KR970002984B1 - Cell gap correcting method and device of liquid crystal display element - Google Patents

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Abstract

A method and apparatus for compensating a cell gap of a liquid crystal display capable of improving yield of production and optical feature by changing and controlling a cell gap between upper and lower glass substrates are disclosed. In the method, periphery portions of upper and lower glass substrates of a semimanufactured liquid crystal display(15) are inserted into upper and lower push members (14',14'') of a jig(14) and are fixed to a predetermined position thereof. In a closed space which is maintained at a set temperature, a voltage is applied to a piezoelectric ceramic(20) joined at one side between upper and lower push members (14',14'') of a jig(14) to control and measure a cell gap. A voltage is applied to piezoelectric ceramic(20) so that a difference between the measuring value of the cell gap and a design value is compensated.

Description

액정표시소자의 셀갭 보정방법 및 장치Cell gap correction method and apparatus of liquid crystal display device

제1도는 종래 액정표시소자의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional liquid crystal display device.

제2도 내지 제5도는 본 발명에 관련된 도면으로서,2 to 5 are views related to the present invention,

제2도는 액정표시소자의 셀갭 보정장치의 구성도.2 is a configuration diagram of a cell gap correction device of a liquid crystal display device.

제3도 (a)는 지그 부분 평면도.3 (a) is a jig part plan view.

제3도 (b)는 (a)의 A-A선 단면도.3B is a cross-sectional view taken along the line A-A of (a).

제4도는 광학 측정부 구성도.4 is a block diagram of an optical measuring unit.

제5도는 압전성 세라믹의 전압대 두께 변화 그래프.5 is a graph showing the change in voltage versus thickness of piezoelectric ceramics.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 압전성 세라믹 콘트롤러 11 : 상,하 기판 합착기10 piezoelectric ceramic controller 11 upper and lower substrate bonding machine

11' : 본체 12 : 모노크로메터11 ': Main body 12: Monochrome

13 : 컴퓨터 14 : 지그13: computer 14: jig

14',14" : 상,하측 누름요소 15 : 액정표시소자 반제품14 ', 14 ": upper and lower pressing elements 15: semi-finished liquid crystal display device

16 : 광원 17 : 수광기16 light source 17 light receiver

18 : 광섬유 20 : 압전성 세라믹18: optical fiber 20: piezoelectric ceramic

21,22 : 전극21,22: electrode

본 발명은 액정표시소자를 제조함에 있어서, 상,하 유리기판 사이의 셀갭을 가변시켜 정밀하게 조절하므로써 생산수율을 향상시키고, 광학 특성을 향상하도록 한 액정표시소자의 셀갭 보정방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting a cell gap of a liquid crystal display device to improve production yield and improve optical characteristics by varying and precisely adjusting the cell gap between upper and lower glass substrates in manufacturing a liquid crystal display device. .

종래 액정표시소자는 제1도에 그 실시형태가 도시되어 있는 바와 같이, 상,하 유리기판(1)(2)의 내면에 투명전극(ITO)(3)이 코팅되고, 투명전극(3)의 내측에 피아이 층(PI layer)(4)이 코팅되며, 피아이 층(4)의 내측에 열경화성수지 등으로 된 실(seal)제(5)와 스페이서(6)가 결합된 구성으로 되어 있다.In the conventional liquid crystal display device, as shown in FIG. 1, a transparent electrode (ITO) 3 is coated on inner surfaces of upper and lower glass substrates 1 and 2, and the transparent electrode 3 The PI layer 4 is coated on the inner side of the inside, and a sealant 5 made of a thermosetting resin or the like and a spacer 6 are bonded to the inner side of the eye layer 4.

이러한 종래의 액정표시소자를 제조함에 있어서는 전극 패턴과 피아이 층(PI layer)(4)이 코팅되고, 러빙(rubbing)된 상,하 유리기판(1)(2)에 실(seal)제(5)와 스페이서(6)를 부착한 후 상기 상,하 유리기판(1)(2)을 정렬하여 밀착시키면 상기 상,하 유리기판(1)(2) 사이에 실제(5)와 스페이서(6)에 의하여 셀갭(cell gap)이 형성된다. 그리고 이후에는 상,하 유리기판(1)(2)을 오븐 내부에서 약 200℃에서 약 3∼4시간 가열시켜 열경화성 수지인 실제(5)가 완전히 소성되게 한다.In manufacturing such a conventional liquid crystal display device, a sealant (5) is coated on the upper and lower glass substrates (1) and (2) coated with an electrode pattern and a PI layer (4). ) And the spacers 6 are attached, and the upper and lower glass substrates 1 and 2 are aligned and brought into close contact with each other so that the upper and lower glass substrates 1 and 2 are in contact with each other. As a result, a cell gap is formed. After that, the upper and lower glass substrates 1 and 2 are heated in an oven at about 200 ° C. for about 3 to 4 hours so that the actual thermosetting resin 5 is completely baked.

