KR20070080932A - 액정 표시 장치의 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액정 표시 장치의 조립 방법은 제1 보조 기판 위에 제1 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 제1 플라스틱 기판 위에 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 단계, 제2 보조 기판 위에 제2 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 제2 플라스틱 기판 위에 공통 전극을 형성한 후 제2 보조 기판을 제거하는 단계, 제2 보조 기판이 제거된 제2 플라스틱 기판과 제1 보조 기판 위에 부착된 제1 플라스틱 기판을 마주하도록 정렬하는 단계, 제1 플라스틱 기판과 제2 플라스틱 기판을 접착제로 합체하는 단계, 그리고 제1 보조 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
액정표시장치, 모기판, 플라스틱기판, 휨

Description

액정 표시 장치의 조립 방법{ASSEMBLY METHOD OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 모기판 조립체에서 액정셀의 구조를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 셀의 한 화소에 대한 배치도이다.
도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 액정 셀을 제조하는 순서를 설명하기 위한 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 액정 표시 장치 조립체 3: 액정층
11, 21: 배향막 110, 210: 기판
121: 게이트선 124: 게이트전극
151: 반도체 161, 165: 저항성 접촉층
171: 데이터선 175: 드레인 전극
177: 유지 축전기용 도전체 180: 보호막
230: 색필터 250: 덮개막
270: 공통 전극
본 발명은 액정 표시 장치의 조립 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(field generating electrode)이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층을 포함한다. 그리고 액정 표시 장치는 두 표시판의 가장자리 둘레에 형성되어 있으며 액정 물질을 가두는 밀봉재로 결합되어 있으며, 두 표시판 사이에 산포되어 있는 간격재에 의해 지지되고 있다.
이러한 표시 장치는 무겁고 파손되기 쉬운 유리 기판을 사용하기 때문에 휴대성 및 대화면 표시에 한계가 있다. 따라서 근래에는 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 가요성(flexible)인 플라스틱(plastic) 기판을 사용하는 표시 장치가 개발되고 있다.
그러나 액정 표시 장치는 한 번에 한 개씩 형성하지 않고 모기판과 같이 대형 기판을 이용하여 한번에 복수의 상부 표시판 또는 하부 표시판을 형성한다. 그리고 복수의 표시판이 형성된 모기판을 합착한 후 절단하여 액정 표시 장치를 형성한다. 따라서 모기판을 플라스틱으로 형성하는 경우에 기판이 휘어져 상, 하 모기판을 합착할 때 접착제 등이 균일하게 형성되지 않아 합착이 제대로 되지 않고 들 떠서 공기방울(air bubble)과 같은 불량이 발생한다.
본 발명은 플라스틱으로 액정 표시 장치를 형성할 때 플라스틱이 휘어져 들뜨는 현상을 방지하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 조립 방법은 제1 보조 기판 위에 제1 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 제1 플라스틱 기판 위에 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 단계, 제2 보조 기판 위에 제2 플라스틱 기판을 부착하는 단계, 제2 플라스틱 기판 위에 공통 전극을 형성한 후 제2 보조 기판을 제거하는 단계, 제2 보조 기판이 제거된 제2 플라스틱 기판과 제1 보조 기판 위에 부착된 제1 플라스틱 기판을 마주하도록 정렬하는 단계, 제1 플라스틱 기판과 제2 플라스틱 기판을 접착제로 합체하는 단계, 그리고 제1 보조 기판을 제거하는 단계를 포함한다.
제1 보조 기판을 제거하는 단계 후, 표시판에 액정을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
제2 보조 기판을 제거하는 단계 후, 제2 플라스틱 기판 위에 액정을 적하하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 모기판 조립체에서 액정셀의 구조를 도시한 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 액정 표시 장치용 모기판 조립체(1)는 동시에 여러 개의 액정 표시 장치용 액정 셀(C)을 가진다. 예를 들면 도 1에와 같이 30개의 액정 셀(C)이 형성될 수 있고, 절단선(도시하지 않음)에 의해서 각각의 셀로 분리된다. 각 액정셀은 서로 마주하는 절연 기판 및 두 절연 기판 사이에 형성되어 있는 액정층을 포함한다. 이때, 하나의 모기판 조립체에 형성되어 있는 액정 셀 영역의 수는 액정 셀의 크기 및 모기판 조립체(1)의 모기판(mother glass) 크기에 따라서 달라진다.
