KR100672640B1 - Ｕｖ조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 UV램프 및 상기 UV램프가 안착된 반사판 구조물로 이루어진 UV광원부; 상기 UV광원부를 지지하는 지지부; 및 UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지를 포함하고, UV광원이 상기 기판 스테이지에 경사지게 조사되는 UV조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로,

UV경화형 씨일재가 형성된 기판 상에 UV가 경사지게 조사되도록 함으로써 UV조사면과 씨일재 사이에 차광막이나 금속 배선층이 형성되어 있다 하더라도 그 영역에서 씨일재의 경화가 가능하게 된다.

UV경사조사

Description

ＵＶ조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법{Ultraviolet irradiating device and Method of manufacturing Liquid Crystal Display Device using the same}

도 1a 내지 도 1d는 종래의 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도이다.

도 2a 내지 도 2d는 차광막과 씨일재가 기판 상에 형성된 패턴에 따라 씨일재의 경화율의 차이를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도이다.

도 8a는 씨일재 위에 차광막이 오버랩된 합착기판에 본 발명에 따라 경사각 θ를 갖도록 UV를 경사조사하는 공정을 도시한 단면도이고, 도 8b는 경사각 θ의 변화에 따른 씨일재의 경화율을 보여주는 표이다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도이다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정 중 UV조사공정을 도시한 사시도이다.

도 11은 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조공정의 개략적 레이아웃이다.

<도면의 주요부에 대한 부호의 설명>

1, 100 : 하부기판 3, 300 : 상부기판

5, 500 : 액정 7, 700 : 씨일재

9, 900 : UV광원 8, 800 : 차광막

6a, 6b : 배선 10 : 광원부

12 : UV램프 14 : 반사판 구조물

20 : 지지부 30 : 기판 스테이지

800, 820 : 마스크 200, 850 : 얼라인 마크

본 발명은 액정표시소자(Liquid Crystal Display : LCD)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 액정표시소자의 씨일재를 경화시키기 위한 UV(Ultraviolet)조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

표시화면의 두께가 수 센치미터(cm)에 불과한 초박형의 평판(Flat panel)표 시소자, 그 중에서도 액정표시소자는 동작 전압이 낮아 소비 전력이 적고 휴대용으로 쓰일 수 있는 등의 이점으로 노트 북 컴퓨터, 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하다.

이와 같은 액정표시소자는 일반적으로 그 위에 박막트랜지스터와 화소전극이 형성되어 있는 하부기판과, 상기 하부기판과 대향되도록 형성되며 그 위에 차광막, 칼라필터층, 및 공통전극이 형성되어 있는 상부기판과, 그리고 상기 양 기판 사이에 형성되어 있는 액정층으로 구성되어 있으며, 상기 화소전극과 공통전극에 의해 양 기판 사이에 전기장이 형성되어 액정층이 구동되고, 그 구동되는 액정층을 통해서 광투과도가 조절되어 화상이 디스플레이되게 된다.

이와 같은 구조의 액정표시소자에 있어서, 상기 하부기판과 상부기판 사이에 액정층을 형성하는 방법으로서, 종래에는 모세관 현상과 압력차를 이용한 진공주입방식을 사용하였는데, 이하 진공주입방식에 의한 종래의 액정표시소자의 제조방법에 대해서 설명한다.

우선, 박막트랜지스터와 화소전극을 구비한 하부기판과, 차광막, 칼라필터층 및 공통전극을 구비한 상부기판을 제조한다.

그리고, 양 기판 사이의 균일한 셀갭을 유지하기 위해서 어느 하나의 기판에 스페이서를 형성하고, 액정이 바깥으로 새는 것을 방지하고 양 기판을 합착할 수 있도록 어느 하나의 기판 가장자리에 씨일재를 형성하게 된다. 이때, 상기 씨일재로는 에폭시 씨일재와 같은 열경화형 씨일재가 주로 사용된다.

그리고, 상기 양 기판을 합착한다. 이때 상기 에폭시 씨일재는 에폭시 수지 와 개시제가 혼합된 것으로서, 가열되면 개시제에 의해 활성화된 에폭시 수지가 가교 결합을 통해 고분자화되어 접착력이 뛰어난 씨일재로 작용한다.

그리고, 상기 합착된 양 기판을 진공챔버에 위치시켜 기판 내부를 진공상태로 유지한 후 액정에 담근다. 이와 같이 기판 내부가 진공이 되면 모세관 현상에 의해 액정이 기판 내부로 빨려 올라가게 된다.

