KR20080059493A - 액정 표시 패널의 제조 방법 - Google Patents

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오사무 사토
요시노리 쇼미츠
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Abstract

본 발명은 액정표시 패널의 제조시의 ODF 공정 후, 씰을 경화시키기까지의 사이에 발생하는 액정의 누설이나 액정으로의 씰재의 유출에 따른 오염을 제어한 액정표시패널의 제조방법에 관한 것으로, 한쌍의 기판을 준비하는 공정과, 한쌍의 기판에 각각, 표시 영역이 액정에 대하여 젖음성(wettability)이 높은 표면 상태를 갖는 고젖음성부, 표시 영역으로부터 그 외주의 씰 부까지의 표시 외주 영역이 액정에 대해 상기 고젖음성부에 비해 젖음성이 낮은 표면 상태를 갖는 저젖음성부로 이루어진 배향막을 형성하는 공정과, 한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 외주 영역의 주연부의 씰부에 씰재를 형성하는 공정과, 한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 영역에 액정을 적하하는 공정과, 대기압보다 낮은 기압하로 상기 씰재 및 액정이 내측이 되도록 한쌍의 기판을 접합시키는 공정과, 상기 저기압하 또는 대기 개방 후에 상기 씰 재를 경화시키는 공정을 포함하는 이루어지는 것을 특징으로 한다.
씰, 액정 적하, 젖음성(wettability), 소형

Description

액정 표시 패널의 제조 방법{Method for Manufacturing Liquid Crystal Display Panel}
도 1은 액정주입공정 중의 액정의 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 형태에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서 배향막의 형성방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 형태에 따른 액정 표시 패널의 제조방법의 수순을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3에 계속되는 액정 표시 패널의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4에 계속되는 액정 표시 패널의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 계속되는 액정 표시 패널의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6에 계속되는 액정 표시 패널의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7에 계속되는 액정 표시 패널의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분을 나타내는 부호의 설명*
1a : 제 1 기판 1b : 제2 기판,
2a, 2b : 배향막 3 : 액정
4 : 씰재 5 : 진공부
10 : 진공 챔버 21 : 고젖음성부
22 : 저젖음성부 A : 표시 영역
B : 표시 외주 영역 θ : 접촉각
본 발명은 액정표시패널의 제조방법에 관한 것으로 특히, ODF(One Drop Fill: 적하) 공정 후의 봉착(封着) 공정 중 등에 있어서 액정의 퍼짐 속도 제어에 관한 것이다.
종래, 소형 패널의 제조에는 기판의 배향 처리, 조립 처리를 완료 후, 배치(batch) 처리로 액정을 주입하는 방식이 주로 이용되고 있다. 이 때의 액정 주입은 ODF 방식으로도 적용가능하다.
그러나, 소형 패널은 대형 패널에 비해, 표시 영역의 면적이 절대적으로 작고, 액정을 적하하는 영역으로부터 주변 씰 재 위치까지의 거리를 확보할 수 없다. 그 때문에, 적하한 액정이 ODF(One Drop Fill) 의 공정 중에 흘러가, 씰재에 접촉하여, 씰재로부터 액정 중으로의 불순물의 용출(유출)이 발생하거나, 액정이 씰재 외부에 누설되어버리는 등의 이상이 발생한다. 또, 대형 패널에도, 씰재 경화 전에 액정이 씰과 접촉함을 피하기 위해, 액정의 적하위치를 주변 씰재로부터 이격한 표시 영역 중앙부 부근에 집중시키는 것도 있다.
한편, 액정의 주입 시간을 단축하는 것을 목적으로 하여, 한쌍의 기판을 접합시켜 접합시킨 기판을 제작하고, 서로 다른 표면 장력을 갖는 복수 종류의 액정 을 표면 장력이 큰 액정으로 순서대로 접합시킨 기판내에 주입하고 주입된 복수 종류의 액정을 접합시킨 기판내에 혼합시키는 것도 있다(예를 들어, 하기의 특허문헌 1(특개 2004-61690호 공보) 참조).