액정 셀(C)의 층간 구조는 도 2 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 셀의 한 화소에 대한 배치도이고, 도 3은 도 2의 III-III선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 도 2의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 공통 전극 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 들어 있는 액정층(3)을 포함한다.
먼저 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.
투명한 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선 (gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.
게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 아래로 돌출한 복수의 돌출부(projection)(127) 및 다른 층 또는 외부의 구동 회로와의 접속을 위한 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.
게이트 신호를 생성하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)는 기판(110) 위에 부착되는 가요성 인쇄 회로막(flexible printed circuit film)(도시하지 않음) 위에 장착되거나, 기판(110) 위에 직접 장착되거나, 기판(110)에 집적될 수 있다. 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 집적되어 있는 경우 게이트선(121)이 연장되어 이와 직접 연결될 수 있다.
게이트선(121)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 이루어질 수 있으며, 이들의 합금으로 형성할 수 있다. 그러나 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 도전막(도시하지 ??음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 이중 한 도전막은 게이트선(121)의 신호 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속으로 이루어지고, 다른 하나의 도전막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질 등으로 이루어질 수 있다.
게이트선(121)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30~80°인 것이 바람직하다.
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon, a-Si) 또는 다결정 규소 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(projection)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.
반도체(151) 위에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30-80°인 것이 바람직하다.
저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175) 및 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177)가 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 장치와의 접 속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 가지고 있다.
한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 서로 반대 쪽에 위치한다. 하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 따위의 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나 이들 또한 저항이 낮은 도전막과 접촉 특성이 좋은 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110) 면에 대해서 약 30~80°의 각도로 기울어져 있다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체(151)는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 노출된 반도체(151) 부분의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 질화규소 또는 산화규소 등의 무기 물질, 또는 감광성(photosensitivity)을 가질 수 있으며 플라스마 화학 기상 증착 (plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등 유전 상수 4.0 이하의 저유전율 절연 물질로 이루어질 수도 있다.
보호막(180)에는 데이터선(171)의 한 쪽 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)과 유지 축전기용 도전체(177)의 적어도 일부를 각각 노출하는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185, 187)이 구비되어 있다. 또한, 하부 및 상부 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)로 이루어진 복수의 화소 전극(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.
화소 전극(191)은 접촉 구멍(185, 187)을 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압을 인가 받는 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 표시판(100, 200) 사이의 액정층(300)의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한 앞서 설명한 것처럼, 화소 전극(191)과 공통 전극(270)은 축전기(이하 “액정 축전기”라 함)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(191) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)(이를 전단 게이트선이라 함)의 중첩 등으로 만들어지며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 돌출부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(191)과 연결되고 돌출부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 할 수 있다. 이와는 달리 별도의 유지 전극선(도시하지 않음)과 화소 전극(191)을 중첩시켜 유지 축전기를 만들 수 있다.
화소 전극(191)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 각각 게이트선(121)과 데이터선(171)의 노출된 끝 부분(129, 179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 끝 부분과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.
마지막으로 화소 전극(191), 접촉 보조 부재(81, 82) 및 보호막(180) 위에는 배향막(alignment)(11)이 형성되어 있다
다음, 공통 전극 표시판(200)에 대해서 설명한다.
투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(210) 위에는 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 화소 전극(191) 사이의 빛샘을 막는다. 차광 부재(220)는 화소 전극(191)과 마주하며 화소 전극(191)과 거의 동일한 모양을 가지는 복수의 개구부(opening)를 가진다. 그러나 차광 부재(220)는 데이터선(171)에 대응하는 부분과 박막 트랜지스터에 대응하는 부분으로 이루어질 수 있다. 차광 부재(220)는 크롬 단일막 또는 크롬과 산화 크롬의 이중막으로 이루어지거나 흑색 안료(pigment)를 포함하는 유기막으로 이루어질 수 있다.
기판(210) 위에는 또한 복수의 색필터(color filter)(230)가 형성되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(220)의 개구부 내에 대부분 들어가며 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있으며, 이웃하는 색필터(230)의 가장자리는 중첩될 수 있다.
색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어진 공통 전극(270)이 형성되어 있다.
공통 전극(270)과 색필터(230) 사이에는 색필터가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공하기 위한 덮개막(overcoat)(250)이 형성될 수 있다.
공통 전극(270) 위에는 배향막(21)이 형성되어 있다.