그리고, 액정이 기판 내부에 어느 정도 채워졌을 때 서서히 질소(N₂)를 진공챔버 내로 주입하면 기판 내부와 주위와의 압력차가 발생하여 액정이 기판 내부의 빈공간을 채우게 되어 결국 양 기판 사이에 액정층이 형성되게 된다.

그러나, 이와 같은 진공주입방식은 표시화면이 대면적화 됨에 따라 액정주입시간이 장시간 소요되어 생산성이 떨어지는 문제점이 발생하였다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위해서 액정적하방식이라는 새로운 방법이 제안되었는데, 이하 첨부된 도면을 참조로 종래의 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조방법을 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 액정적하방식에 의한 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도이다.

우선, 도 1a와 같이, 하부기판(1)과 상부기판(3)을 준비한다. 도면에는 도시하지 않았으나, 하부기판(1) 상에는 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트배선과 데이터배선을 형성하고, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차점에 박막트랜지스터를 형성하며, 상기 박막트래지스터와 연결되는 화소전극을 상 기 화소영역에 형성한다.

또한, 상부기판(3) 상에는 상기 게이트배선, 데이터배선, 및 박막트랜지스터 형성영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광막을 형성하고, 그 위에 적색, 녹색, 및 청색의 칼라필터층을 형성하고, 그 위에 공통전극을 형성한다. 또한, 상기 하부기판(1)과 상부기판(3) 중 적어도 하나의 기판 위에 액정의 초기배향을 위한 배향막을 형성한다.

그리고, 도 1b와 같이, 상기 하부기판(1) 위에 씨일재(7)를 형성하고, 액정(5)을 적하하여 액정층을 형성한다. 그리고, 상기 상부기판(3) 위에 셀갭유지를 위한 스페이서를 산포한다.

그리고, 도 1c와 같이, 상기 하부기판(1)과 상부기판(3)을 합착한다.

이때, 전술한 진공주입방식에 의한 액정표시소자는 액정이 주입되기 전에 양 기판의 합착공정이 수행되지만, 액정적하방식에 의한 액정표시소자는 액정(5)이 적하된 후 양 기판(1,3)의 합착공정이 수행되므로, 상기 씨일재(7)로서 열경화형 씨일재를 사용하게 되면 씨일재(7)가 가열되는 동안 흘러나와 액정(5)이 오염되는 문제점이 발생된다.

따라서, 액정적하방식에 의한 액정표시소자에서는 상기 씨일재(7)로서 UV(Ultraviolet)경화형 씨일재를 사용하게 된다.

그리고, 도 1d와 같이, UV광원(9)을 수직으로 조사하여 상기 씨일재(7)를 경화시킨다.

한편, 도 2a 내지 도 2d는 차광막과 씨일재가 기판 상에 형성된 패턴에 따라 씨일재의 경화율의 차이를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a와 같이, 씨일재(7)가 차광막(8)이 형성된 영역의 외곽부에 형성된 경우는 차광막(8)이 형성된 상부기판(3)면에서 UV를 조사하더라도 씨일재(7)에 UV가 조사되게 된다.

그러나, 도 2b와 같이, 씨일재(7)가 차광막(8)이 형성된 영역과 오버랩되도록 형성된 경우는 상부기판(3)면에서 UV를 조사하게 되면 오버랩된 영역에 UV조사가 차단되어 그 영역의 씨일재는 경화되지 않게 되어 하부기판(1)과 상부기판(3)의 접착력이 떨어지게 된다.

또한, 도 2c와 같이, 씨일재(7)가 차광막(8)이 형성된 영역 내부에 형성된 경우는 차광막(8)이 형성된 상부기판(3)면에서 UV를 조사하게 되면 씨일재(7)에 UV가 조사되지 않으므로 이 경우는 하부기판(1)면에서 UV를 조사하여야 된다.

그러나, 하부기판면에서 UV를 조사하게 되면, 도 2d와 같이 하부기판(1)에 형성된 게이트 배선(6a) 및/또는 데이터 배선(6b) 등의 금속 배선층이 상기 씨일재(7)와 오버랩된 경우 그 영역(A)에서 씨일재에 UV조사가 차단되어 씨일재가 경화되지 않게 되어 하부기판(1)과 상부기판(3)의 접착력이 떨어지게 된다.

