자에서는 형성되지 않아도 무방하다.

공통전극(48)은 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 인가되어 하부기판(1) 상에 형성된 화소전극(22)과 전위차를 발생시키게 된다. 한편, IPS 모드에서는 상기 공통전극이 하부기판(1)에 형성된다.

그리고 컬러필터 어레이 기판(4)과 TFT 어레이 기판(2)에는 액정 배향을 위한 상/하부 배향막(50a, 50b)이 폴리 이미드(PI) 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙 공정을 수행함으로써 형성된다.

액정(52)은 볼 스페이서 또는 컬럼 스페이서에 의해 컬러필터 어레이 기판(4)과 TFT 어레이 기판(2) 사이에 마련되는 액정공간에 형성된다.

상기와 같이 형성된 액정표시소자에 있어서, 컬러필터 어레이 기판(4)과 TFT 어레이 기판(2) 사이에 액정층을 형성하는 방법으로서, 모세관 현상과 압력차를 이용한 진공주입방식 또는 외곽에 씨일재가 형성된 기판의 중앙에 액정층을 적하하는 액정적하방식을 사용하였다.

도 2는 종래 기술에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 경화 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 씨일재(7) 및 액정(5)이 적하된 TFT 어레이 기판(1)에 컬러 필터 어레이 기판(3)을 합착한다.

이때, 진공주입방식에 의한 액정표시소자는 액정이 주입되기 전에 양 기판의 합착공정이 수행되지만, 액정적하방식에 의한 액정표시소자는 액정(5)이 적하된 후 양 기판(1,3)의 합착공정이 수행되므로, 상기 씨일재(7)로서 열경화형 씨일재를 사용하게 되면 씨일재(7)가 가열되는 동안 흘러나와 액정(5)이 오염되는 문제점이 발생된다.

따라서, 액정적하방식에 의한 액정표시소자에서는 상기 씨일재(7)로서 UV(Ultra Violet)경화형 씨일재를 사용하게 된다.

이어, 상기 씨일재(7)에 의해 합착된 기판(1, 3)을 UV 경화 장비(100)의 테이블(table)(20)상에 로딩(loading)한다.

그리고 상기 테이블(20)을 상승시키고 상기 기판(1, 3)의 상측에 상기 씨일 재(7)가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비된 마스크(40)를 정렬시킨다.

여기서, 상기 마스크(40)는 마스크 서포트(50)에 고정되어 있다.

이어, UV 조사 장치(60)에서 UV를 상기 마스크(40)의 투광부를 통해 상기 씨일재(7)에 조사하여 상기 씨일재(7)를 경화시킨다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 투광부와 차광부가 구비된 마스크를 합착된 두 기판의 상측에 정렬하여 씨일재의 경화 공정을 실시함으로써 기판의 대형화에 따라 마스크 또는 마스크를 고정시키고 있는 마스크 서포트(support)가 자체 하중에 의해 처짐이 발생한다.

따라서 UV 조사시 마스크와 합착된 기판은 수 ㎜의 간격을 유지하여야 하는데 기판의 대형화에 따라 마스크의 처짐에 의해 기판에 닿아 스크래치(scratch)가 발생하고, 마스크 서포트의 처짐이 장기화될 경우 복원이 불가능한 변형이 예상되며 궁극적으로 교환이 불가피하게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 마스크 및 마스크 서포트를 수직 방향으로 장착하여 마스크 및 마스크 서포트의 처짐을 방지함과 동시에 교환 작업을 용이하게 실시할 수 있도록 한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비는 씨일재를 사이에 두고 합착된 기판과, 상기 기판을 흡착하여 고정하고 반전이 가능한 반전장치와, 상기 반전장치와 일정한 간격을 갖고 수직으로 배열되어 UV를 조사하는 UV 조사장치와, 상기 반전장치와 UV 조사장치 사이에 수직으로 장착되는 마스크를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 액정표시소자의 제조방법은 하부기판 및 상부기판을 준비하는 단계와, 상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재를 형성하는 단계와, 상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계와, 상기 양 기판을 합착하는 단계와, 상기 합착된 기판을 회전 가능한 스테이지에 로딩하고 고정하는 단계와, 상기 스테이지를 수직으로 회전시키고 상기 씨일재가 형성된 영역 이외의 영역을 가리도록 수직으로 구성된 마스크를 상기 합착된 기판과 얼라인하는 단계와, 상기 마스크로 가려진 기판에 UV를 조사하여 UV경화형 씨일재를 경화시키는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 씨일재 경화 장비(500)는 씨일재(530)를 사이에 두고 합착된 기판(510,520)을 흡착하여 고정하고 반전이 가능한 반전장치(400)와, 상기 반전장치(400)와 일정한 간격을 갖고 수직 방향으로 UV를 조사하는 UV 조사장치(600)와, 상기 반전장치(400)와 UV 조사장치(600) 사이에 수직 방향으로 장착되는 마스크(700)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 마스크(700)를 고정하는 마스크 서포트(710)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 상기 마스크(700)는 상기 씨일재(530)가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비되어 있다.