이러한 층간 구조를 포함하는 액정 셀을 제조 하는 방법은 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 액정 셀을 제조하는 순서를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 모기판 용 제1 보조 기판 위에 제1 절연 기판을 부착하고, 제2 보조 기판 위에 제2 절연 기판을 부착(S100, S200)한다. 제1 및 제 2 보조 기판은 유리 또는 알루미늄 따위의 금속으로 이루어질 수 있다. 그리고 유리일 경우 1.2mm 정도의 두께일 수 있고, 알루미늄일 경우 4mm의 두께일 수 있다. 제1 및 제2 절연 기판은 플라스틱으로 이루어진다. 제1 및 제2 보조 기판과 제1 및 제2 절연 기판은 일정 온도 이하에서는 접착성이 떨어지는 접착제를 이용하여 부착할 수 있다.
다음 제1 및 제2 모기판에 도 2 내지 도 4에 도시한 각 층을 각각 형성하여 하부 모기판과 상부 모기판을 완성(S102, S202)한다. 이후 상, 하부 모기판 중 하나의 모기판에 상, 하부 모기판의 간격을 유지 시키기 위한 구형의 비즈 간격재(bead spacer) 또는 사진 식각 공정으로 형성하는 기둥 형태의 컬럼 간격재(column spacer)를 형성(S204)한다.
그리고 제2 모기판 위에 두 모기판을 결합하기 위한 물질로 이루어지고 액정이 채워지는 부분을 정의하며 액정이 새는 것을 방지하기 위한 밀봉재를 형성(S206)한다. 이후 제2 보조 기판을 제거한다(S208). 제2 보조 기판은 냉각기 등을 이용하여 기판 온도를 0℃이하로 유지하면 쉽게 제거할 수 있다. 제2 보조 기판은 간격재 또는 밀봉재를 형성하기 전에 제거할 수 있다.
다음, 상, 하 모기판을 정렬하고 접착제를 이용하여 가조립(S300)한다. 접착제는 광, 예를 들어 U.V에 의해서 경화되는 물질을 사용할 수 있다.
가조립된 액정 표시 장치 조립체를 가압장치로 이동한 후 액정 표시 장치 조립체에 압력 또는 광을 가하여 밀봉재를 경화시켜 액정 표시 장치 조립체를 완성(S302)한다. 이후 제1 보조 기판을 제거한다(S304). 제1 보조 기판도 제2 보조 기판과 같은 방법으로 제거할 수 있다.
그리고 액정 표시 장치 조립체를 절단선을 따라 스크라이빙하여 각각의 액정 셀로 분리(S306)한다. 이후 액정을 주입(S306)하여 액정 표시 장치 조립체를 완성한다.
액정 적하 방식으로 액정을 채우는 경우에는 상, 하 모기판을 정렬하기 전에 밀봉재 내에 액정을 적하한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서와 같이 보조 기판 위에 플라스틱 기판을 부착하여 상, 하 플라스틱 기판을 합체하면 플라스틱 기판이 휘는 것을 방지할 수 있으므로 이로 인해서 접착제가 불균일한 현상 등을 방지할 수 있다.
이상의 본 발명의 바람직한 실시예에서 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다

Claims (3)

  1. 제1 보조 기판 위에 제1 플라스틱 기판을 부착하는 단계,
    상기 제1 플라스틱 기판 위에 게이트선, 데이터선, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 단계,
    제2 보조 기판 위에 제2 플라스틱 기판을 부착하는 단계,
    상기 제2 플라스틱 기판 위에 공통 전극을 형성한 후 상기 제2 보조 기판을 제거하는 단계,
    상기 제2 보조 기판이 제거된 상기 제2 플라스틱 기판과 상기 제1 보조 기판 위에 부착된 상기 제1 플라스틱 기판을 마주하도록 정렬하는 단계,
    상기 제1 플라스틱 기판과 상기 제2 플라스틱 기판을 접착제로 합체하는 단계, 그리고
    상기 제1 보조 기판을 제거하는 단계
    를 포함하는 액정 표시 장치의 조립 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 보조 기판을 제거하는 단계 후,
    상기 표시판에 액정을 주입하는 단계
    를 더 포함하는 액정 표시 장치의 조립 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 보조 기판을 제거하는 단계 후,
    상기 제2 플라스틱 기판 위에 액정을 적하하는 단계
    를 더 포함하는 액정 표시 장치의 조립 방법.
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