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KR100566818B1 - 모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법 - Google Patents

모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법 Download PDF

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KR100566818B1
KR100566818B1 KR1020030087695A KR20030087695A KR100566818B1 KR 100566818 B1 KR100566818 B1 KR 100566818B1 KR 1020030087695 A KR1020030087695 A KR 1020030087695A KR 20030087695 A KR20030087695 A KR 20030087695A KR 100566818 B1 KR100566818 B1 KR 100566818B1
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crystal display
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김진하
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 색특성 및 휘도를 향상시킬 수 있는 모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이들이 매트릭스 형태로 배열된 모 기판에 있어서, 상기 블랙 매트리스와 동시에 형성됨과 아울러 상기 컬러필터 어레이들 사이의 더미영역에 위치하여 상기 컬러필터 형성시 이용되는 컬러수지의 이동을 차단하는 적어도 하나의 차단패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법{Mother Glass And Method of Fabricating Liquid Crystal Display Panel Using The Same}
도 1는 종래 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 컬러필터 어레이가 형성된 모 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 3c는 도 2 에 도시된 모기판에 컬러필터 어레이의 형성과정을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 종래의 모 기판이 카세트에 수납될 때 모 기판의 중앙부가 처짐에 다른 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 모기판을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 모기판의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 차단패턴에 균일하게 형성되는 컬러수지를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 모기판의 다른 형태를 나타내는 평면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 6에 도시된 모 기판을 이용하여 액정표시패널을 형성하는 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1,101:상부 모 기판 3:하부 모 기판
2:상부기판 4,104:블랙 매트릭스
10,110:공통전극 32:하부기판
6,106:컬러필터 12,42:배향막
38:게이트 전극 16:화소전극
50:보호막 68:소스전극
70:드레인 전극 195:차단패턴
본 발명은 액정표시패널에 관한 것으로, 특히 색특성 및 휘도를 향상시킬 수 있는 모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device ; LCD)는 비디오신호에 따라 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널에 비디오신호에 해당하는 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시장치는 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로들을 포함하게 된다.
도 1은 종래의 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 액정표시패널은 상부기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4), 컬러필터(6), 공통전극(10), 상부 배향막(12) 등으로 구성되는 컬러필터 어레이 기판과, 하부기판(32) 상에 형성된 TFT와, 화소전극(16) 및 하부 배향막(42) 등으로 구성되는 박막 트랜지스터 어레이 기판과, 컬러필터 어레이 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이의 내부공간에 주입되는 액정(도시되지 않음)을 구비한다.
컬러필터 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(4)는 하판의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부기판(2) 상에 형성되며, 컬러필터(6)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙 매트릭스(4)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(6)는 블랙 매트릭스(4)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙 매트릭스(4)에 걸쳐 형성된다. 이 컬러필터(6)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 공통전극(10)에는 액정구동시 기준이 되기 위한 공통전압이 공급된다. 스페이서(도시하지 않음)는 상판과 하판 사이의 셀 갭을 유지하는 역할을 한다.
박막 트랜지스터 어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인(도시하지 않음)과 함께 하부기판(32)위에 형성되는 게이트전극(38)과, 이 게이트전극(38)과 게이트 절연막(34)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(14,48)과, 반도체층(14,48)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(68,70)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(16)에 공급한다.
화소전극(16)은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막(50)을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극(70)과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막(12,42)은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이러한 구성을 갖는 액정표시패널은 도 2에 도시된 바와 같이 어레이 영역(P1)과 더미영역(P2)을 포함하는 대면적의 상부 모기판(1) 상의 어레이 영역(P1)에 다수의 컬러필터 어레이 기판(80)들이 형성되고, 별도의 하부 모기판(도시하지 않음)의 어레이 영역에 박막 트랜지스터 어레이 기판들이 형성된 후 상/하부 모기판이 합착된다. 이로써, 다수의 액정표시패널들을 동시에 형성함으로써 수율 향상을 도모하고 있다. 여기서, 상부 모기판(1)의 더미영역(P2)은 각각의 컬러필터 어레이 기판(80)들을 구분하기 위한 영역이다.
도 3a 내지 도 3c는 종래 상부 모기판에 다수의 컬러필터 어레이를 형성하는 공정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 상부 모기판(1)에 매트릭스 물질이 예를 들어, 크롬(Cr)이 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 블랙 매트릭스 물질이 패터닝됨으로써 도 3a에 도시된 바와 같이 상부 모기판(1)의 어레이 영역(P1)에 블랙 매트릭스(4)가 형성된다.