도 4는 도 3의 씨일재 경화 장비에서 반전이 가능한 반전장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 반전장치(400)는 기판이 안착되는 스테이지(410)와, 상기 스테이지(410)에 구성되어 기판을 고정하는 고정수단(420) 그리고 상기 스테이지(410)를 회전시키는 회전수단(430)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 스테이지(410)는 그 중앙부위를 기준으로 하여 회전하도록 설치된다.

그리고 상기 고정수단(420)은 상기 스테이지(410)의 장변측 상면 주변부위에 회동 가능하도록 회전 모터(도시되지 않음)와 결합된 회전축(421)을 가짐과 더불어 상기 회전축(421)의 타단에는 합착 기판의 비활성 영역을 클램핑 하도록 클램프(422)가 형성되어 이루어진다.

이때 상기 고정수단(420)은 단순히 회전에 의해 합착 기판의 비활성 영역을 클램핑하도록 구성할 경우 상기 기판과의 접촉에 의한 상기 기판의 손상을 유발할 수 있기 때문에 회전축(421)이 승강 가능하도록 유공압 실린더(424)를 더 구비하여 구성하며, 상기 유공압 실린더(424)는 회전축(421)과 연결되도록 한다.

즉, 합착 기판의 로딩이 이루어지지 않은 상태는 클램프(422)의 위치가 스테이지(410)의 상면에 근접되도록 하고, 합착 기판의 로딩이 이루어졌을 경우 또는, 스테이지(410)를 반전시키기 전 회전축(421)의 상향 이동 및 회전 그리고, 하향 이동을 순차적으로 수행하여 상기 스테이지(410)에 로딩된 합착 기판이 고정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 고정수단(420)은 상기 기판을 스테이지의 상면 또는 배면에 로딩한 후 진공 흡착력을 통해 고정한다.

또한, 상기 스테이지(410)에는 기판이 고정되는 흡착 플레이트를 갖고, 상기 흡착 플레이트는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)이 포함된다.

그리고 상기 회전수단(430)은 상기 스테이지(410)의 중앙 부위를 따라 관통 결합되는 중앙축(431)과, 상기 중앙축(431)을 회전시키도록 구동하는 구동 모터(432)로 구성된다.

이때 상기 구동 모터(432)의 구동에 의해 중앙축(431)이 회전될 수 있도록 하는 구성은 벨트 결합, 체인 결합, 기어 결합 등과 같이 다양하게 이루어질 수 있다. 이에 따라 그 구조에 대한 상세한 도시 및 한정은 생략한다.

또한, 반전장치(400)로 로딩되어지는 합착 기판의 상측에 위치된 기판(혹은, 하측에 위치된 기판)의 종류를 판독하기 위한 센싱 수단(440)을 더 포함하여 구성되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 센싱 수단(440)의 판독에 따라 반전장치(400)로 구성되어지는 합착 기판의 상측에 위치된 기판이 박막트랜지스터를 가지는 하부기판(510)인지 혹은 공통 전극이 형성된 상부기판(520)인지가 판독 가능하게 되어 해당 합착 기판을 반전시키거나 혹은, 로딩되어진 상태 그대로 언로딩이 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.