즉, UV조사시 씨일재가 형성된 영역 위에 차광막이나, 금속 배선층 등이 형성되어 있는 경우는 그 영역에 UV조사가 차단되어 씨일재가 경화되지 않게 되므로 결과적으로 하부기판과 상부기판의 접착력이 떨어지는 문제점이 발생되게 된다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 UV조사면과 UV경화형 씨일재 사이에 차광막이나 금속 배선층이 형성되어 있다 하더라도 씨일재의 경화를 가능하도록 하기 위한 UV조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 UV램프 및 상기 UV램프가 안착된 반사판 구조물로 이루어진 UV광원부; 상기 UV광원부를 지지하는 지지부; 및 UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지를 포함하고, UV광원이 상기 기판 스테이지에 경사지게 조사되는 UV조사장치를 제공한다.

이때, UV광원이 기판 스테이지에 경사지게 조사되도록 하기 위해서, 상기 UV광원부를 지지하는 지지부를 수평면에 대해 경사지게 구동되도록 형성하거나, 상기 기판 스테이지를 수평면에 대해 경사지게 구동되도록 형성하거나, 또는 상기 UV광원이 반사판 구조물을 통해 경사지게 반사되도록 반사판 구조물을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 하부기판 및 상부기판을 준비하는 공정; 상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재를 형성하는 공정; 상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 공정; 상기 양 기판을 합착하는 공정; 및 상기 합착 기판에 UV를 경사지게 조사하는 공정을 포함하는 액정표시소자의 제조방법을 제공한다.

즉, 본 발명은 UV경화형 씨일재가 형성된 기판 상에 UV가 경사지게 조사되도록 함으로써 UV조사면과 씨일재 사이에 차광막이나 금속 배선층이 형성되어 있다 하더라도 그 영역에서 씨일재의 경화가 가능하도록 하기 위한 UV조사장치 및 그를 이용한 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 3과 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 UV조사장치는 UV램프(12) 및 상기 UV램프(12)가 안착된 반사판 구조물(14)로 이루어진 UV광원부(10); 상기 UV광원부(10)를 지지하며 수평면에 대해 경사지도록 구동되는 지지부(20); 및 UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지(30)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 UV램프(12)로는 고압수은 UV램프, 메탈 할라이드(metal halide) UV램프, 또는 메탈 UV램프 등이 사용될 수 있다.

상기 반사판 구조물(14)은 상기 UV램프(12)를 보호하며, UV램프(12)가 안착되어 있는 안쪽 반사면은 도면에서와 같이 조사된 UV가 일정한 직선 방향으로 반사될 수 있도록 형성되어 있다. 따라서, 조사되는 UV광원은 UV광원부(10)의 경사각에 따라 조사각이 변경된다.

상기 UV광원부(10)를 지지하는 지지부(20)는 구동축을 중심으로 수평면에 대해 경사지도록 구동되는데, 상기 경사각 θ는 0°에서 90°까지 조절이 가능하다.

따라서, 상기 지지부(20)의 경사각 θ를 변경하면 상기 UV광원부(10)에 조사되는 UV광원도 수직면에 대해 θ의 각도로 경사지게 조사되게 된다.

한편, 도면에는 상기 지지부(20)가 수평면에 대해 아래 방향으로 θ의 각으로 구동되는 모습이 도시되어 있으나, 위 방향으로 -θ의 각으로 구동될 수도 있다. 또한, 상기 지지부(20)의 구동축을 우측에서 좌측으로 변경할 수도 있고, 중앙 부에 형성할 수도 있다.

상기 기판 스테이지(30)는 씨일재가 형성되어 있는 합착기판이 놓여지는 곳으로서 수평으로 형성되어 있으며, 대량 생산에 유리하도록 컨베이어 벨트 등을 설치하여 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.

한편, 기판이 대면적화 되면 상기 하나의 UV광원부(10)로는 기판 전체에 균일한 UV조사가 불가능하게 되므로, 복수개의 UV광원부가 형성된 UV조사장치가 요구된다.

도 4a 및 도 4b는 이와 같이 복수개의 UV광원부가 형성된 UV조사장치의 개략도로서, 도 4a와 같이 복수개의 UV광원부(10a, 10b, 10c)가 하나의 지지부(20)에 의해 지지될 수도 있고, 도 4b와 같이 복수개의 UV광원부(10a, 10b, 10c)가 각각의 지지부(20a, 20b, 20c)에 의해 지지될 수도 있다.