블랙 매트릭스(4)가 형성된 상부 모기판(1) 상에 적색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 적색수지가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 적색 컬러필터(R)가 형성된다. 적색 컬러필터(R)가 형성된 상부 모기판(1)상에 녹색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 녹색수지(G)가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 상부 모기판(1)상에 청색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 청색 컬러필터(B)가 형성된다. 이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이 어레이 영역(P1)에 적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된다.
적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된 상부 모기판(1)의 전면에 도 3c에 도시된 바와 같이 공통전극(10)이 형성된다. 여기서, IPS(In plan Switch)모드의 경우에는 적, 녹, 청색 컬러필터(6)가 형성된 상부 모기판(1) 상에 평탄화층이 형성된다,
이와 같이 다수의 컬러필터 어레이 기판(80)들이 형성된 상부 모기판(1)과 다수의 박막 트랜지스터 어레이 기판이 형성된 하부 모기판은 합착된 후 스트라이빙 공정이 실시됨으로써 다수의 액정표시패널이 형성된다.
한편, 이렇게 형성된 다수의 액정표시패널들의 컬러필터(6)의 두께의 차이로 인해 액정표시패널들 간에 색농도가 균일하지 못하는 등의 색특성과 휘도가 불균일해지는 문제가 발생된다.
이를 구체적으로 설명하면, 블랙 매트릭스(4)가 형성된 상부 모기판(1) 전면에 컬러수지 예들 들어, 적색수지가 스핀리스(Spinless) 코팅 방식에 의해 형성된다. 컬러수지가 형성된 모기판(1)은 마스크를 이용한 현상공정 등 후속 공정을 수행하기 위해 도 4a에 도시된 바와 같이 이송 카세트(77)에 수납된 상태에서 이송된다. 여기서, 상부 모기판(1)이 카세트(77)에 수납된 경우 도 4b에 도시된 바와 같 이 상부 모기판(1)의 중앙 부분의 처짐이 발생하게 된다. 이와 같이, 상부 모기판(1)의 중앙부가 처지게 됨으로써 상부 모기판(1)의 가장자리에 위치하는 컬러수지의 일부가 중앙부로 흘러내려와 상부 모기판(1)의 중앙부는 가장자리에 비해 상대적으로 두꺼운 두께(d1)를 갖는 컬러수지가 형성된다. 이렇게, 불균일한 두께를 갖는 수지가 현상 공정 등에 의해 패터닝됨으로써 상부 모기판(1)의 중앙부에 형성된 컬러필터(6)가 가장자리에 형성된 컬러필터(6)에 비해 상대적으로 두껍게 형성된다. 이 결과, 스크라이빙 공정을 거쳐 형성된 각각의 액정표시패널 간의 색농도가 균일하지 못하게 되고 심지어 각각의 액정표시패널 내에서의 색농도 또한 균일하지 못하게 된다. 즉, 컬러필터(6)의 두께가 불균일하게 됨으로써 광원에서 출사된 광의 투과율이 달라지게 되어 액정표시패널 간의 구현되는 화상의 색농도가 균일하지 못하게 되는 등 색특성이 저하됨과 아울러 불균일한 투과율에 의해 휘도가 불균일해지는 문제가 발생된다. 특히, IPS(In plan Switch)모드의 경우에는 컬러필터(6) 상에 형성된 평탄화층의 균일성에 영향을 줌으로써 더욱 휘도가 불균일해지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 색특성 및 휘도를 향상시킬 수 있는 모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이들이 매트릭스 형태로 배열된 모 기판에 있어서, 상기 블랙 매트리스와 동시에 형성됨과 아울러 상기 컬러필터 어레이들 사이의 더미영역에 위치하여 상기 컬러필터 형성시 이용되는 컬러수지의 이동을 차단하는 적어도 하나의 차단패턴을 구비한다.