상기에서 센싱 수단(440)은 각종 코드 정보를 판독하는 코드 리더기(code-reader)로 구성하는데, 이를 위해 각 기판의 소정위치 특히, 각 기판의 비활성 영역에는 해당 기판에 대한 정보를 코드화시켜 보관할 수 있도록 고유 코드를 인쇄할 수 있다.

하지만, 상기 센싱 방법은 반드시 상기한 구성으로 이루어질 수 있음으로 한정하지 않는다. 즉, 각 기판을 구별하기 위한 각각의 고유 식별 마크를 상기 각 기판의 소정 영역에 형성함과 더불어 센싱 수단은 상기 마크의 종류를 판독할 수 있는 센서로 구성함으로써 이루어질 수 있다.

한편, 미설명한 부호 411은 상기 이재 로봇(도시되지 않음)이 로딩이 가능하도록 반전기의 스테이지(410)에 형성되어 로딩홈이다.

본 발명에 의한 반전장치(400)는 액정이 적하된 기판은 액정이 적하된 면이 상면에 위치되도록 반전시키고, 씨일재(sealant)가 도포된 기판은 씨일재가 도포된 면이 하면에 위치되도록 반전시키는 역할을 수행하도록 구성된다.

이 때, 상기 반전장치(400)는 그 작업 공정을 통과하는 각 기판을 모두 반전시키도록 설정되지는 않으며, 통상 액정이 적하된 면 혹은, 씨일재가 도포된 면이 상면에 위치되도록 그 작업 공간 내부로의 반입이 이루어짐을 고려할 때 시일재가 도포된 기판만 그 반전이 수행되도록 설치된다.

또한, 상기와 같은 반전장치(400)에 따른 구체적인 구성은 다양하게 이루어질 수 있을 뿐 아니라 쉽게 구현할 수 있음에 따라 단순히 로딩 되어진 기판을 90°혹은, 270°반전시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성이던지 상관없으며, 그에 따른 상세 설명은 생략하도록 한다.

도 5는 도 4의 스테이지에 기판을 로딩하는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 이재 로봇(300)은 주축(310), 상기 주축(310)의 상부에 회전 가능하게 구비되고 수평한 방향으로 접혀지거나 펼쳐질 수 있는 암(320), 그리고 상기 암(320)의 선단부에 구비되는 핸드(330)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같이 구성된 이재 로봇(300)은 상기 암(320)을 뻗어 기판(510,520)을 취출하며, 상기 기판(510,520)을 취출한 후 상기 암(320)을 회전시켜 반대편에 위치한 공정장비 스테이지(410)(stage)에 로딩하게 된다.

또한, 상기 이재 로봇(300)을 통해 이송된 기판(510,520)을 상기 스테이지(410)상에 로딩하기 위해서는 기판(510,520)을 일정시간 올려준 상태에서 지지해 줄 수 있는 리프트핀(340)이 필요로 하며, 상기 리프트핀(340)의 상승 또는 하강 동작이 가능할 수 있도록 구동장치(도시되지 않음)와 연결되는 홀(hole)(412)이 스테이지(410)에 형성되어 있다.

도 6a 내지 도 6k는 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 방법을 나타낸 사시도이다.

도면에는 하나의 단위셀만이 도시되어 있으나, 기판의 크기에 따라 기판 상에 복수개의 단위셀이 형성될 수 있다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 하부기판(510) 및 상부기판(520)을 준비한다.

여기서, 상기 하부기판(510) 및 상부기판(520) 중 적어도 하나의 기판에 얼라인마크(도시되지 않음)를 형성할 수도 있다.

또한, 상기 얼라인마크는 기판 상에 대각선 방향으로 두 개를 형성할 수도 있고, 도면과 같이 기판의 모서리 영역에 네 개를 형성할 수도 있다.

이때, 상기 얼라인마크는 +형, ×형, 사각형, 원형 등 다양한 형태로 변경하여 형성할 수 있다.