상기한 바와 같이 종래의 액정표시소자를 합착하게 되면 실제(5)와 스페이서(6)로 확보된 셀갭이 200℃의 온도가 유지되는 오븐 내에서 가압경화 과정을 거치면서 증가 혹은 감소되기 때문에 종래 액정표시소자의 셀갭은 많은 시행착오를 거친 숙련된 경험자에 의하여 관리되는 것이 보통이나, 셀갭을 설계치와 같게 유지하는 것은 매우 어려운 것으로 되어 있다. 이러한 내용은 합착공정에서 셀갭 오차가 다분히 유발되는 가능성을 암시하며, 결과적으로 합착공정 중 셀갭 오차가 유발되더라도 합착공정이 완전히 끝나기 전에는 그사실을 알 수 없으므로 액정표시소자 생산 공정 중 합착공정에서 셀갭 오차로 인하여 유발되는 수율(收率)감소는 조절하기 힘든 문제점으로 알려지고 있다.As described above, when the conventional liquid crystal display device is bonded, the cell gap secured by the actual 5 and the spacer 6 increases or decreases through the pressure hardening process in an oven in which a temperature of 200 ° C. is maintained. The cell gap of the display element is usually managed by a skilled practitioner who has undergone many trials and errors, but it is very difficult to keep the cell gap equal to the design value. This suggests the possibility of cell gap error in the bonding process, and as a result, even if a cell gap error occurs during the bonding process, the fact is not known until the bonding process is completely completed. Yield reduction caused by is known to be difficult to control.

따라서, 본 발명의 목적은 합착공정에서의 셀갭 오차를 공정 중 보정하여 합착공정 수율을 향상함으로써 전체 액정표시소자 생산 수율을 향상할 수 있게 되는 액정표시소자의 셀갭 보정방법 및 장치를 제공하기 위하여 창안 한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for cell gap correction of a liquid crystal display device which can improve the overall liquid crystal display device production yield by correcting the cell gap error in the bonding process during the process to improve the yield of the bonding process. It is.

이러한 목적을 가지는 본 발명은 액정표시소자 반제품의 상, 하 유리기판을 지그의 상, 하측 누름요소에 주연부를 삽입하여 일정 위치에 고정시키는 단계와, 설정되는 온도가 유지되는 폐쇄공간 내부에서 상기 지그의 상, 하측 누름요소 사이 일축부에 접합된 압전성 세라믹에 전압을 인가하여 셀갭을 조정하고, 측정하는 단계와, 상기 셀갭의 측정치와 설계치의 차이를 보상하는 방향으로 압전성 세라믹에 전압을 인가하여 셀갭을 보상하는 단계로 이루어진 액정표시소자의 셀갭 보정방법을 제공한다.According to the present invention having the above object, the upper and lower glass substrates of the semi-finished liquid crystal display device are inserted into the upper and lower pressing elements of the jig and fixed at a predetermined position, and the jig in the closed space in which the set temperature is maintained. Adjusting and measuring the cell gap by applying a voltage to the piezoelectric ceramic bonded to the uniaxial portion between the upper, lower pressing element of the cell gap by applying a voltage to the piezoelectric ceramic in a direction to compensate for the difference between the measured value and the design value of the cell gap It provides a cell gap correction method of the liquid crystal display device comprising a step of compensating for.

상기 셀갭 측정단계는 상, 하 유리기판의 하부에서 빛을 조사하는 단계와, 상, 하 유리기판을 통과한 빛을 수광하는 단계와, 수광된 빛을 받아 파장별로 분리하여 스펙트럼을 찍는 단계와, 스펙트럼을 분석하여 셀갭을 계산하고 출력하는 단계로 이루어진다.The cell gap measuring step includes the steps of irradiating light from the upper and lower glass substrates, receiving light passing through the upper and lower glass substrates, receiving the received light, separating the wavelengths by wavelength, and taking a spectrum; Analyzing the spectrum to calculate and output the cell gap.