단, 도 4a와 같은 형태는 장치의 높이가 높아지고 각각의 UV광원부(10a, 10b, 10c)에서 조사되는 UV광원의 광량 등이 변화될 수 있는 반면, 도 4b와 같은 형태는 비교적 작은 면적을 차지하며 UV광원의 광량 등의 변화폭이 적다는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 5와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 UV조사장치는 UV램프(12), 및 상기 UV램프(12)가 안착된 반사판 구조물(14)로 이루어진 UV광원부(10); 상기 UV광원부(10)를 지지하며 고정되어 있는 지지부(20); 및 UV광원이 조사되는 기판이 안착되며, 수평면에 대해 경사지도록 구동되는 기판 스테이지(30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 UV조사장치는 제1실시예와 같이 UV광원을 지지하는 지지부(20)가 경사지게 구동되는 것이 아니라, 기판이 안착되는 기판 스테이지(30)가 경사지게 구동되어 결국 UV광원이 기판 스테이지(30)에 경사지게 조사되도록 한 것이다.

상기 UV램프(12)로는 고압수은 UV램프, 메탈 할라이드(metal halide) UV램프, 또는 메탈 UV램프 등이 사용될 수 있고, 상기 반사판 구조물(14)은 상기 UV램프(12)를 보호하며 UV램프(12)가 안착되어 있는 안쪽 반사면은 조사된 UV가 일정한 직선 방향으로 반사될 수 있도록 형성되어 있다.

또한, 상기 UV광원부(10)를 지지하는 지지부(20)는 수평으로 고정되어 있다. 따라서, 상기 UV광원부(10)에서 조사되는 UV광원은 수직으로 조사되게 된다.

상기 기판 스테이지(30)는 구동축을 중심으로 수평면에 대해 경사지도록 구동되는데, 상기 경사각 θ는 0°에서 90°까지 조절이 가능하다.

따라서, 상기 기판 스테이지(30)의 경사각 θ를 변경하면 상기 UV광원부(10)에 조사되는 UV광원이 기판 스테이지(30)의 수직면에 대해 θ의 각도로 경사지게 조사되게 된다.

한편, 도면에는 상기 기판 스테이지(30)가 수평면에 대해 윗방향으로 θ의 각으로 구동되는 모습이 도시되어 있으나, 아랫방향으로 -θ의 각으로 구동될 수도 있다. 또한, 기판 스테이지(30)의 구동축을 좌측에서 우측으로 변경할 수도 있고, 중앙부에 형성할 수도 있다.

또한, 기판이 대면적화 되면 상기 UV광원부(10)가 복수개 형성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치의 개략도이다.

도 6과 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치는 UV램프(12), 및 상기 UV램프(12)가 안착되며 UV광원이 경사지게 조사되도록 형성된 반사판 구조물(14)로 이루어진 UV광원부(10); 상기 UV광원부(10)를 지지하며 고정되어 있는 지지부(20); 및 UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지(30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명의 제3실시예에 따른 UV조사장치는 UV광원부(10)를 지지하는 지지부(20) 및 기판 스테이지(30)를 수평으로 형성시키고, UV광원부의 반사판 구조물(14)의 안쪽 반사면을 변형하여 반사판 구조물(14)에 반사된 UV가 경사지게 조사되도록 한 것이다.

상기 UV램프(12)로는 고압수은 UV램프, 메탈 할라이드(metal halide) UV램프, 또는 메탈 UV램프 등이 사용될 수 있고, 상기 UV광원부(10)를 지지하는 지지부(20) 및 기판 스테이지(30)는 수평으로 형성되어 있다. 이때, 상기 기판 스테이지(30)는 이동이 가능하도록 형성될 수 있다.

상기 반사판 구조물(14)의 안쪽 반사면은 조사된 UV가 경사진 방향으로 반사될 수 있도록 형성되어 있어, 결국 상기 UV광원부(10)에서 조사되는 UV광원이 기판 스테이지(30)의 수직면에 대해 θ의 각도로 경사지게 조사되게 된다. 이때, 상기 반사판 구조물(14)의 안쪽 반사면의 형상을 변경함으로써 경사각 θ를 조절할 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제4실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도로서, 본 발명의 제4실시예는 하부기판(100) 및 상부기판(300)을 준비하는 공정; 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재(700)를 형성하는 공정; 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판 상에 액정(500)을 적하하는 공정; 상기 양 기판(100, 300)을 합착하는 공정; 및 상기 합착기판을 수평으로 위치시키고 UV광원(900)을 경사지게 조사하는 공정을 포함하는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

도면에는 하나의 단위셀만이 도시되어 있으나, 기판의 크기에 따라 기판 상에 복수개의 단위셀이 형성될 수 있다.