그 외에, 도면에는 도시하지 않았으나, 하부기판(510) 상에는 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트배선과 데이터배선을 형성하고, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차점에 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 오믹콘택층, 소스/드레인 전극, 및 보호막으로 이루어진 박막트랜지스터를 형성하며, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 상기 화소영역에 형성한다.

또한, 상기 화소전극 위에 액정의 초기배향을 위한 배향막을 형성한다. 이때, 상기 배향막은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid)등의 물질을 러빙 배향 처리하여 형성할 수도 있고, PVCN(polyvinylcinnamate), PSCN(polysiloxanecinnamate), 또는 CelCN(cellulosecinnamate)계 화합물과 같은 광반응성 물질을 광 배향 처리하여 형성할 수도 있다.

그리고, 상부기판(520) 상에는 상기 게이트배선, 데이터배선, 및 박막트랜지스터 형성영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광막을 형성하고, 상기 차광막 위에 적색, 녹색, 및 청색의 칼라필터층을 형성하고, 상기 칼라필터층 위에 공통전극을 형성한다. 또한, 상기 칼라필터층과 공통전극 사이에 오버코트층을 추가로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 공통전극 상에는 전술한 배향막을 형성한다.

또한, 상기 하부기판(510)에는 은(Ag)을 도트(dot)형상으로 형성하여 상기 양 기판(510, 520)의 합착 후 상기 상부기판(520) 위의 공통전극에 전압을 인가할 수 있도록 한다.

한편, IPS(In Plane Switching) 모드 액정표시소자의 경우는 공통전극을 화소전극과 동일한 하부기판 상에 형성하여 횡전계를 유도하게 되며, 상기 은(Ag) 도트는 형성하지 않는다.

도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 하부기판(510) 위에 액정(540)을 적하하여 액정층을 형성하고, 상기 상부기판(520)의 가장자리에 스크린 인쇄법(Screen Printing Method)이나 디스펜서법(Dispensing Method)에 의해 주입구 없는 폐쇄된 패턴으로 UV경화형 씨일재(530)를 형성한다.

상기한 씨일재(530)의 재료로는 UV경화형 씨일재를 사용하는 것이 바람직하 며, 상기 UV경화형 씨일재로는 양 말단에 아크릴기가 결합된 폴리머를 개시제와 혼합하여 사용하거나, 한쪽 말단에는 아크릴기가 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 폴리머를 개시제와 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 씨일재의 도포 영역이라 함은 기판(520)의 각 부위 중 액티브 영역을 감싸도록 도포되는 부위와 상기 기판(520)의 외곽 둘레 부위를 따라 도포되는 부위가 포함된다.

이때, 후공정에서 상기 씨일재(530)가 경화되기 전에 상기 액정(540)이 씨일재(530)와 만나게 되면 액정(540)이 오염되므로 상기 하부기판(510)의 중앙부에 액정(540)을 적하한다. 이와 같이 중앙부에 적하된 액정(540)은 상기 씨일재(530)가 경화된 후까지 서서히 퍼져나가 기판 전체에 동일한 밀도로 분포되게 된다.

한편, 이에 한정되지 않고, 상기 액정(540)을 상부기판(520)상에 형성할 수 있으며, 상기 UV경화형 씨일재(530)를 하부기판(510)상에 형성할 수도 있다.

또한, 상기 액정(540)과 UV경화형 씨일재(530)를 동일기판에 형성할 수도 있다. 다만, 상기 액정(540)과 UV경화형 씨일재(530)를 동일기판에 형성할 경우, 액정과 UV경화형 씨일재가 형성되는 기판과 그렇지 않은 기판과의 공정간에 불균형이 발생되어 공정시간이 많이 소요되며, 액정과 씨일재가 동일기판에 형성되므로 합착전에 씨일재에 오염물질이 형성된다 하더라도 기판 세정을 할 수 없게 되므로, 상기 액정과 씨일재는 서로 다른 기판에 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 도 6b와 같이 상기 상부기판(520)위에 UV경화형 씨일재(530)를 형성한 후 후공정인 합착 공정전에 상기 상부기판(520)을 세정하는 세정공정을 추가로 할 수 있다.