이상과 같이, 특히 소형 패널의 제조에 있어서 ODF(적하주입) 방식에서 액정의 주입을 행하는 경우, 통상, 호모지니어스(homogeneous) 배향시킨 배향막에는, 폴리이미드(PI)와 액정의 젖음성이 좋아 액정이 흘러가는 속도가 빠르기 때문에, 씰재를 UV 경화시키기 전에 액정이 씰재에 접촉하여, 씰재로부터 불순물이 용출하거나 액정이 씰재 외부에 빠져나가버리는 등의 이상이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은, 액정표시 패널의 제조시의 ODF 공정 후, 씰을 경화시키기까지의 사이에 발생하는 액정의 누설이나 액정으로의 씰재의 유출에 따른 오염을 제어한 액정표시패널의 제조방법을 제공하는 데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한쌍의 기판을 준비하는 공정과, 한쌍의 기판에 각각, 표시 영역이 액정에 대하여 젖음성(wettability)이 높은 표면 상태를 갖는 고젖음성부, 표시 영역으로부터 그 외주의 씰 부까지의 표시 외주 영역이 액정에 대해 상기 고젖음성부에 비해 젖음성이 낮은 표면 상태를 갖는 저젖음성부로 이루어진 배향막을 형성하는 공정과, 한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 외주 영역의 주연부의 씰부에 씰재를 형성하는 공정과, 한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 영역에 액정을 적하하는 공정과, 대기압보다 낮은 기압하로 상기 씰재 및 액정이 내측이 되도록 한쌍의 기판을 접합시키는 공정과, 상기 저기압하 또는 대기 개방 후에 상기 씰 재를 경화시키는 공정을 포함하는 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법에 관한 것이다.
여기서, 배향막을 형성하는 공정에 있어서, 각 기판에 대하여, 표시 영역의 부위 또는 표시 영역 및 표시 외주 부위를 포함하는 전 영역에, 러빙에 의한 배향처리에 의한 호모지니어스(homogeneous) 배향의 배향특성이 되는 배향막을 도포하여 러빙을 행하고, 이어, 표시 외주 영역에, 호메오트로픽(homeotropic) 배향의 배향특성을 갖는 배향막을 도포할 수 있다.
혹은 배향막을 형성하는 공정에 있어서, 각 기판에 대하여, 표시 영역 및 표시 외주 영역을 포함하는 전 영역에, 배향막을 도포하여 러빙을 행하고, 표시 외주영역에만 UV 광을 소정량 조사하는 UV 처리를 실시할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명에 대하여 설명한다. 먼저, 액정의 확산(흐름)은 액정의 표면 장력, 배향막과 액정의 유출성, 외압, 적하하는 액정량(글래스의 왜곡에 따른 응력), ODF 프로세스 중의 진공도 등에 의해 결정한다. 통상, 적하하는 액정량이나 프로세스 중의 진공도는, 제품들 상의 관점으로부터 거의 일정하게 유지되어 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시패널의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 액정주입공정 중의 액정의 상태를 개략적으로 도시한 단면도를 도시한다.
1a, 1b는 일방이 표시제어부품으로서 데이터 라인과 게이트 라인 등의 부호 배선, 데이터 라인과 게이트 라인과의 교차부의 TFT나 픽셀 전극 등(함께 도시 생략)을 형성한 TFT 어레이 기판, 타방이 표시제어부품으로서 컬러 필터, 공통 전극, 블랙 매트릭스 등(함께 도시 생략)을 형성한 컬러 필터 기판으로 이루어진 한쌍의 각각 글래스 기판으로 이루어진 제 1 기판과 제 2 기판을, 2a, 2b는 이들 제 1 기판(1a)과 제 2 기판(1b)에 형성된 각각의 배향막을, 3은 액정을, 4는 씰재를 도시한다.
액정(3)은 도 1의 좌측에 적하되고, 진공 챔버(도시생략)에서 대기(大氣)개방시의 압력차 및 각종 장력의 영향에 의해, 도 1의 좌측에서 우측으로 흘러가게 된다. 여기서, γw 는 액정(3)의 표면장력, 예를 들어, γws 는 액정(3)과 배향막(2a) 계면의 장력, γs는 배향막(2a)의 표면장력, θ는 액정(3)의 배향막(2a)에 대한 접촉각을 도시하고 있다(배향막 2b 측도 같은 모양). 또, 액정(3)의 압력을 PLC , 액정이 흘러가지 않는 영역의 압력을 Pe로 하고, Pe는 진공 챔버 내에서 진공 상태를 이상(ideal)으로 하는, 대기압보다 낮은 저대기압하(이하, 단순히 진공 상태라고 기술한다)로 양기판(1a, 1b)이 접합되기 때문에 거의 진공에 가까운 값으로 되어 있다.
액정표시패널이 진공 챔버내에서 대기개방된 상태에 있어서는, 상기 장력은 하기의 식(1)과 같은 관계가 성립되고 있다.
[식 1]
γs = γws + γw cosθ
결국, 액정(3)이 흘러가는 스피드는, 액정(3)의 압력을 PLC나 액정이 흘러가지 않는 영역의 압력을 Pe 이외에, γs 의 영향을 받는다. 따라서, 액정(3)의 표면 장력 γw 나 액정이 배향막(2a) 계면의 장력 γws , 및 접촉각 θ에 의해서도 액정(3)의 이동 스피드는 변화한다.
