KR20070099732A - 액정패널의 봉지장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20070099732A
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Abstract

본 발명은 액정패널의 봉지장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 오염없이 봉지할 수 있는 액정패널의 봉지장치 및 그 제조 방법이 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 액정패널의 봉지장치는 제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정패널의 액정주입구를 통해 소정의 액정을 주입하는 액정주입부 및 액정주입구를 레이저를 이용하여 봉지하는 레이저 봉지부를 포함하여 이루어진다.
액정패널, 봉지, 레이저

Description

액정패널의 봉지장치 및 그 제조방법{APPARATUS FOR SEELING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1운 종래의 액정표시장치를 도시한 도면.
도 2는 종래의 액정패널이 제작되는 순서를 도시한 순서도.
도 3a는 종래의 액정패널을 나타낸 평면도.
도 3b는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 봉지장치를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널이 제작되는 제조방법을 도시한 순서도.
도 6a는 본 발명에 따른 액정패널을 도시한 평면도.
도 6b는 도 6a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 설명>
200 : 액정패널의 봉지장치 210 : 로딩부
220 : 배기부 230 : 액정주입부
240 : 레이저 봉지부 250 : 세정부
260 : 언로딩부 310 : 컬러필터 기판
320 : 액정 330 : 어레이 기판
270 : 스페이서 C : 액정주입구
본 발명은 액정패널에 관한 것으로, 특히 오염없이 봉지할 수 있는 액정패널의 봉지장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 액정표시장치(LCD: liquid crystal display device)는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이 소자로 각광받고 있다.
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정 셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.
도 1은 종래의 액정표시장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 액정표시장치는 투명한 유리 기판(미도시) 상에 블랙 매트릭스(BM; black matrix)(12)와 적색(Red)(14a), 녹색(Green)(14b), 청색(Blue)(14c)의 컬러필터층(14)과, 상기 컬러필터층(14) 상에 투명한 공통 전극(16)이 형성된 컬러필터 기판(10)과, 투명한 유리 기판 상의 화소 영역(P)과 화소 영역 상에 형성된 화소 전극(38)과 스위칭 소자(TFT)를 포함한 어레이 배선이 형성된 어레이 기판(30)으로 구성되며, 상기 컬러필터 기판(10)과 어레이 기판(30) 사이에는 액정(20)이 주입되어 있다.
상기 어레이 기판(30)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(TFT; thin flim transistor)가 매트릭스(matrix type) 형태로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 게이트 배선(34)과 데이터 배선(36)이 형성된다.
상기 화소 영역(P)은 상기 게이트 배선(34)과 데이터 배선(36)이 교차하여 정의되는 영역이고, 상기 화소 영역(P) 상에 형성되는 화소 전극(38)은 인듐-틴-옥사이드(ITO: indium tin oxide)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.
도 2는 종래의 액정패널이 제작되는 순서를 도시한 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 구성을 가지고 제작되는 액정패널의 제작순서를 도 2를 참조하여 간략하게 설명한다.
먼저, 컬러필터 기판 및 어레이 기판이 합착된 기판을 준비한다(S1).
상기 어레이 기판에는 스위칭 소자로 다수개의 박막트랜지스터(TFT)가 배열되어 있고, 상기 박막트랜지스터(TFT)와 일대일 대응하게 화소 전극이 형성되어 있다. 상기 컬러필터 기판에는 블랙 매트릭스와 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터층 및 공통 전극이 순차적으로 형성되어 있다.
상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판의 가장자리에 실런트(sealant)를 인쇄하여 씰 패턴(seal pattern)이 형성되고, 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 셀 갭(cell gap) 유지를 위해 스페이서(spacer)가 산포된다. 상기 스페이서를 산포한 후, 컬러필터 기판과 어레이 기판이 합착된다.
상기 합착된 액정패널은 내부 진공과 대기압 차를 이용하여 액정을 주입한 다(S2).
상기 액정 주입이 완료된 액정패널은 액정주입구에 인쇄된 실런트에 의하여 접합하여 봉지하고(S3), 상기 액정주입구에 UV를 조사하여 실런트를 경화한다.(S4) 상기 경화된 실런트는 기계적인 방법으로 제거하여 실런트가 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판의 표면과 일치하도록 정돈한(S5) 후 상기 실런트 정돈 시 발생된 봉지제 이물질을 제거하기 위해 세정하여 액정주입공정 및 봉지공정을 완료한다.(S6)
상기 세정된 기판은 컬러필터 기판과 어레이 기판 상에 편광판(Polarizer)을 부착함으로서 액정패널의 제작을 완료하게 된다.
