KR20110066052A - 액정표시장치의 배향막 형성방법 및 배향막 검사방법 - Google Patents

액정표시장치의 배향막 형성방법 및 배향막 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 합착 전에 배향막 불량 여부를 확인할 수 있는 액정표시장치의 배향막 형성 방법이 개시된다.
개시된 본 발명의 배향막 형성 방법은 각종 패턴을 포함하는 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역을 포함하는 원판에 배향막이 인쇄되는 단계와, 인쇄된 배향막을 건조 및 가열하여 경화시키는 단계 및 배향막을 러빙하는 단계를 포함하고, 배향막은 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 배향막 불량 검출 영역까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시장치의 배향막 형성방법 및 배향막 검사방법{METHOD OF FABRICATING ALIGNMENT LAYER OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND TESTING THEREOF}
본 발명은 액정표시장치의 배향막 형성방법에 관한 것으로, 특히 기판의 합착 전에 배향막 불량 여부를 확인할 수 있는 액정표시장치의 배향막 형성방법 및 배향막 검사방법에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.
따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며, 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP: Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD: Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 사용자의 요구에 부응하여 대면적화, 박형화, 저소비전력화의 방향으로 진행되고 있다.
액정표시장치는 액정을 투과하는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서 박형화 및 저소비 전력 등의 장점으로 많이 사용되고 있다.
액정표시장치는 균일한 휘도와 높은 콘트라스트비(contrast ratio)를 얻기 위해서는 액정분자를 일정한 방향으로 배열시키는 배향이 필요하게 되는데, 현재에는 배향막을 러빙하여 액정분자를 배향하게 된다.
배향막은 주로 폴리이미드(polyimide)계 물질을 사용한다. 일반적으로 폴리이미드계 고분자는 디아민 화합물과 무수물을 용매 속에서 반응시켜서 폴리아믹산을 합성한다. 이 폴리아믹산 용액을 도포 후, 건조 및 가열 경화하여 탈수 등의 작용으로 폴리이미드 박막이 형성된다. 통상적으로 도포된 폴리아믹산 용액을 건조 및 경화시킬 때 배향막에는 폴리아믹산 성분이 남아 있게 되는데, 그 이유는 폴리아믹산 용액을 완전 건조시키려면 장시간 동안 배향막을 가열해야만 하지만 이러한 장시간의 배향막의 가열은 배향막이 파손되는 원인이 된다. 따라서, 실질적으로 배향막은 폴리아믹산층 및 폴리이미층으로 이루어진다.
통상적으로 상기 폴리이미층은 전압유지율(voltage holding ratio)가 높은 반면에 폴리아믹산층은 전압유지율이 낮다. 그러나, 상기 폴리아믹산층은 직류전류의 잔류가 발생하지 않고, 하부막과의 계면특성이 좋다. 따라서, 배향막을 폴리아믹산층과 폴리이미드층으로 형성함으로써, 배향막의 배향특성을 향상시키면서도 직 류전류의 잔류를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 하부막과의 접착 특성이 향상된다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 배향막 공정 및 검사공증을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입반적인 액정표시장치는 컬러필터와 블랙 매트릭스 등이 패터닝된 상부기판 또는 게이트 라인, 데이터 라인 및 박막 트랜지스터가 패터닝된 하부기판을 세정하는 기판 세정공정이 진행된다.(S10)
기판 세정공정이 완료되면, 기판상에 배향막이 인쇄되고(S11), 배향막이 인쇄된 기판을 건조 및 가열 경화하는 배향막 소성 공정이 수행된다.(S12)
배향막 소성 공정이 완료되면, 러빙 공정이 진행되어 배향막은 일정한 패턴으로 배향된다.(S13)
러빙 공정이 완료되면 세정 공정이 진행되고(S14), 상부 기판 또는 하부 기판의 가장자리를 따라 합착을 위한 씰(seal)이 형성된다.(S15)
실 형성 공정이 완료되면, 상부 기판과 하부 기판의 합착 공정이 진행되고(S16), 절단 공정을 통해 단위 액정표시패널로 분할된다.(S17)
분할된 액정표시패널은 배향막과 각종 패턴의 검사가 진행된다.(S18)
배향막에 대한 검사는 이상에서와 같이, 액정표시패널의 제작 후에 이루어진다. 즉, 액정표시패널을 검사하는 MPS(mass product system) 검사공정을 통해 배향막의 검사가 이루어진다. MPS 검사공정은 액정표시패널에 발생하는 선불량(line defect)이나 점불량(point defect)을 검출하기 위한 것으로 액정표시패널의 각 게이트 패드와 데이터 패드를 게이트 쇼팅바와 데이터 쇼팅바에 연결하여, 액정표시 패널의 게이트 라인과 연결된 게이트 쇼팅바와 데이터 라인에 연결된 데이터 쇼팅바를 통해 화소에 테스트 신호를 인가하여 측정되는 값을 이용하여 기판의 불량여부를 판단한다.