이상의 고찰로부터, 표시 영역과, 표시 영역으로부터 그 외주 씰재를 도포하는 씰 부까지의 표시 외주 영역의 배향 상태를 변화시킬 수 있거나, 혹은 표시외주 영역의 배향막에 특별한 표면 처리를 실시함에 의해, 표시외주 영역에서의 액정(3)의 흘러가는 속도를 늦추고, 경화 전의 씰재(4)로부터의 액정(3)으로의 불순물 혼입이나 액정(3)이 씰재(4) 외부에 누설되는 현상을 제어 또는 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 형태에 따른 액정 표시 패널의 제조방법에 있어서 배향막의 형성방법을 설명하기 위한 도이다.
일반적으로 호모지니어스(homogeneous) 배향시킨 배향막과 액정의 접촉각은, 호메오트로픽(homeotropic) 배향시킨 배향막의 접촉각과 비교하여 작고, 젖음성이 좋은 것으로 알려져 있다. 그래서, 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 호모지니어스 배향시킨 배향막을 사용하는 액정 표시 패널(예를 들어, IPS(In-Plane Switching)이나 TN(Twisted Nematic))의 경우, 표시 영역 A를 호모지니어스 배향하는 배향막으로 하고, 배향처리(예를 들어, 러빙)을 행한 후, 호메오트로픽 배향하는 배향막을 표시 외주 영역 B 에 도포하는 것에 의해, 표시 영역 A이 소망하는 특 성을 얻으며, 표시 외주 영역 B의 액정이 흘러가는 속도를 늦추고, 액정이 씰재와 접촉하고, 경화 전의 씰재로부터의 액정으로의 불순물의 혼입이나 액정이 씰재 외부에 유출하는 현상을 없게 할 수 있다.
그 밖에, 표시 외주 영역 B의 배향막의 표면에 액정의 젖음성을 나쁘게 하는 것과 같은 표면 처리하는 것에 의하여도, 같은 효과를 얻을 수 있다.
< 제 1 실시예>
도 3~도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 형태에 따른 액정표시패널의 제조방법의 수순을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3~도 8은 액정표시 패널 1개분을 도시한 것으로서, 일반적으로는, 복수개분의 크기의 기판에 동시에 복수의 액정표시패널을 제조한 후에 분리한다. 이하 이에 대해 개략적으로 제조수순을 설명한다.
최초로 도 1에 도시한 바와 같이, 일방이 표시제어부품으로서, 예를 들어, 데이터 라인이나 게이트 라인 등의 신호 배선, 데이터 라인과 게이트 라인과의 교차부의 TFT나 픽셀 전극 등(함께 도시 생략)을 형성한 TFT 어레이 기판, 타방이 표시제어부품으로서 예를 들어, 컬러 필터, 공통전극, 블랙 매트릭스 등(함께 도시생략)을 형성한 컬러 필터 기판으로 이루어진 한쌍의 각각의 글래스 기판으로 이루어진 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b) 을 준비한다. 즉, 제 1 기판(1a) 및 제 2 기판 (1b)에형성되어 있는 표시 제어부품은 상기의 것에 한정되지는 않는다.
이어, 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b)에 각각 배향막(2a, 2b)를 형성한다. 배향막(2a, 2b)는 각각, 표시 영역 A의 영역의, 액정 (3)에 대한 젖음성이 높은 표면 상태를 갖는 고 젖음성 부(21), 표시외주 영역 B의 영역의, 액정(3)에 대하여 고젖음성부(21)에 비해 젖음성이 낮은 저젖음성부(22)로 이루어진다.
이어, 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 제 1 기판(1a)의 배향막(2a) 상의 표시 외주 영역 B의 주연부인 씰부에, 예를 들어 자외선 경화형의 씰 재(4)를 도포한다. 그래서 배향막(2a) 상의 표시 영역 A에는 액정(3)을 적하주입한다. 즉, 씰재(4)의 도포와, 액정(3)의 적하는 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b)의 어느 것에 행해져도 좋고, 또는 씰재(4)의 도포와 액정(3)의 적하를 별개의 기판에 행하여도 좋다.
이어, 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b)를 진공 챔버(10) 내에 넣어 챔버 내를 진공으로 한다.
이어, 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b)를 씰재(4)와 액정(3)이 내측이 되도록 접합시킨다. 이 때, 제 1 기판(1a)와 제 2 기판(1b)의 사이에는 도시를 생략한 스페이서가 설계되어 있다. 이에 의해 액정(3)은, 대향 합착된 제 1 기판(1a)과 제 2 기판(1b)의 사이의 극간(틈)에 확장된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 표시 외주 영역 B에는 배향막(2a, 2b)가 저젖음성부(22)로 되어 있기 때문에, 액정(3)의 확산 속도가 지연되게 되고, 곧 씰재(4)에 도달하지 않고, 진공부(5)(실제로는 진공에 가까운 압력 부분)이 발생한다.