도 7a는 하부기판(100) 및 상부기판(300)을 준비하는 공정을 도시한 것으로서, 도면에는 도시하지 않았으나, 하부기판(100) 상에는 종횡으로 교차하여 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트배선과 데이터배선을 형성하고, 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차점에 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 오믹콘택층, 소스/드레인 전극, 및 보호막으로 이루어진 박막트랜지스터를 형성하며, 상기 박막트랜지스터와 연결되는 화소전극을 상기 화소영역에 형성한다.

또한, 상기 화소전극 위에 액정의 초기배향을 위한 배향막을 형성한다. 이때, 상기 배향막은 폴리아미드(polyamide) 또는 폴리이미드(polyimide)계 화합물, PVA(polyvinylalcohol), 폴리아믹산(polyamic acid)등의 물질을 러빙 배향 처리하여 형성할 수도 있고, PVCN(polyvinylcinnamate), PSCN(polysiloxanecinnamate), 또는 CelCN(cellulosecinnamate)계 화합물과 같은 광반응성 물질을 광 배향 처리하여 형성할 수도 있다.

또한, 상부기판(300) 상에는 상기 게이트배선, 데이터배선, 및 박막트랜지스터 형성영역에서 광이 누설되는 것을 차단하기 위한 차광막을 형성하고, 상기 차광막 위에 적색, 녹색, 및 청색의 칼라필터층을 형성하고, 상기 칼라필터층 위에 공통전극을 형성한다. 또한, 상기 칼라필터층과 공통전극 사이에 오버코트층을 추가로 형성할 수도 있다. 또한, 상기 공통전극 상에는 전술한 배향막을 형성한다.

그리고, 상기 하부기판(100)의 외곽부에는 은(Ag)을 도트(dot)형상으로 형성하여 상기 양 기판(100, 300)의 합착 후 상기 상부기판(300)위의 공통전극에 전압을 인가할 수 있도록 한다.

한편, IPS(In Plane Switching) 모드 액정표시소자의 경우는 공통전극을 화소전극과 동일한 하부기판 상에 형성하여 횡전계를 유도하게 되며, 상기 은(Ag) 도트는 형성하지 않는다.

도 7b는 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재(700)를 형성하는 공정과 액정(500)을 적하하는 공정을 도시한 것으로서, 도면에는 상기 하부기판(100) 위에 액정(500)을 적하하여 액정층을 형성하고, 상기 상부기판(300)에 UV경화형 씨일재(700)를 형성하였으나, 이에 한정되지 않고, 상기 액정(500)을 상부기판(300)상에 형성할 수 있으며, 상기 UV경화형 씨일재(700)를 하부기판(100)상에 형성할 수도 있다. 또한, 상기 액정(500)과 UV경화형 씨일재(700)를 동일기판에 형성할 수도 있다.

다만, 상기 액정(500)과 UV경화형 씨일재(700)를 동일기판에 형성할 경우, 액정과 UV경화형 씨일재가 형성되는 기판과 그렇지 않은 기판과의 공정간에 불균형 이 발생되어 공정시간이 많이 소요되며, 액정과 씨일재가 동일기판에 형성되므로 합착전에 씨일재에 오염물질이 형성된다 하더라도 기판 세정을 할 수 없게 되므로, 상기 액정과 씨일재는 서로 다른 기판에 형성하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 상부기판(300)위에 UV경화형 씨일재(700)를 형성한 후 후공정인 합착 공정전에 상기 상부기판(300)을 세정하는 세정공정을 추가로 할 수 있다.

이때, 상기 UV경화형 씨일재(700)는 양 말단에 아크릴기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합한 것이나, 한쪽 말단에는 아크릴기가 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합한 것을 스크린 인쇄법(Screen Printing Method) 또는 디스펜서법(Dispensing Method)에 의해 주입구 없는 폐쇄된 패턴으로 형성하게 된다.

또한, 상기 액정(500)은 후공정에서 상기 씨일재(700)가 경화되기 전에 씨일재(700)와 만나게 되면 오염되므로 상기 하부기판(100)의 중앙부에 적하하는 것이 바람직하다. 이와 같이 중앙부에 적하된 액정(500)은 상기 씨일재(700)가 경화된 후까지 서서히 퍼져나가 기판 전체에 동일한 밀도로 분포되게 된다.

또한, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판, 바람직하게는 상기 상부기판(300) 위에 셀갭유지를 위한 스페이서를 형성할 수 있다.