이때, 상기 UV경화형 씨일재(530)로는 양 말단에 아크릴기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합하여 사용하거나, 한쪽 말단에는 아크릴기가 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 양 기판(510,520) 중 어느 하나의 기판, 바람직하게는 상기 상부기판(520) 위에 셀갭 유지를 위한 스페이서를 형성할 수 있다.

상기 스페이서는 볼 스페이서를 적정농도로 용액속에 혼합한 후 분사노즐에서 고압으로 기판상에 산포하여 형성할 수도 있고, 칼럼 스페이서를 상기 게이트배선 또는 데이터배선 형성영역에 대응하는 기판상에 부착하여 형성할 수도 있으나, 볼 스페이서는 대면적에 적용할 경우에 셀갭이 불균일하게 되는 단점이 있으므로 대면적 기판에는 칼럼 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 칼럼 스페이서로는 감광성 유기수지를 사용하는 것이 바람직하다.

도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 하부기판(510)과 상부기판(520)을 합착한다.

여기서, 상기 합착공정은 상기 양기판(510, 520) 중 액정이 적하되어 있는 일 기판을 하면에 고정하고, 나머지 다른 일 기판을 레이어(layer) 형성면이 상기 일 기판을 향하도록 180°회전하여 상면에 위치시킨 후, 상면에 위치된 일 기판에 압력을 가하여 양 기판을 합착하거나, 또는 상기 이격되어 있는 양 기판 사이를 진공으로 형성한 후 진공을 해제하여 양 기판을 합착할 수도 있다.

도 6d에 도시한 바와 같이, 상기 합착된 기판(510,520)을 이재 로봇(300)을 이용하여 씨일재 경화 장비(500)의 반전장치(400)에 로딩한다.

여기서, 상기 이재 로봇(300)을 이용하여 합착된 기판을 반전장치의 스테이지상에 로딩하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 이재 로봇(300)의 핸드(330)를 이용하여 기판(510,520)을 언로딩한 후, 상기 기판(510,520)을 씨일재 경화 장비(500)내에 구성된 반전장치(400)의 스테이지(410)상에 로딩한다.

이때 상기 스테이지(410)에 형성된 홀(412)을 통해 리프트핀(340)이 상승하여 상기 기판(510, 520)을 핸드(330)와 이격시킨다.

이어, 상기 핸드(330)가 빠져나간 후에 상기 리프트핀(340)위에 기판(510, 520)이 로딩되게 된다.

그리고, 상기 리프트핀(340)이 하강하면서 상기 기판(510, 520)이 스테이지(410)상에 로딩된다.

도 6e에 도시한 바와 같이, 상기 반전장치(400)의 스테이지(410)상에 기판(510, 520)이 로딩되면, 상기 스테이지(410)는 상기 기판(510, 520)을 흡착하여 고정한다.

또한, 상기 스테이지(410)에는 전술한 바와 같이, 기판이 고정되는 흡착 플레이트를 갖고, 상기 흡착 플레이트는 고분자 계열의 폴리이미드(polyimide)로 형 성되고, 정전력에 의해 각 기판을 고정하는 정전척(ESC : Electro Static Chuck)이 포함된다.

도 6f에 도시한 바와 같이, 상기 기판(510, 520)이 고정된 스테이지(410)를 90°즉, 수직으로 회전시킨다.

도 6g에 도시한 바와 같이, 상기 90°로 회전된 스테이지(410)를 상기 씨일재(530)가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비되어 수직 방향으로 구성된 마스크(700)와 얼라인한다.

여기서, 상기 마스크(700)에 상기 기판(510,520)에 형성된 얼라인마크와 대응되게 적어도 하나의 얼라인마크를 형성하여 기판과 마스크간의 얼라인공정을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 한다.

도 6h에 도시한 바와 같이, 상기 마스크(700)로 가려진 합착 기판(510,520)에 UV조사장치(600)에서 UV를 조사한다.