이어, 이 상태에서 씰 재(4)에 UV광을 조사하여 경화시켜 봉착하고, 그 후, 진공 챔버(10)을 대기개방하는 것으로, 액정(3)은 압력차에 의해 도 8에 도시한 바 와 같이, 진공부(5)를 매립시켜 씰재(4)에 도달하고, 제 1 기판(1a)과 제 2 기판(1b)의 사이의 극간에 완전히 충진시킨다. 이러한 씰재(4)의 경화는, 진공 챔버(10)의 대기개방 후에 있어도 좋다.
이와 같이, 액정(3)이 씰재(4)에 도달, 접촉하는 시간을 지연시키는 것으로, 경화전의 씰재(4)로부터 액정(3)으로의 불순물 혼입이나 액정(3)이 씰재(4) 외부에 누설되는 현상을 제어 또는 방지할 수 있다.
이하에, 제 1 기판(1a)과 제 2 기판(1b)에 고젖음성부(21)과 저젖음성부(22)를 형성하는 실시예를 설명한다. 제 1 실시예로서, 도 4에 도시하는 배향막(2a, 2b) 형성시, 앞서 기술된 바와 같이, 마스크 처리를 이용하여, 최초로 표시 영역(A)에, 러빙에 의한 배향처리에 따라 호모지니어스 배향특성을 갖도록 배향막을 도포하여 러빙을 행하고, 이어, 표시외주 영역 (B) 에 호메오트로픽 배향특성을 갖도록 배향막을 도포한다. 또는, 표시 영역 A 및 표시 외주 영역 B를 포함하는 전 영역에, 호모지니어스 배향의 배향특성이 되도록 배향막을 도포하여 러빙을 행하고, 이어, 표시외주 영역 B의 영역에만 호메오트로픽 배향의 배향특성을 갖는 배향막을 도포하여도 좋다.
또, 제 2 실시예로서, 도 4에 도시하는 배향막(2a, 2b) 형성시, 최초로 표시 영역 A 및 표시 외주 영역 B를 포함하는 전 영역에, 배향막을 도포하여 러빙을 행한다. 이어, 마스크를 이용하여, 표시외주 영역 B의 영역에만 UV 광을 조사하는 UV 처리를 실시한다. 배향막에 UV 처리를 실시하는 한편, 젖음성이 쉽게 관찰된 접촉각 θ가 작은 것이 조사량을 증대(예를 들어, 수천~수만 mJ/cm2)시키면 접촉각 θ 은 높게 된다.
이러한 씰재 4 는 UV 경화형에 한정되지 않고, 여러가지 종류의 광에 의해 경화하는 광경화형의 것으로 하여도 좋다.
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.
상기와 같은 본 발명의 액정표시패널의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 표시 영역의 배향막 표면 상태에 대하여, 표시 영역과 씰재의 사이의 배향막 표면 상태를 다른 성질로 하는 것에 의해 액정이 흘러가는 스피드를 늦추고, 액정의 누설이나 액정으로의 씰재의 유출에 의한 오염을 제어할 수 있다.

Claims (3)

  1. 한쌍의 기판을 준비하는 공정과,
    한쌍의 기판에 각각, 표시 영역이 액정에 대하여 젖음성(wettability)이 높은 표면 상태를 갖는 고젖음성부, 표시 영역으로부터 그 외주의 씰 부까지의 표시 외주 영역이 액정에 대해 상기 고젖음성부에 비해 젖음성이 낮은 표면 상태를 갖는 저젖음성부로 이루어진 배향막을 형성하는 공정과,
    한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 외주 영역의 주연부의 씰부에 씰재를 형성하는 공정과,
    한쌍의 기판의 어느 일방의 표시 영역에 액정을 적하하는 공정과,
    대기압보다 낮은 기압하로 상기 씰재 및 액정이 내측이 되도록 한쌍의 기판을 접합시키는 공정과,
    상기 저기압하 또는 대기 개방 후에 상기 씰 재를 경화시키는 공정을 포함하는 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    배향막을 형성하는 공정에 있어서, 각 기판에 대하여,
    표시 영역의 부위 또는 표시 영역 및 표시 외주 부위를 포함하는 전 영역에, 러빙에 의한 배향처리에 의한 호모지니어스(homogeneous) 배향의 배향특성이 되는 배향막을 도포하여 러빙을 행하고,
    이어, 표시 외주 영역에, 호메오트로픽(homeotropic) 배향의 배향특성을 갖는 배향막을 도포하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 패널의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    배향막을 형성하는 공정에 있어서, 각 기판에 대하여,
    표시 영역 및 표시 외주 영역을 포함하는 전 영역에, 배향막을 도포하여 러빙을 행하고,
    표시 외주영역에만 UV 광을 소정량 조사하는 UV 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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