또한, 상기 본 발명의 액정표시소자의 셀갭 보정방법을 실시하기 위한 적합한 장치는 본체의 내부에 설정 온도가 유지되고, 지그와 광학 측정수단이 설치되는 상, 하기판 합착기와, 상기 광학 측정수의 출력 데이타를 분석하고 출력하는 수단과, 상기 출력된 신호에 따라 지그의 상, 하측 누름요소 사이에 접합된 압전성 세라믹에 전압을 인가하는 압전성 세라믹 콘트롤러로 구성된다.In addition, a suitable apparatus for carrying out the cell gap correction method of the liquid crystal display device of the present invention is that the set temperature is maintained inside the main body, the jig and the optical measuring means are provided, Means for analyzing and outputting the output data, and a piezoelectric ceramic controller for applying a voltage to the piezoelectric ceramic bonded between the upper and lower pressing elements of the jig according to the output signal.

그리고, 상기 데이타를 분석하기 위하여 광을 파장별로 분리하는 수단으로는 모노크로메터(monochrometer)가 사용되고, 상기 광학 측정수단의 수광요소로는 광섬유가 사용된다. 이하, 이러한 본 발명을 첨부한 도면 실시예를 들어 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.In order to analyze the data, a monochromator is used as a means for separating light by wavelength, and an optical fiber is used as a light receiving element of the optical measuring means. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 발명 액정표시소자의 셀갭 보정장치의 구성도이고, 제2도(a)는 지그부 평면도, (b)는 (a)의 A-A선 단면도를 보인 것이며, 제3도는 광학 측정부를 보인 것으로, 도면에서 10은 압전성 세라믹 콘트롤러, 11은 상, 하 기판 합착기, 12는 모노크로메터, 13은 컴퓨터, 14는 지그를 각각 보인 것이다.2 is a block diagram of the cell gap correction device of the liquid crystal display device of the present invention, Figure 2 (a) is a jig part plan view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a), Figure 3 is an optical measurement part In the figure, 10 is a piezoelectric ceramic controller, 11 is an upper and lower substrate splicer, 12 is a monochromator, 13 is a computer, and 14 is a jig.

상기 상, 하 기판 합착기(11)는 내부를 설정된 온도로 유지할 수 있는 본체(11')의 내부에 상기 지그(14)가 설치된다. 상기 지그(14)는 제3도 (a)(b)에 도시된 바와 같이, 상, 하측 누름요소(14')(14")의 일측부에 피이티(PET)로 만든 압전성 세라믹(20)이 접합되어 있다. 이러한 지그(14)는 본체(11')의 내부에 삽입되는 액정표시소자 반제품(15)의 상, 하 유리기판(1)(2)의 네모서리부를 상, 하측 누름요소(14')(14") 사이에 형성된 홈에 삽입하고, 각 지그(14)를 별도의 구동수단에 의하여 액정표시소자 반제품(15)의 중앙부를 향하여 밀면서 그 액정표시소자 반제품(15)를 일정한 위치에 안정하게 고정할 수 있도록 설치된다.The jig 14 is installed inside the main body 11 ′ in which the upper and lower substrate joiners 11 can maintain the inside at a set temperature. The jig 14 is a piezoelectric ceramic 20 made of PET on one side of the upper and lower pressing elements 14 'and 14 ", as shown in FIG. 3 (a) (b). The jig 14 is formed by the upper and lower pressing elements of the upper and lower edges of the upper and lower glass substrates 1 and 2 of the semi-finished liquid crystal display device 15 inserted into the main body 11 '. 14 ') and 14 " are inserted into the grooves, and each jig 14 is pushed toward the center of the liquid crystal display semifinished product 15 by a separate driving means, and the liquid crystal display semifinished product 15 is moved to a predetermined position. It is installed to fix it stably.

상기 압전성 세라믹(20)의 단부에는 전극(21)(22)이 형성되어 있어 이 전극(21)(22)으로 전압을 인가함으로써 상기 지그(14)의 상, 하측 누름요소(14')(14") 사이의 간격을 조절할 수 있게 된다. 따라서, 액정표시소자 반제품(15)은 상, 하 기판 합착기(11)의 내부에서 소정 온도로 소성되면서 각 지그(14)에 의하여 셀갭이 10μm 범위내에서 조절된다.Electrodes 21 and 22 are formed at the ends of the piezoelectric ceramic 20 so that the upper and lower pressing elements 14 'and 14 of the jig 14 are applied by applying a voltage to the electrodes 21 and 22. Therefore, the gap between the ") can be adjusted. Thus, the semi-finished liquid crystal display device 15 is fired at a predetermined temperature in the upper and lower substrate bonders 11 while the cell gap is within the range of 10 μm by the jig 14. Adjusted in

또한, 상기 상, 하 기판 합착기(11)에는 광학 측정수단으로서 액정표시소자 반제품(15)의 하부에 위치하도록 광원(16)이 설치되고, 상부에 위치하도록 광섬유와 같은 수광기(17)가 설치된다.In addition, the upper and lower substrate adapters 11 are provided with a light source 16 to be positioned under the liquid crystal display device semifinished product 15 as optical measuring means, and a light receiver 17 such as an optical fiber is disposed to be positioned above. Is installed.