도 3a는 종래의 액정패널의 씰 패턴이 형성된 것을 나타낸 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 종래의 액정패널에서는 컬러필터 기판(10)과 어레이 기판(30) 합착 후 액정을 주입하기 위한 액정주입구(A)를 제외하고 기판(60) 상의 가장자리를 따라 실런트가 인쇄되어 씰 패턴(50)이 형성되어 있다. 상기 실 패턴(50)은 컬러필터 기판(10) 또는 어레이 기판(30)에 형성될 수 있다.
상기 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30) 사이의 스페이서(70)에 의해 셀 갭을 유지하는 영역은 액정주입구(A)를 통해 액정(20)이 주입된 후 액정주입구(A)에 실런트(80)가 인쇄되고, 상기 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30)은 실런트(80)에 의하여 접합된다. 이때, 상기 액정주입구(A)가 실런트(80)에 의해 접합된 부분은 봉지부(B)가 된다.
종래에는 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30) 사이에 형성된 액정주입구(A)는 실런트(80)를 인쇄하여 접합시키고, 안전한 봉지를 위하여 봉지부(B)의 실런트(80)는 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30)의 외부 영역까지 초과하여 형성되었다.
상기와 같이 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30)의 외부 영역으로 초과된 씰런트(80)는 경화된 후에 기계적인 방법으로 제거한다.
상기 외부 영역으로 초과된 실런트(80)를 제거하는 이유는 후속 모듈 공정에서 액정패널과 백라이트 어셈블리 및 외부 케이스의 조립시에 조립을 용이하게 하기 위함이다.
그러나, 상기 액정주입구(A) 봉지부(B)의 경화된 실런트(800)는 칼등의 도구를 이용한 기계적인 방법으로 제거함으로써 액정 셀 주변부에 봉지제의 이물질 발생을 야기하게 되고, 이로 인해 발생된 봉지제의 이물질 제거를 위하여 세정 공정을 거치게 되어 공정이 복잡해지는 문제가 있었다.
또한, 상기 세정 공정에 의해서도 봉지제의 이물질 일부가 제거되지 않아 액정 셀의 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30)에 편광판 부착 공정시 상기 컬러필터 기판(10) 및 어레이 기판(30)과 편광판 사이에 봉지제의 이물질이 삽입되어 화면에 표시되는 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 액정패널에 편광판 부착 시에 봉지제의 이물질에 의한 불량을 개 선할 수 있는 액정패널의 봉지장치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정패널의 봉지장치는,
제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정패널의 액정주입구를 통해 소정의 액정을 주입하는 액정주입부; 및
상기 액정주입구를 레이저를 이용하여 봉지하는 레이저 봉지부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 액정패널의 제조방법은,
제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정패널의 액정주입구를 통해 소정의 액정을 주입하는 단계; 및
상기 액정주입구를 레이저를 이용하여 봉지하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 봉지장치를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정패널의 봉지장치(200)는 액정을 주입하기 위한 액정패널을 이송시키는 로딩부(210)와, 상기 로딩부(210)에서 이송된 액정패널 내부의 공기를 배출하여 진공으로 형성하기 위한 배기부(220)와, 상기 액정패널 내부의 진공과 대기압의 차를 이용하여 액정을 주입하는 액정주입부(230)와, 액정이 주입된 후 봉지하기 위한 레이저 봉지부(240)와, 상기 액정패널을 세정하는 세정부(250)와, 상기 세정부(250)에서 세정된 액정패널을 다음 공정으 로 이송하기 위한 언로딩부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 액정패널은 도시되지는 않았지만, 컬러필터 기판과 어레이 기판이 씰 패턴에 의해 합착되고, 상기 컬러필터 기판 및 어레이 기판 사이의 셀 갭을 유지하기 위해 스페이서가 산포되어 있다.
상기 컬러필터 기판은 블랙 매트릭스와 컬러필터 및 공통전극이 순차적으로 형성되어 있고, 상기 어레이 기판은 일측으로 다수의 게이트 라인과 상기 게이트 라인과 교차되어 다수의 데이터 라인이 형성되어 있다. 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차되는 영역에는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(TFT)가 배치되고, 상기 박막트랜지스터(TFT)와 대응되도록 화소 전극이 형성되어 있다.
상기와 같은 액정패널은 하나의 카세트에 다수개가 삽입되어 상기 카세트를 하나의 단위로하여 액정주입공정 및 봉지공정이 이루어진다.