상기 스페이서는 볼 스페이서를 적정농도로 용액속에 혼합한 후 분사노즐에서 고압으로 기판상에 산포하여 형성할 수도 있고, 칼럼 스페이서를 상기 게이트배선 또는 데이터배선 형성영역에 대응하는 기판상에 부착하여 형성할 수도 있으나, 볼 스페이서는 대면적에 적용할 경우에 셀갭이 불균일하게 되는 단점이 있으므로 대면적 기판에는 칼럼 스페이서를 형성하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 칼럼 스페이서로는 감광성 유기수지를 사용하는 것이 바람직하다.

도 7c는 상기 양 기판(100, 300)을 합착하는 공정을 도시한 것으로서, 합착공정은 상기 양 기판(100, 300) 중 액정이 적하되어 있는 일 기판을 하면에 고정하고, 나머지 다른 일 기판을 레이어(layer) 형성면이 상기 일 기판을 향하도록 180도 회전하여 상면에 위치시킨 후, 상면에 위치된 일 기판에 압력을 가하여 양 기판을 합착하거나, 또는 상기 이격되어 있는 양 기판 사이를 진공으로 형성한 후 진공을 해제하여 양 기판을 합착할 수도 있다.

도 7d는 상기 합착기판을 수평으로 위치시키고 UV광원(900)을 기판의 수직면에 대해 θ의 각으로 경사지게 조사하는 공정을 도시한 것으로서, UV광원(900)을 경사지게 조사하기 위해서 전술한 제1 및 제3실시예와 같은 다양한 형태의 광조사장치를 이용할 수 있을 것이다.

도면에는 UV광원(900)이 합착기판의 상측에 위치한 경우만 도시하였으나 하측에 위치할 수도 있으며, UV광원의 UV조사면도 합착기판의 상부기판면 또는 하부기판면으로 변경할 수 있다.

이와 같이 UV를 조사하면 상기 UV경화형 씨일재를 구성하는 개시제에 의해 활성화된 모노머 또는 올리고머가 중합반응하여 고분자화 됨으로써 하부기판(100)과 상부기판(300)이 접착되게 되는데, UV경화형 씨일재 위에 차광막이나 금속배선 층등이 오버랩되어 있다 하더라도 UV를 기판면에 대해 경사지게 조사하게 되면 오버랩된 영역의 씨일재도 원활히 경화되어 양 기판의 접착력이 저하되지 않는다.

이때, 상기 UV경화형 씨일재로서 한쪽 말단에는 아크릴기가 다른 쪽 말단에는 에폭시기가 결합된 모노머 또는 올리고머를 개시제와 혼합하여 사용한 경우는, 이와 같은 UV조사에 의해 에폭시기가 반응하지 않으므로, 상기 UV조사공정 후에 추가로 가열공정을 행하여 씨일재를 완전 경화한다. 상기 가열공정은 약 120℃에서 1시간 정도 수행하는 것이 바람직하다.

한편, 도 8a는 씨일재(700) 위에 차광막(800)이 오버랩된 합착기판에 경사각 θ를 갖도록 UV를 경사조사하는 공정을 도시한 단면도이고, 도 8b는 경사각 θ의 변화에 따른 씨일재(700)의 경화율을 보여주는 표이다.

도 8b에서 알 수 있듯이, 경사각이 30 내지 60°의 범위일 때 씨일재(700)의 경화율이 80%이상임을 알 수 있다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 UV조사공정 후에 단위셀로 기판을 절단하는 공정 및 최종 검사 공정을 수행하게 된다.

상기 단위셀로 기판을 절단하는 공정은 유리보다 경도가 높은 다이아몬드 재질의 펜으로 기판의 표면에 절단선을 형성(스크라이브 공정 : scribing process)한 후 기계적 힘을 가해 상기 절단선을 따라서 기판을 절단(브레이크 공정 : break process)하여 수행할 수도 있고, 다이아몬드 재질의 펜을 톱니형태로 형성시켜 스크라이브 및 브레이크 공정을 하나의 공정으로 수행할 수도 있다.

