액정 적하 장치 및 이를 이용한 액정 적하 방법 document_id A220623017125

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 액정 적하 공정에서 발생하는 불량 저감 및 액정 사용량을 줄이도록 한 액정 적하 장치 및 이를 이용한 액정 적하 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 액정표시장치(liquid crystal display device)는 저전압 구동, 저소비 전력, 풀 칼라 구현, 경박 단소 등의 특징을 갖고 있으므로, 시계, 계산기, PC용 모니터, 노트북 등에서 TV, 항공용 모니터, 개인 휴대 단말기, 휴대 전화 등으로 그 용도가 다양해지고 있다. 이와 같은 액정표시소자는 화상을 표시하는 액정표시패널과 상기 액정표시패널을 구동하기 위한 회로부로 크게 구분된다. 상기 액정표시패널은 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판과 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 기판 및 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다. 상기 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제 1 기판에는, 일정 간격을 갖고 일 방향으로 배열되는 복수개의 게이트 라인과, 화소 영역을 정의하기 위하여 상기 각 게이트 라인에 수직한 방향으로 배열되는 복수개의 데이터 라인과, 상기 각 화소영역에 형성되어 화상을 표시하는 복수개의 화소 전극과, 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 부분의 화소 영역에 형성되어 상기 게이트 라인의 구동신호에 의해 온/오프되어 상기 데이터 라인의 화상 신호를 각 화소전극에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 구비된다. 또한, 상기 칼라필터 어레이가 형성된 제 2 기판에는, 상기 화소 영역을 제외한 부분에서는 빛을 차단하는 블랙 매트릭스층과, 상기 각 화소 영역에 상응하는 부분에 형성되어 색상을 구현하는 R, G, B 칼라 필터층과, 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 형성되는 공통전극이 구비된다. 물론 IPS(In Plane Switching) 모드의 액정표시소자에서는 공통전극이 제 1 기판에 형성되기도 한다. 상기에서 언급한 제 1, 제 2 기판이 일정 공간을 갖도록 합착되고 상기 제 1, 제 2 기판 사이에 액정층이 형성된다. 이때, 상기 액정층의 형성방법에 따라 액정 주입 방식과 액정 적하 방식으로 구분될 수 있으며, 상기 방식에 따라 액정표시패널의 공정에서도 다소 차이가 있다. 그러나 상기 액정 주입 방식에 있어서는, 두 기판 사이를 진공 상태로 유지하여 액정 주입구를 액정액에 담가 액정을 주입하므로 액정 주입에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하된다. 뿐만 아니라, 대면적의 액정표시패널을 제조할 경우, 액정 주입 방식으로 액정을 주입하면 액정표시패널 내에 액정이 완전히 주입되지 않아 불량의 원인이 된다. 따라서, 휴대폰 또는 PDA용 액정표시패널의 제작은 액정 주입 방식으로 대부분 생산되고 있으며, 대형 사이즈의 액정표시패널은 액정을 적하 방식으로 제작하고 있다. 이와 같은 액정 적하 방식을 이용한 종래의 액정표시장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래 기술에 의한 액정 적하 방식의 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제 1 기판에 박막트랜지스터 어레이(TFT-array)를 형성하고(21S), 제 2 기판에 컬러필터 어레이(C/F array)를 형성한다(25S). 