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상기 차단패턴은 대략 1.0~1.5㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 차단패턴은 대략 40~70㎛ 사이의 선폭을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액정표시패널의 제조방법은 모 기판의 어레이 영역에 블랙 매트릭스를 형성함과 동시에 상기 어레이 영역 사이의 더미영역에 수지의 이동을 차단하는 적어도 하나의 차단패턴을 형성하는 단계와; 상기 블랙 매트릭스가 형성된 어레이 영역에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차단패턴은 대략 1.0~1.5㎛ 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 차단패턴은 대략 40~70㎛ 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모 기판과 대향함과 아울러 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제2 모 기판을 마련하는 단계와; 상기 모 기판과 상기 제2 모기판을 합착하는 단계와; 상기 합착된 모 기판 및 제2 모 기판을 절단하여 다수의 액정표시패널을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모 기판을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 상부 모기판의 일부를 구체적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 상부 모기판(101)은 어레이 영역(P1)과 더미영역(P2)으로 구분된다. 어레이 영역(P1)에는 순차적으로 블랙 매트릭스(104), 컬러필터(106), 공통전극(110), 상부 배향막(112) 등으로 구성되는 컬러필터 어레이가 형성되고, 더미영역(P2)에는 차단패턴(195)이 형성된다.
하부 모기판(도시하지 않음)에는 TFT와, 화소전극 및 하부 배향막 등으로 구성되는 박막 트랜지스터 어레이가 형성된다.
상부 모기판(101)의 블랙 매트릭스(104)는 하부 모 기판의 TFT 영역과 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부 모기판(101)의 어레이 영역(P1) 상에 형성되며, 컬러필터(106)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙 매트릭스(104)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 컬러필터(106)는 블랙 매트릭스(104)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙 매트릭스(104)에 걸쳐 형성된다. 이 컬러필터(106)는 R,G,B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 공통전극(110)에는 액정구동시 기준이 되기 위한 공통전압이 공급된다.
차단패턴(195)은 상부 모기판(101)의 더미영역(P2) 즉, 컬러필터 어레이가 형성된 어레이 영역(P1)을 구분하기 위한 영역에 블랙 매트릭스(104)와 동일물질로 형성되며, 컬러필터(106) 형성시 모기판(101)의 중앙부로 컬러수지가 흘러내려가는 것을 차단하는 역할을 한다. 이에 따라, 종래의 스크라이빙 공정 후 분리된 다수의 액정표시패널들 간의 발생되는 색농도 불균일 등의 색특성 저하 및 휘도 불균일 등이 방지된다.
이를 구체적으로 설명하면, 블랙 매트릭스(104)가 형성된 상부 모기판(101) 전면에 컬러수지 예들 들어, 적색(R)수지가 스핀리스(Spinless) 코팅 방식에 의해 형성된 후 이송 카세트(77)에 수납되는 경우 모기판(101)의 중앙 부분의 처짐이 발생하게 된다. 여기서, 차단패턴(195)은 모기판(101)의 가장자리에 위치하는 컬러수지의 일부가 중앙부로 흘러내려오는 것을 차단하는 역활을 하게 된다. 즉, 컬러수지가 중력을 받아 쳐진 상부 모기판(101)의 중앙부로 흘러가는 경로에 차단패턴(195)이 형성됨으로써 컬러수지의 이동이 용이하지 않게 되어 상부 모 기판(101)의 중앙부로 컬러수지가 집중됨이 방지된다.
이에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 상부 모 기판(101)의 중앙부에 위치하는 컬러수지의 두께(d1)와 가장자리에 위치하는 컬러수지의 두께(d2)가 거의 동일하게 된다. 이로써, 컬러필터(6)의 두께가 균일하게 됨으로써 광원에서 출사된 광의 투과율이 일정하게 되어 색농도가 균일해 지는 등 색특성이 향상됨과 아울러 휘도가 균일해지게 된다. 또한, IPS(In plan Switch)모드의 경우에는 컬러필터(6) 상에 형성된 평탄화층의 균일성 또한 향상됨으로써 휘도가 균일해진다. 여기서, 차단패턴(195)의 두께는 1.0~1.5㎛ 정도이고, 선폭은 40~70㎛정도이다. 한편, 차단 패턴(195)은 도 8에 도시된 바와 같이 컬러필터 어레이 사이에 다수가 형성될 수 도 있다.
하부 모기판(도시하지 않음) 상에는 게이트라인과 함께 형성되는 게이트전극과, 이 게이트전극과 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩되는 반도체층과, 반도체층을 사이에 두고 데이터라인과 함께 형성되는 소스/드레인전극을 포함하는 TFT가 형성된다. 이러한 TFT는 게이트라인으로 부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극에 공급한다.
화소전극은 광투과율이 높은 투명전도성 물질로 보호막을 사이에 두고 TFT의 드레인 전극과 접촉된다. 액정배향을 위한 상/하부 배향막은 폴리이미드 등과 같은 배향물질을 도포한 후 러빙공정을 수행함으로써 형성된다.