여기서, 상기 UV를 조사하는 UV 조사 장치(600)는 수직으로 회전한 스테이지(410)와 평행한 방향으로 배열된 상태에서 UV를 조사한다.

한편, 기판의 레이어(layer) 형성시 상기 차광막과 씨일재(530)의 형성 위치에 따라 상기 합착기판의 하부기판면 또는 상부기판 면에서 UV조사를 하여야 상기 씨일재(530)를 경화시킬 수 있는 경우가 있다.

다시 말하면, 차광막 형성영역의 외곽에 씨일제를 형성하는 경우는 차광막이 형성되어 있는 상부기판 면에서 UV를 조사할 수 있으나, 차광막 형성영역에 씨일제 를 형성하는 경우는 상부기판면에서 UV를 조사하면 차광막에 의해 UV가 차단되므로 이 경우는 하부기판면에서 UV를 조사하여야 한다.

한편, 상기와 같이 90°로 회전된 합착 기판(510,520)의 측면에 수직 방향으로 마스크를 구성하고 UV를 수직으로 조사하게 되면 마스크(700) 또는 마스크 서포트(710)의 처짐을 미연에 방지할 수가 있다.

이와 같이 UV를 조사하면 상기 UV경화형 씨일재를 구성하는 개시제에 의해 활성화된 모노머 또는 올리고머가 중합 반응하여 고분자화 됨으로써 하부기판(510)과 상부기판(520)이 접착되게 된다.

이때, 액정표시장치의 모드에 따라, 상부기판(520)쪽에서 UV를 조사하거나, 하부기판(510)쪽에서 UV를 조사한다. 즉, IPS 모드일 경우에는 상부기판(520)쪽에서 UV를 조사하여 씨일재(530)를 경화시키고, TN 모드일 경우는 하부기판(510)쪽에서 UV를 조사하여 씨일재(530)를 경화시킨다.

그 이유는 IPS 모드의 액정 표시 패널에서는 블랙매트릭스층 바깥쪽에 씨일재를 형성하고, TN 모드의 액정 패널에서는 블랙매트릭스층 위에 씨일재를 형성하기 때문에, UV가 상기 씨일재에 보다 정확하게 조사되도록 하기 위해서이다.

이와 같이 합착된 기판(510, 520)의 UV 경화가 완료되면, 바로 셀 절단 공정을 진행할 수 있으나, 씨일재가 UV 및 열 경화성 수지일 경우 열 경화 공정을 진행한다.

즉, 상기 UV경화형 씨일재로서 한쪽 말단에는 아크릴기가 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합하여 사용한 경우는, 이 와 같은 UV조사에 의해 에폭시기가 반응하지 않으므로, 상기 UV조사공정 후에 추가로 열 경화 공정을 행하여 씨일재를 완전 경화한다.

한편, 상기 열 경화 공정은 상기 UV 경화 공정이 완료된 합착된 기판을 열 경화로 내에 위치시켜 약 120℃에서 1시간 정도 경화시킨다.

도 6i에 도시한 바와 같이, 상기 경화 공정을 완료한 후 상기 스테이지(410)를 마스크(700)로부터 후진시킨다.

도 6j에 도시한 바와 같이, 상기 스테이지(410)를 다시 원상태로 복귀하도록 회전시킨다.

이때 상기 스테이지(410)를 90°로 더 회전시키면 반전기로도 사용할 수가 있다.

도 6k에 도시한 바와 같이, 이재 로봇(300)을 이용하여 경화 공정이 완료된 기판(510,520)을 씨일재 경화 장비(500)로부터 언로딩한다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 UV조사공정 후에 단위셀로 기판을 절단하는 공정 및 최종 검사 공정을 수행하게 된다.

상기 단위셀로 기판을 절단하는 공정은 유리보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판의 표면에 절단선을 형성(스크라이브 공정 : scribing process)한 후 기계적 힘을 가해 상기 절단선을 따라서 기판을 절단(브레이크 공정 : break process)하여 수행할 수도 있고, 다이아몬드 재질의 펜을 톱니형태로 형성시켜 스크라이브 및 브레이크 공정을 하나의 공정으로 수행할 수도 있다.