상기 다수개의 액정패널이 삽입된 카세트는 상기 로딩부(210)에 의해 이송되고, 상기 배기부(220)에서 액정패널 내부를 진공상태로 만든다.
상기 액정주입부(230)에서는 진공상태에서 액정패널의 내부 진공과 대기압의 차이를 이용하여 액정을 주입하고, 액정주입구의 액정은 진공을 이용하여 제거한다.
상기 레이저 봉지부(240)에서는 액정패널의 액정주입구 영역으로 레이저를 조사하여 액정주입구의 컬러필터 기판을 녹여 상기 어레이 기판과 합착되도록 한 다음 소정의 시간에 의해 경화됨으로써 봉지를 완료할 수 있다. 상기 액정주입구에 조사되는 레이저는 컬러필터 기판으로 한정하지 않고 어레이 기판을 녹여 컬러필터 기판과 합착시킬 수도 있다.
상기 세정부(250)는 봉지가 완료된 액정패널의 이물질을 제거하고, 상기 언로딩부(260)에서는 세정이 완료된 액정패널을 다음 공정으로 이송한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널의 봉지장치는 봉지공정 시 액정주입구에 레이저를 조사하여 액정패널의 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착시킴으로서 봉지제를 사용하지 않고 봉지함으로서 재료비를 절감할 수 있고 봉지제로부터 발생되는 이물질에 의해 구동시 영상으로 이물질이 보이는 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정패널의 봉지장치는 봉지제를 사용하지 않음으로서 봉지제를 경화하기 위한 UV 조사 공정이 필요 없고, 이에 따라 공정수를 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널이 제작되는 제조방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 컬러필터 기판 및 어레이 기판이 합착된 기판을 준비한다.(S10)
상기 어레이 기판에는 일측으로 다수개의 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차되는 다수의 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차되는 영역에 스위칭 소자로 박막트랜지스터(TFT)가 배열되고, 상기 박막트랜지스터(T)와 일대일 대응되는 화소 전극이 형성된다.
상기 박막트랜지스터(TFT)는 게이트 전극, 액티브층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하여 형성한다.
상기 컬러필터 기판에는 블랙 매트릭스, 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러필터층 및 공통 전극을 순차적으로 형성된다.
상기 화소 전극 및 공통 전극은 ITO 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판 상에 실런트를 인쇄하여 씰 패턴이 형성된다.
상기 씰 패턴은 액정 주입을 위한 셀 갭 형성과 주입된 액정을 새지 않게 하는 두 가지 역할을 한다.
상기 씰 패턴은 UV 파장의 빛 또는 열에 의하여 경화되는 특성을 가지는 열경화성 수지 또는 광경화성 수지를 일정하게 원하는 패턴으로 형성시키는 공정으로, 스크린 인쇄법으로 형성할 수 있다.
상기 씰 패턴은 액정주입구를 제외하고 화면 표시 영역 가장자리를 따라 형성된다.
상기 씰 패턴이 형성된 후에는 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 스페이서(spacer)를 산포한다. 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서가 사용된다. 본 발명에서는 볼 스페이서로 설명하기로 한다.
상기 씰 패턴에 의해 액정주입구를 제외하고 상부 기판과 하부 기판이 합착된다.
상기 합착된 기판을 단위 셀로 절단한다. 셀 절단 공정은 유리 기판보다 경 도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판 표면에 절단 선을 형성하는 스크라이빙(Scribe) 공정과 힘을 가해 절단하는 브레이크(Break) 공정으로 이루어진다.
상기 단위 셀로 절단된 기판은 봉지장치의 로딩부에 안착되어 액정주입공정 및 봉지공정이 진행된다.
상기 로딩부에 의해 이송된 기판은 진공상태에서 액정이 주입된다.(S20) 상기 액정은 기판 내외의 압력차를 이용한 진공 주입법으로 액정주입구를 통해 스페이서에 의해 셀 갭이 형성된 영역으로 주입된다.
다음으로, 액정 주입이 완료된 기판의 액정주입구 부근 영역의 기판에 레이저를 조사하여 액정층이 누설되지 않도록 컬러필터 기판과 어레이 기판을 봉지한다.(S30)
상기 레이저가 조사되어 봉지된 영역은 시간이 지나면서 굳음으로써 봉지가 완료된다.