상, 하 기판 합착기(11)에는 상기 압전성 세라믹(20)에 전압을 인가하기 위한 압전성 세라믹 콘트롤러(10)가 연결되고, 상기 수광기(17)는 광섬유(18)을 통하여 측정 데이타를 분리하기 위한 모노크로메터(12)에 연결되며, 상기 모노크로메터(12)에는 컴퓨터(13)가 연결된다.A piezoelectric ceramic controller 10 for applying a voltage to the piezoelectric ceramic 20 is connected to the upper and lower substrate combiners 11, and the light receiver 17 separates the measurement data through the optical fiber 18. It is connected to the monochromator 12, the computer 13 is connected to the monochromator 12.

상기한 바와 같은 본 발명은 액정표시소자 반제품(15)의 상,하 유리기판(1)(2)의 각 모서리부를 지그(14)로 중심쪽으로 밀 듯이 고정하여, 상, 하 유리기판(1)(2)을 지그(14)를 일정 위치에 유지시킨후, 각 지그(14)에 결합된 압전성 세라믹(20)에 초기 오프 세트(off set) 전압을 인가하여 초기 상태를 확보하고, 셀갭이 허용오차 범위 이내로 설계치에 접근할 때 까지 보정작업을 반복하게 된다.According to the present invention, the upper and lower glass substrates 1 and 2 of the liquid crystal display semifinished product 15 are fixed to each corner of the upper and lower glass substrates 1 by the jig 14 so as to be pushed toward the center thereof. (2) after the jig 14 is held at a predetermined position, an initial offset voltage is applied to the piezoelectric ceramics 20 coupled to each jig 14 to secure an initial state, and the cell gap is allowed. The calibration is repeated until the design value is approached within the margin of error.

상기 상, 하 유리기판(1)(2) 사이의 셀갭은 상기 광학 측정수단에 의해 검출된 빛을 모노크로메터(12)와 컴퓨터(13)에 의하여 분석함에 의하여 측정되며, 상기 각 압전성 세라믹(20)에는 측정값과 설계치의 차이를 보상하도록 전압이 인가된다.The cell gap between the upper and lower glass substrates 1 and 2 is measured by analyzing the light detected by the optical measuring means by the monochromator 12 and the computer 13, and the respective piezoelectric ceramics ( 20, a voltage is applied to compensate for the difference between the measured value and the designed value.

상기 상, 하 유리기판(1)(2)은 허용오차 범위 이내로 셀갭이 확보된 후 셀갭을 유지시키면서 소성이 완료되며, 이 작업은 200℃에서 3∼4시간정도 진행된다.The upper and lower glass substrates 1 and 2 are fired while the cell gap is secured within the tolerance range, and the firing is completed. This operation is performed at 200 ° C. for about 3 to 4 hours.

상기 셀갭을 측정하는 과정은 광원(16)에서 발사된 빛이 상,하 유리기판(1)(2)을 투과하여 광섬유 수광기(17)에 도달한 후, 광섬유(18)를 통하여 모노크로메터(12)에 전달되고, 모노크로메터(12)에서 빛을 파장별로 분리하여 스펙트럼을 찍게 되며, 이 스펙트럼을 이론적인 스펙트럼 커브와 비교하여 셀갭을 계산하여 계산된 셀갭이 컴퓨터(13)로 출력되는 과정으로 행하여 진다.The cell gap is measured by the light emitted from the light source 16 through the upper and lower glass substrates (1) and (2) to reach the optical fiber receiver 17, and then through the optical fiber 18, the monochromator The light is transmitted to (12), and the light is separated by wavelength at the monochromator (12) to take a spectrum. The cell gap is calculated by comparing the spectrum with a theoretical spectral curve and the calculated cell gap is output to the computer (13). The process is done.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 액정표시소자 합착공정 중 셀갭을 경험적으로 조절함에 따르는 종래의 문제점을 해소하고 셀갭을 정밀하게 조절할 수 있으며, 실제와 스페이서 부착 공정의 정밀도를 낮추어도 합착공정에서 보정에 의해 설계치에 만족하는 셀갭을 확보할 수 있게 되어, 액정표시소자의 생산수율을 향상하고, 전기 광학적 특성을 향상하는 이점이 있다.As described above, the present invention solves the conventional problem caused by empirically adjusting the cell gap during the liquid crystal display device bonding process, and precisely adjusts the cell gap. As a result, a cell gap that satisfies the design value can be secured, thereby improving the production yield of the liquid crystal display device and improving the electro-optical characteristics.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명을 실시함에 있어서는 상기 셀갭 보정용으로 사용되는 압전성 세라믹의 전압에 따른 두께 변화를 정확하게 측정하면 셀갭 측정 과정없이 셀갭을 근사적으로 보정하는 합착공정을 행할 수 있다. 그리고, 합착공정시 실제로 열경화성 수지가 아닌 광경화성수지를 사용한다면 액정표시소자 합착전에 편광자(polarizer)를 부착하여 합착시 밝기와 색상을 최적화시키는 셀갭을 찾는 장치로도 사용될 수 있으며, 특히 액정표시소자 셀에 전압을 인가할 수 있다면 온, 오프(ON, OFF) 특성까지 최적화시킬 수 있는 셀갭을 확보할 수 있다.In implementing the present invention as described above, if the thickness change according to the voltage of the piezoelectric ceramic used for the cell gap correction is accurately measured, the bonding process of approximating the cell gap can be performed without measuring the cell gap. In addition, if a photocurable resin is used instead of a thermosetting resin during the bonding process, a polarizer may be attached before the liquid crystal display device is bonded to find a cell gap that optimizes the brightness and the color during the bonding, and in particular, the liquid crystal display device. If a voltage can be applied to the cell, a cell gap capable of optimizing ON and OFF characteristics can be secured.