상기 최종 검사 공정은 상기 셀단위로 절단된 기판이 액정모듈로 조립되기 전에 불량유무를 확인하는 공정으로, 전압 인가시 또는 무인가시 각각의 화소가 올바르게 구동하는지 여부를 검사하게 된다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제5실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정을 도시한 사시도로서, 본 발명의 제5실시예는 도 9a와 같이 하부기판(100) 및 상부기판(300)을 준비하는 공정; 도 9b와 같이 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재(700)를 형성하는 공정 및 상기 양 기판(100, 300) 중 어느 하나의 기판 상에 액정(500)을 적하하는 공정; 도 9c와 같이 상기 양 기판(100, 300)을 합착하는 공정; 및 도 9d와 같이 상기 합착기판을 경사지게 위치시키고 UV광원(900)을 수직으로 조사하여 공정을 포함하는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명의 제5실시예에 따른 액정표시소자의 제조방법은 전술한 제4실시예와 같이 합착기판을 수평으로 위치시키고 UV광원을 경사지게 조사한 것이 아니라, 합착기판을 경사지게 위치시키고 UV광원을 수직으로 조사하는 것에 관한 것이다.

이때, 합착기판을 경사지게 위치시키기 위해서는 전술한 제2실시예와 같은 형태의 광조사장치를 이용하면 될 것이다.

그 외는 전술한 제4실시예와 동일하므로, 동일한 도면부호를 부여하였으며, 그에 대한 설명은 생략한다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정 중 UV조사공정만을 도시한 사시도로서, 그 외에 기판준비공정, 씨일재 형성공 정, 액정적하공정, 합착공정 등은 전술한 제4실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 생략한다.

일반적으로, UV조사 공정시 합착된 기판의 전면에서 UV를 조사하게 되면, 기판 상에 형성된 박막트랜지스터 등의 소자 특성에 악영향을 미치게 되며, 액정의 초기배향을 위해 형성된 배향막의 프리틸트각(pretilt angle)이 변하게 되는 문제점이 발생된다.

따라서, 도 10a 내지 도 10d에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 UV조사 공정시 상기 씨일재가 형성된 영역 이외의 영역을 마스크로 가리고 UV를 경사조사하는 방법에 관한 것이다.

우선, 도 10a는 합착기판을 수평으로 위치시키고 합착기판의 씨일재(700) 형성영역 이외의 영역을 가리기 위한 마스크(800)를 합착기판과 수평으로 위치시킨 후, UV광원을 경사지게 조사하는 공정을 도시한 것이다.

이때, 상기 합착기판과 마스크(800) 사이의 간격은 1mm 내지 5mm이내의 범위인 것이 바람직하다.

도 10b는 합착기판을 경사지게 위치시키고 합착기판의 씨일재(700) 형성영역 이외의 영역을 가리기 위한 마스크(800)를 합착기판과 수평으로 위치시킨 후, UV광원을 수직으로 조사하는 공정을 도시한 것이다.

도 10c는 상기 씨일재(700) 형성영역 이외의 영역을 가리기 위한 마스크(800, 820)를 합착기판의 상측 및 하측에 이중으로 형성한 것으로서, 도면에는 합착기판 및 마스크(800, 820)를 수평으로 위치시키고 UV광원(900)을 경사지게 조사하는 공정만 도시되어 있으나, 합착기판 및 마스크(800, 820)를 경사지게 위치시키고 UV광원(900)을 수직으로 조사하는 공정도 가능하다.

이와 같이, 마스크(800, 820)를 합착기판의 상측 및 하측에 이중으로 형성하게 되면 조사된 UV가 반사되어 씨일재 형성영역 이외의 영역으로 조사되는 것이 방지될 수 있다.

도 10d는 상기 씨일재(700) 형성영역 이외의 영역을 마스크로 정밀하게 가리기 위해서 상기 합착 기판 및 마스크(800)에 얼라인 마크(200, 850)를 형성하여 화상장치(950)로 합착기판과 마스크(800)의 위치를 조절한 후 UV를 경사지게 조사하는 공정을 도시한 것이다.

이때, 상기 합착기판의 얼라인 마크(200)는 합착 기판의 상부기판(300)에 형성할 수도 있고, 하부기판(100)에 형성할 수도 있다.

또한, 도면에는 합착기판 및 마스크(800)를 수평으로 위치시키고 UV광원(900)을 경사지게 조사하는 공정만 도시되어 있으나, 합착기판 및 마스크(800)를 경사지게 위치시키고 UV광원(900)을 수직으로 조사하는 공정도 가능하다. 또한, 상기 얼라인 마크가 형성된 마스크를 합착기판의 상측 및 하측에 이중으로 형성할 수도 있다.

도 11은 상술한 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조공정을 도시한 개략적인 레이아웃이다.