그러나, 일반적인 액정표시장치는 배향막 자체에 대한 검사가 없기 때문에, 액정표시패널을 완전히 제작한 후 테스트 신호를 입력하여 배향막의 불량을 검사함으로써, 배향막의 검사에 한계가 있었으며, 신속한 배향막의 검사가 불가능했다.
본 발명은 기판의 합착 전에 배향막 불량 여부를 확인할 수 있는 액정표시장치의 배향막 형성 방법 및 배향막 검사 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 배향막 형성 방법은,
원판의 각종 패턴을 포함하는 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역에 배향막이 인쇄되는 단계; 상기 인쇄된 배향막을 건조 및 가열하여 경화시키는 단계; 및 상기 배향막을 러빙하는 단계를 포함하고, 상기 배향막은 상기 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 배향막 불량 검출 영역까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 배향막 검사 방법은,
원판의 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 배향막 불량 검출 영역까지 형성된 배향막을 타원 편광 분석법 또는 FT-IR 방법을 이용한 검사장치를 이용하여 불량 유무를 판별하는 단계; 및 상기 복수의 컬러필터 기판 영역을 포함하는 제1 원판과 상기 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역을 포함하는 제2 원판이 합착되고, 단위 액정표시패널로 분할된 각각의 액정표시패널의 게이트 라인 및 데이터 라인에 테스트 신호를 인가하여 패턴의 불량 유무를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 배향막의 불량 유무를 판별하기 위해 원판의 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 별도의 배향막 불량 검출 영역에 원판 상에 직접 형성되도록 배향막이 형성되고, 상기 배향막 불량 검출 영역에 대해 타원 편광 분석법 또는 FT-IR 방법을 이용한 검사장치를 이용하여 배향막의 불량 유무를 판별함으로써, 배향막의 불량 유무를 보다 정확히 판별할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 기판 합착 공정 이전에 배향막 불량 유무를 미리 알 수 있는 장점을 가진다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판이 형성된 원판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 원판을 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원판(100) 상에는 복수의 컬러필터 기판 영역(110)이 형성된다.
상기 컬러필터 기판 영역(110)은 컬러필터(111) 및 블랙 매트릭스(113)가 순차적으로 패터닝되고, 상기 컬러필터(11) 및 블랙 매트릭스(113) 상에 보호막(115)이 형성된 구조를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서는 원판(100) 상에 복수의 컬러필터 기판 영역(110)이 형성된 액정표시패널의 상부 기판을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 원판 상에 복수의 박막 트랜지스터 기판이 형성된 하부 기판도 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원판(100)에는 상기 복수의 컬러필터 기판 영역(110) 상에 배향막(117)이 도포된다.
배향막(117)은 상기 컬러필터 기판 영역(110)을 포함하여 컬러필터 기판 영역(110)의 가장자리 외각으로 배향막(117)의 불량을 검출하기 위해 연장 형성된다.
본 발명에서는 상기 컬러필터 기판 영역(110)의 외각 가장자리를 따라 배향막(117)이 형성된 영역을 배향막 불량 검출 영역(120)이라고 정의하도록 한다.