이러한 상부 모기판(101) 및 하부 모기판이 합착된 후 스크라이빙 공정에 의해 절단됨으로써 다수의 액정표시패널이 형성된다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 상부 모 기판 상에 컬러필터 어레이를 형성하는 공정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 상부 모기판(101)에 매트릭스 물질이 예를 들어, 크롬(Cr)이 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정에 의해 블랙 매트릭스 물질이 패터닝됨으로써 도 9a에 도시된 바와 같이 상부 모기판(101)의 어레이 영역(P1)에 블랙 매트릭스(104)가 형성되고, 더미영역(P2)에는 차단패턴(195)이 형성된다. 여기서, 차단패턴(195)의 두께는 1.0~1.5㎛ 정도이고, 선폭은 40~70㎛정도이다. 또한, 차단패턴(195)은 컬러필터 어레이 사이에 다수개가 형성될 수 도 있다.
블랙 매트릭스(104)가 형성된 모기판(101) 상에 적색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 적색수지가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 적색 컬러필터(R)가 형성된다. 적색 컬러필터(R)가 형성된 모기판(101)상에 녹색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 녹색수지(G)가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 녹색 컬러필터(G)가 형성된다. 녹색 컬러필터(G)가 형성된 모기판(101)상에 청색수지가 증착된 후 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 청색수지가 패터닝됨으로써 어레이 영역(P1)에 청색 컬러필터(B)가 형성된다. 이에 따라, 도 9b에 도시된 바와 같이 어레이 영역(P1)에 적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된다.
적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된 모기판(101)의 전면이 도 9c에 도시된 바와 같이 공통전극(110)과 상부배향막(112)이 형성된다. 여기서, IPS(In plan Switch)모드의 경우에는 적, 녹, 청색 컬러필터(106)가 형성된 모기판(101) 상에 평탄화층이 형성된다.
이와 같이, 컬러필터 어레이가 형성된 상부 모 기판(101)은 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 별도의 하부 모기판과 합착된 후 스크라이빙 공정을 거쳐 다수의 액정표시패널이 형성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모 기판 및 이를 이용한 액정표시패널의 제조방법은 상부 모기판(101)의 더미영역(P2)에 차단패턴(195)이 형성된다. 이러한, 차단패턴(195)은 상부 모기판(101)의 가장자리에 위치하는 컬러수지의 일부가 중앙부로 흘러 내려오는 것을 차단하는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 컬러필터(6)의 두께가 균일하게 됨으로써 광원에서 출사된 광의 투과율이 일정하게 되어 색농도가 균일해 지는 등 색특성이 향상됨과 아울러 휘도가 균일해지게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시패널 및 그 제조방법은 상부 모기판의 더미영역에 컬러필터 형성시 모기판의 중앙부로 컬러수지가 흘러내려가는 것을 차단하는 차단패턴이 형성된다. 이에 따라, 스크라이빙 공정 후 분리된 다수의 액정표시패널의 컬러필터 두께가 균일하게 됨으로써 광원에서 출사된 광의 투과율이 일정하게 된다. 이 결과, 색농도가 균일해 지는 등 색특성이 향상됨과 아울러 휘도가 균일해진다.
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.

Claims (9)

  1. 블랙 매트릭스 및 컬러필터를 포함하는 컬러필터 어레이들이 매트릭스 형태로 배열된 모 기판에 있어서,
    상기 블랙 매트리스와 동시에 형성됨과 아울러 상기 컬러필터 어레이들 사이의 더미영역에 위치하여 상기 컬러필터 형성시 이용되는 컬러수지의 이동을 차단하는 적어도 하나의 차단패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 모 기판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단패턴은 1.0~1.5㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 모 기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차단패턴은 40~70㎛ 사이의 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 모 기판.
  6. 모 기판의 어레이 영역에 블랙 매트릭스를 형성함과 동시에 상기 어레이 영역 사이의 더미영역에 위치하여 컬러수지의 이동을 차단하는 적어도 하나의 차단패턴을 형성하는 단계와;
    상기 블랙 매트릭스가 형성된 어레이 영역에 상기 컬러수지를 도포하고 상기 컬러수지를 패티닝하여 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차단패턴은 1.0~1.5㎛ 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 차단패턴은 40~70㎛ 사이의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 모 기판과 대향함과 아울러 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 제2 모 기판을 마련하는 단계와;
    상기 모 기판과 상기 제2 모기판을 합착하는 단계와;
    상기 합착된 모 기판 및 제2 모 기판을 절단하여 다수의 액정표시패널을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시패널의 제조방법.
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