도 11과 같이, 본 발명은 상부기판을 준비하고 그 위에 배향막을 형성한 후 그 위에 씨일재를 형성하여 상부기판을 완성한다. 또한, 하부기판을 준비하고 그 위에 배향막을 형성한 후 그 위에 액정을 적하하여 하부기판을 완성한다. 이때, 상기 상부기판과 하부기판의 제조공정은 동시에 진행되게 되며, 상기 액정 및 씨일재가 기판에 선택적으로 형성될 수 있음은 전술한 바와 같다.

그리고, 상기 완성된 양기판을 합착한 후, UV를 조사하여 씨일재를 경화시키고, 셀단위로 기판을 절단한 후, 최종 검사공정을 수행하여 하나의 액정셀을 완성하게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위내에서 변경 실시될 수 있을 것이다.

상기 구성에 의한 본 발명에 따른 액정표시소자는 UV경화형 씨일재가 형성된 기판 상에 UV가 경사지게 조사되도록 함으로써 UV조사면과 씨일재 사이에 차광막이나 금속 배선층이 형성되어 있다 하더라도 그 영역에서 씨일재의 경화가 가능하게 된다.

또한, 씨일재 형성영역 이외의 영역을 마스크로 가리고 UV를 경사조사할 경우 기판 상에 형성된 박막트랜지스터나 배향막의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 합착기판이 안착되는 기판 스테이지가 이동하도록 형성될 경우 수율이 향상된다.

Claims (18)

1. UV램프, 및 상기 UV램프가 안착된 반사판 구조물로 이루어진 UV광원부;

   상기 UV광원부를 지지하며 수평면에 대해 경사지도록 구동되는 지지부; 및

   UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지를 포함하여 구성되며,

   이때, 상기 UV광원부가 복수개 형성되어 있고, 상기 복수개의 UV광원부는 복수개의 지지부에 의해 각각 지지되도록 형성된 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
2. UV램프, 및 상기 UV램프가 안착된 반사판 구조물로 이루어진 UV광원부;

   상기 UV광원부를 지지하며 고정되어 있는 지지부; 및

   UV광원이 조사되는 기판이 안착되며, 수평면에 대해 경사지도록 구동되는 기판 스테이지를 포함하여 구성되며,

   이때, 상기 UV광원부가 복수개 형성되어 있고, 상기 복수개의 UV광원부는 복수개의 지지부에 의해 각각 지지되도록 형성된 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
3. UV램프, 및 상기 UV램프가 안착되며 UV광원이 경사지게 조사되도록 형성된 반사판 구조물로 이루어진 UV광원부;

   상기 UV광원부를 지지하며 고정되어 있는 지지부; 및

   UV광원이 조사되는 기판이 안착되는 기판 스테이지를 포함하여 구성되며,

   이때, 상기 UV광원부가 복수개 형성되어 있고, 상기 복수개의 UV광원부는 복수개의 지지부에 의해 각각 지지되도록 형성된 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 기판 스테이지는 이동이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 UV조사장치.
8. 하부기판 및 상부기판을 준비하는 공정;

   상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 UV경화형 씨일재를 형성하는 공정;

   상기 양 기판 중 어느 하나의 기판 상에 액정을 적하하는 공정;

   상기 양 기판을 합착하는 공정; 및

   상기 합착 기판에 UV를 경사지게 조사하는 공정을 포함하며, 이때 상기 UV경화형 씨일재를 상기 상부기판 위에 형성하고, 상기 액정을 상기 하부기판 위에 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 UV를 경사지게 조사하는 공정은 합착기판을 수평으로 위치시키고 UV광원을 경사지게 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 UV를 경사지게 조사하는 공정은 합착기판을 경사지게 위치시키고 UV광원을 수직으로 조사하여 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 UV는 상기 합착기판의 수직면에 대해 30 내지 60°의 경사각으로 조사하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 UV 조사공정은 상기 씨일재가 형성된 영역 이외의 영역을 마스크로 가리고 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 UV 조사공정은 상기 마스크를 합착 기판의 상측 또는 하측에 위치시키고 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 UV 조사공정은 상기 마스크를 합착 기판의 상측 및 하측에 이중으로 위치시키고 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
15. 제 12항에 있어서,

    상기 합착 기판의 씨일재 형성영역 이외의 영역을 마스크로 가리는 공정은 상기 합착 기판 및 마스크에 얼라인 마크를 형성하여 화상으로 합착기판과 마스크의 위치를 조절하면서 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 얼라인 마크를 상기 합착 기판의 상부기판 또는 하부기판에 형성한 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
17. 제 8항에 있어서,

    상기 상부기판 상에 칼럼 스페이서를 형성하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
18. 삭제

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