배향막 불량 검출 영역(120)은 원판(100) 상에 배향막(117)이 직접 접촉되게 형성된 영역으로 배향막(117)의 불량 유무를 판별하기 위한 영역이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 검사장치는 원판(100)에 복수의 컬러필터 기판 영역(110)의 가장자리에 형성된 배향막 불량 검출 영역(120)에 형성된 배향막을 광학적 측정 방법의 타원 편광 분석법(ellipsometry)을 이용하여 배향막의 불량 유무를 판별한다.
타원 편광 분석법을 이용한 검사장치는 광을 발광하는 광원(210)과, 상기 광원(210)으로부터 발광된 광을 선형 편광시키는 편광 발생기(211)와, 상기 편광된 광이 상기 배향막 불량 검출 영역(120)에 반사되어 편광 상태가 변화된 광을 분석하는 분석기(221)와, 상기 분석기(221)로부터 분석된 광을 검출하는 광 검출 기(220)를 포함한다.
광원(210)으로는 다양한 형태의 광을 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 레이저빔을 조사하는 레이저 유닛이 사용된다. 광원(210)에서 나오는 광은 단색광이며, 일정한 편광상태를 가진다.
편광 발생기(211)는 광원(210)으로부터 발생된 광을 편광시키되 선형 편광시키는 편광기(polarizer)가 사용된다. 편광 발생기(211)는 일정한 위치각을 가진다.
여기서, 상기 편광 발생기(211)의 위치각은 측정시작 순간에 편광축의 위치각이다.
분석기(221)는 배향막 불량 검출 영역(120)에 반사된 광을 분석하는 장치로써, 특정 방향으로 편광된 광만 통과시켜 편광을 분석하고 분석된 상태를 검출기(220)에 전송한다.
이상에서와 같은 타원 편광 분석법을 이용한 검사장치는 일 실시예로써, 이에 한정하지 않고, 편광 발생기(211) 및 분석기(221) 중 어느 하나를 일정한 속도 및 각도를 가지고 회전할 수도 있다.
여기서, 컬러필터 기판 영역(110)에 형성된 배향막은 컬러필터, 블랙 매트릭스 및 보호막 등의 패턴 상에 형성됨으로써, 패턴들에 의해 반사된 광의 데이터의 정확도가 저하된다. 본 발명의 타원 편광 분석법을 이용한 검사장치는 상기 배향막 불량 검출 영역(120)에 형성된 배향막을 검사하는 것으로 원판(100) 상에 직접 접촉된 배향막의 선불량(line defect)이나 점불량(point defect)을 검출함으로써, 배향막의 불량유무를 보다 정확히 판별할 수 있다.
이상에서는 타원 편광 분석법을 이용한 검사장치에 대해 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, FT-IR(fourier transformation infrared spectroscopy) 방법을 이용한 검사장치도 포함될 수 있다.
상기 FT-IR 방법을 이용한 검사장치는 적외선을 배향막이 형성된 기판에 방출하고, 적외선이 기판에 흡수되어 IR을 측정하는 방법이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 배향막 공정 및 검사공증을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는 원판에 복수의 컬러필터 기판 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판의 각종 패턴을 형성한 후 배향막 형성 전에 세정 공정이 진행된다.(S110)
여기서, 원판에 형성되는 복수의 컬러필터 기판의 각종 패턴은 R, G, B 컬러필터 패턴, 블랙 매트릭스, 보호막 등을 포함할 수 있다.
원판에 형성되는 복수의 박막 트랜지스터 기판의 각종 패턴은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터, 화소전극 등을 포함할 수 있다.
세정이 완료된 원판은 롤 공정 등에 의해 복수의 컬러필터 기판 영역과 상기 복수의 컬러필터 기판 영역의 외각 가장자리의 배향막 불량 검출 영역에 배향막이 인쇄된다.(S111)
여기서, 복수의 컬러필터 기판 영역이 형성된 원판을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역 형성된 원판도 포함될 수 있다.