그리고 상기 각 제 1, 제 2 기판에 액정을 배향하기 위한 배향막을 형성하고, 상기 배향막을 러빙한 후(22S, 26S), 상기 제 1, 제 2 기판을 각각 세정한다(23S, 27S). 이어, 상기 제 1 기판에 적당량의 액정을 적하한다(24S). 이때 상기 액정은 각 액정 패널 영역의 중앙 부분에 적하되며 씰재가 완전히 경화되어 셀갭을 유지할 때까지는 상기 액정이 씰재에 접촉되지 않도록 한다. 이어, 상기 제 2 기판의 각 액정 패널 영역의 가장자리에 씰재 및 Ag 도트를 디스펜싱 한다(28S). 이때 상기 씰재는 각 액정 패널 영역에 독립적으로 패터닝된다. 이어, 상기 액정이 적하된 제 1 기판에 스페이스를 산포한다(36S). 상기와 같이 형성된 제 1, 제 2 기판을 진공 합착 챔버(도면에는 도시되지 않음)내로 위치시킨 다음 상기 두 기판을 합착한다(29S). 즉, 씰재가 하 방향을 향하도록 상기 제 2 기판을 반전시켜 진공 합착기 챔버의 상부 스페이지에 위치시키고, 상기 액정이 적하된 제 1 기판을 진공 합착기 챔버의 하부 스테이지에 위치시킨다. 그리고 진공 합착기 챔버내를 진공 상태로 유지하여 제 1, 제 2 기판을 합착한다. 상기와 같이 합착된 제 1, 제 2 기판을 상기 진공 합착기 챔버로부터 UV 경화로(도면에는 도시되지 않음)로 로딩하여 UV 경화로에서 UV를 조사하여 상기 씰재를 경화한다(30S). 즉, 상기 씰재가 형성된 부분만 선택적으로 UV가 조사될 수 있도록 나머지 부분에는 차광막이 형성된 마스크(도시되지 않음)를 이용하여 상기 씰재에 UV를 조사하여 상기 씰재를 UV 경화시킨다. 그리고 상기 UV 경화된 기판을 열 경화로로 로딩하여 상기 씰재를 열 경화한다(31S). 이때, 상기 각 액정 패널에 적하된 액정이 퍼지기 시작한다. 상기와 같이 UV 및 열 경화 공정이 완료되면, 상기 제 1, 제 2 기판을 단위 액정 패널별로 컷팅하고(32S), 단위 액정 패널별로 연마 가공한 후(33S), 검사 공정을 거쳐 출하하게 된다(34S,35S). 이와 같은 액정 적하 방식에 의해 액정표시장치를 형성하게 되면, 액정을 주입하는데 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있으므로 생산성이 향상되고, 대형 사이즈일 경우 액정이 완전하게 주입되지 않아 불량이 발생됨을 방지할 수 있다. 도 2는 종래 기술에 의한 액정 적하 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 액정(10)이 충진된 액정용기(20)와, 상기 액정용기(20)의 하단부에 구성되어 상기 액정용기(20)에 충진된 액정이 적하되는 일체형 노즐(30)을 포함하여 구성되어 있다. 상기와 같이 구성된 종래의 액정 적하 장치는 상기 노즐(30)을 통해 액정용기(20)내에 충진된 액정(10)이 기판상에 적하(drop)하게 된다. 그런데 액정표시장치에서는 적정한 표시를 얻기 위해 액정의 양을 높은 정밀도로 적하시킬 필요가 있다. 도 3은 종래 기술에 의한 액정 적하 장치를 사용하여 기판에 액정을 적하했을 때 발생하는 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 종래 기술에 의한 액정 적하 장치의 노즐로부터 적하된 액정은 물성에 의해 표면 장력이 결정되어 있으므로 이러한 방식을 이용하여 액정의 크기를 바꾸는 것은 한계가 있다. 즉, 액정 적하 장치는 기판(40)에 노즐(30)을 이용하여 액정(10)을 한 드롭(약 4.0㎎)씩 도팅(dotting)을 실시하나 특정 모델(예를 들면 IPS 계열)에서는 도 3과 같이 액정 도팅 패턴 형태의 도팅 자국(A)에 의한 불량이 발생하고 있다. 상기 불량 수준은 수 시간 진행한 후에 양품화되는 경우가 대부분이나 생산량 증대에 에이징 카파(aging capa)가 따라가지 못하는 수준으로 인해 생산 손실이 심각하게 발생한다. 또한, 불량 수준이 심한 경우는 오버나이트 에이징(overnight aging) 실시한 후에도 양품화가 되지 못하게 된다.