Claims (5)

액정표시소자 반제품의 상, 하 유리기판을 지그의 상, 하측 누름요소에 주연부를 삽입하여 일정 위치에 고정시키는 단계와, 설정되는 온도가 유지되는 폐쇄공간 내부에서 상기 지그의 상, 하측 누름요소 사이 일측부에 접합된 압전성 세라믹에 전압을 인가하여 셀갭을 조정하고, 측정하는 단계와, 상기 셀갭의 측정치와 설계치의 차이를 보상하는 방향으로 압전성 세라믹에 전압을 인가하여 셀갭을 보상하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 셀갭 보정방법.The upper and lower glass substrates of the semi-finished liquid crystal display device are inserted into the upper and lower pressing elements of the jig and fixed at a predetermined position, and between the upper and lower pressing elements of the jig in a closed space where the set temperature is maintained. Adjusting and measuring a cell gap by applying a voltage to the piezoelectric ceramic bonded to one side, and compensating the cell gap by applying a voltage to the piezoelectric ceramic in a direction to compensate for the difference between the measured value and the design value of the cell gap. A cell gap correction method of a liquid crystal display device characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 셀갭 측정단계는 상, 하 유리기판의 하부에서 빛을 조사하는 단계와, 상, 하 유리기판을 통과하는 빛을 수광하는 단계와, 수광된 빛을 받아 파장별로 분리하여 스펙트럼을 찍는 단계와, 스펙트럼을 분석하여 셀갭을 계산하고 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 셀갭 보정방법.The method of claim 1, wherein the cell gap measuring step includes irradiating light from the lower and upper glass substrates, receiving light passing through the upper and lower glass substrates, and receiving the received light and separating the light into wavelengths. A method of correcting a cell gap of a liquid crystal display device, comprising the steps of taking a spectrum and analyzing the spectrum to calculate and output a cell gap. 본체의 내부에 설정온도가 유지되고, 지그와 광학 측정수단이 설치되는 상, 하 기판 합착기와, 상기 광학 측정수단의 출력 데이타를 분리하고 출력하는 수단과, 상기 출력된 신호에 따라 지그의 상, 하측 누름요소 사이에 접합된 압전성 세라믹에 전압을 인가하는 압전성 세라믹 콘트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 셀갭 보정장치.The set temperature is maintained inside the main body, and the upper and lower substrate attaching devices, in which the jig and the optical measuring means are installed, means for separating and outputting the output data of the optical measuring means, And a piezoelectric ceramic controller for applying a voltage to the piezoelectric ceramics bonded between the lower pressing elements. 제3항에 있어서, 상기 데이타를 분석하기 위하여 광을 파장별로 분리하는 수단으로 모노크로메터를 사용하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 셀갭 보정장치.4. The cell gap correction apparatus of claim 3, wherein a monochromator is used as a means for separating light by wavelength to analyze the data. 제3항에 있어서, 상기 광학 측정수단의 수광요소는 광섬유인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 셀갭 보정장치.4. The cell gap correction apparatus of claim 3, wherein the light receiving element of the optical measuring means is an optical fiber.
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