상기 최종 검사 공정은 상기 셀단위로 절단된 기판이 액정모듈로 조립되기 전에 불량유무를 확인하는 공정으로, 전압 인가시 또는 무인가시 각각의 화소가 올바르게 구동하는지 여부를 검사하게 된다.

한편, 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.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 액정표시소자의 씨일재 경화 장비 및 이를 이용한 액정표시소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 마스크 및 마스크 서포트를 수직 방향으로 장착하여 마스크 및 마스크 서포트의 처짐을 방지함과 동시에 교환 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

둘째, UV 조사장치의 교환시 위치가 높지 않아 교환 작업을 용이하게 할 수 있다.

셋째, 씨일재 경화시 합착된 기판에 로딩되는 스테이지가 회전 가능하도록 구성됨으로써 반전기 역할을 할 수 있어 추가적인 반전기의 설치를 생략할 수 있다.

Claims

씨일재를 사이에 두고 합착된 기판과,

상기 기판을 흡착하여 고정하고 반전이 가능한 반전장치와,

상기 반전장치와 일정한 간격을 갖고 수직으로 배열되어 UV를 조사하는 UV 조사장치와,

상기 반전장치와 UV 조사장치 사이에 수직으로 장착되는 마스크를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 반전장치는 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지에 구성되어 기판을 고정하는 고정수단과, 상기 스테이지를 회전시키는 회전수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 2 항에 있어서, 상기 스테이지는 기판이 고정되는 흡착 플레이트를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 3 항에 있어서, 상기 흡착 플레이트는 고분자 계열의 폴리이미드로 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 2 항에 있어서, 상기 스테이지는 정전척에 의해 각 기판을 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 상기 씨일재가 형성된 영역에 상응하는 부분은 빛을 투과하는 투광부와 그 이외의 영역은 빛을 차광하는 차광부가 구비된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 2 항에 있어서, 상기 고정수단은 상기 기판을 스테이지의 상면에 로딩한 후 진공 흡착력을 통해 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
제 2 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 기판을 일정시간 올려준 상태에서 지지해 줄 수 있는 리프트핀과, 상기 리프트핀의 상승 또는 하강 동작이 가능할 수 있도록 구동장치와 연결되는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 씨일재 경화 장비.
하부기판 및 상부기판을 준비하는 단계;

상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재를 형성하는 단계;

상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 단계;

상기 양 기판을 합착하는 단계;

상기 합착된 기판을 회전 가능한 스테이지에 로딩하고 고정하는 단계;

상기 스테이지를 수직으로 회전시키고 상기 씨일재가 형성된 영역 이외의 영역을 가리도록 수직으로 구성된 마스크를 상기 합착된 기판과 얼라인하는 단계;

상기 마스크로 가려진 기판에 UV를 조사하여 UV경화형 씨일재를 경화시키는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 얼라인 공정은 상기 마스크 및 기판에 얼라인 마크를 형성하여 화상으로 조절하면서 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 씨일재는 양 말단에 아크릴기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 씨일재는 한쪽 말단에는 아크릴기가, 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 UV조사 공정후 열 경화 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 칼럼 스페이서를 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 14 항에 있어서, 상기 칼럼 스페이서를 상기 상부기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 UV경화형 씨일재를 상기 상부기판 위에 형성하고, 상기 액정을 상기 하부기판 위에 적하하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 기판을 로딩 및 고정한 스테이지를 수직으로 회전시킨 후 수직 방향으로 장착된 마스크쪽으로 전진하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항 또는 제 17 항에 있어서, 상기 UV경화형 씨일재의 경화를 완료한 후 상기 스테이지를 마스크로부터 후진시키는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 UV경화형 씨일재의 경화를 완료한 후 상기 스테이지를 원상태로 회전시키는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 스테이지를 반전기로 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 합착된 기판과 스테이지는 정전척 또는 흡착 플레이트를 사용하여 고정하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 UV를 조사하는 UV 조사장치는 상기 수직으로 회전된 스테이지와 평행한 방향으로 배열하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.