완료된 기판은 세정부에서 세정되어 먼지등의 이물질이 제거되어 봉지공정이 완료된다.(S40)
봉지공정이 완료된 기판은 편광판이 부착됨으로서 액정패널이 완성된다.
도 6a는 본 발명에 따른 액정패널을 도시한 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 Ⅱ-Ⅱ' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정패널은 컬러필터 기판(310)과, 상기 컬러필터 기판(310)과 대향되어 합착되는 상기 어레이 기판(330)과, 상기 컬러필터 기판(310)과 어레이 기판(330) 사이에 액정층(320)이 주입되어 있다. 또한, 상기 컬러필터 기판(310)과 어레이 기판(330) 사이에는 스페이서(370)가 형성되어 있다..
레이저 조사에 의해 상기 액정패널의 액정주입구(C)는 컬러필터 기판(310)이 녹아 어레이 기판(330)과 합착된 후 시간의 경과에 의해 봉지되게 된다.
도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 컬러필터 기판(310)은 제 1 기판 하부에 블랙 매트릭스, 컬러필터층 및 공통 전극을 포함한다.
또한, 컬러필터층에 의한 단차를 제거하여 기판의 평탄화를 위한 오버코트층(OC;Over Coat layer)과 공통 전극 하부에 액정이 배열 유도를 위한 배향막을 더 포함할 수 있다.
상기 어레이 기판(330)은 제 2 기판 상에 박막트랜지스터 및 화소 전극을 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정패널은 봉지공정 시 액정주입구(C)에 레이저를 조사하여 액정패널의 컬러필터 기판(310)과 어레이 기판(330)을 합착시킴으로서 봉지제를 사용하지 않고 봉지함으로서 재료비를 절감할 수 있고, 봉지제로부터 발생되는 이물질에 의해 구동시 영상으로 이물질이 보이는 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액정패널의 봉지장치는 봉지제를 사용하지 않음으로서 봉지제를 경화하기 위한 UV 조사 공정이 필요 없고, 이에 따라 공정수를 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 액정패널은 트위스트 네마틱 모드(TN mode;Twist Nematic mode), 수직 정렬 모드(VA mode;Vertical Alignment mode), 수퍼 트위스트 네마틱 모드(STN mode;Super Twisted Nematic mode) 및 횡전계방식 모드(IPS;In-Plane Switching mode) 등에도 적용 가능하다.
이때, 상기 IPS 모드일 경우 공통 전극은 화소 전극과 동일한 기판에 형성되며, 상기 공통 전극은 화소 전극과 엇갈려서 동일층에 형성되거나 화소 전극과 엇갈려서 게이트 전극과 동일층에 형성될 수 있다.
이상을 통해 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명은 액정패널의 액정주입구에 레이저를 조사하여 봉지함으로써 후속 공정으로 액정패널에 편광판 부착 시에 봉지제의 이물질에 의한 불량을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 봉지제를 사용하지 않음으로서 재료비 절감과, 봉지제로 사용되는 실런트의 경화를 위한 UV 조사 공정을 삭제함으로서 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정패널의 액정주입구를 통해 소정의 액정을 주입하는 액정주입부; 및
    상기 액정주입구를 레이저를 이용하여 봉지하는 레이저 봉지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정을 주입하기 전에 상기 액정패널의 내부를 진공 상태로 유지하는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 봉지된 상기 액정패널의 액정주입구를 세정하는 세정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 봉지부는 상기 액정주입구 부근에 조사된 레이저에 의해 상기 액정패널의 상기 액정주입구가 봉지되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 액정주입구 부근의 상기 제 1 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 제 1 기판이 녹아 상기 제 2 기판과 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 액정주입구 부근의 상기 제 2 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 제 2 기판이 녹아 상기 제 1 기판과 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 액정주입구 부근의 상기 제 1 및 제 2 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 제 1 및 제 2 기판이 녹아 상기 제 1 및 제 2 기판이 서로 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 봉지장치.
  11. 제 1 및 제 2 기판을 포함하는 액정패널의 액정주입구를 통해 소정의 액정을 주입하는 단계; 및
    상기 액정주입구를 레이저를 이용하여 봉지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 액정주입구 부근의 상기 제 1 기판이 녹아 상기 제 2 기판과 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 액정주입구 부근의 상기 제 2 기판이 녹아 상기 제 1 기판과 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 레이저에 의해 상기 액정주입구 부근의 상기 제 1 및 제 2 기판이 녹아 상기 제 1 및 제 2 기판이 서로 합착되는 것을 특징으로 하는 액정패널의 제조방법.
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