배향막 인쇄가 완료되면, 배향막 소성 공정이 진행되고(S112), 액정분자에 배향규제력 또는 표면고정력을 제공하기 위해 배향막을 러빙(rubbing) 한다.(S113)
러밍 공정이 완료되면, 세정공정이 진행되고(S114), 세정이 완료된 원판은 배향막의 불량 유무를 판별하기 위한 제1 패턴 검사가 진행된다.(S115)
제1 패턴 검사는 도 4의 타원 편광 분석법을 이용한 검사장치를 이용하여 배향막 불량 검출 영역에 형성된 배향막의 패턴 검사가 수행된다.
이때, 불량 판별된 원판은 합착 공정 전에 불량 처리된다.
제1 패턴 검사가 수행된 이후 정상적인 원판은 가장자리에 씰(seal)을 형성하는 공정이 진행된다.(S116)
씰 형성 공정이 완료된 후, 복수의 컬러필터 기판의 각종 패턴이 형성된 제1 원판과, 복수의 박막 트랜지스터 기판의 각종 패턴이 형성된 제2 원판은 합착 공정을 통해 서로 합착된다.(S117)
합착된 기판은 절단 공정을 통해 단위 액정표시패널로 분할되고(S118), 단위 액정표시패널의 각 게이트 패드와 데이터 패드를 게이트 쇼팅바와 데이터 쇼팅바에 연결하여, 액정표시패널의 게이트 라인과 연결된 게이트 쇼팅바와 데이터 라인에 연결된 데이터 쇼팅바를 통해 화소에 테스트 신호를 인가하여 각종 패턴에 대한 제1 패턴 검사가 수행된다.(S119)
본 발명은 배향막의 불량 유무를 판별하기 위해 원판의 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 별도의 배향막 불량 검출 영역에 원판 상에 직접 형성되도록 배향막이 형성되고, 상기 배향막 불량 검출 영역에 대해 타원 편광 분석법 또는 FT-IR 방법을 이용한 검사장치를 이용하여 배향막의 불량 유무를 판별함으로써, 배향막의 불량 유무를 보다 정확히 판별할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 기판 합착 공정 이전에 배향막 불량 유무를 미리 알 수 있는 장점을 가진다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 배향막 공정 및 검사공증을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판이 형성된 원판을 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'라인을 따라 절단한 원판을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배향막 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 배향막 공정 및 검사공증을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

Claims (6)

  1. 원판의 각종 패턴을 포함하는 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역에 배향막이 인쇄되는 단계;
    상기 인쇄된 배향막을 건조 및 가열하여 경화시키는 단계; 및
    상기 배향막을 러빙하는 단계를 포함하고,
    상기 배향막은 상기 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 배향막 불량 검출 영역까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배향막 불량 검출 영역에 형성된 배향막은 상기 원판과 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성 방법.
  3. 원판의 복수의 컬러필터 기판 영역 또는 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역의 외각 가장자리로 정의되는 배향막 불량 검출 영역까지 형성된 배향막을 타원 편광 분석법 또는 FT-IR 방법을 이용한 검사장치를 이용하여 불량 유무를 판별하는 단계; 및
    상기 복수의 컬러필터 기판 영역을 포함하는 제1 원판과 상기 복수의 박막 트랜지스터 기판 영역을 포함하는 제2 원판이 합착되고, 단위 액정표시패널로 분할 된 각각의 액정표시패널의 게이트 라인 및 데이터 라인에 테스트 신호를 인가하여 패턴의 불량 유무를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 검사 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 타원 편광 분석법을 이용한 검사장치는, 상기 배향막 불량 검출 영역에 형성된 상기 배향막의 선 및 점 불량을 검출하며,
    광을 발광하는 광원;
    상기 광원으로부터 발광된 광을 선형 편광시키는 편광 발생기;
    상기 편광된 광이 상기 배향막 불량 검출 영역에 반사되어 편광 상태가 변화되고, 변화된 광을 분석하는 분석기; 및
    상기 분석기로부터 분석된 광을 검출하는 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 검사 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 편광 발생기 및 상기 분석기는 어느 하나가 일정한 속도 및 각도를 가지고 회전하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 검사 방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 타원 편광 분석법 또는 FT-IR 방법을 이용한 검사장치를 이용하여 불량 유무를 판별하는 단계는 기판의 씰(seal) 형성 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 검사 방법.
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