KR101702074B1

KR101702074B1 - 액정패널의 제조방법

Info

Publication number: KR101702074B1
Application number: KR1020100111102A
Authority: KR
Inventors: 이휘득; 이경하
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2017-02-03
Also published as: KR20120049708A

Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정패널의 화상이 표시되지 않는 비표시영역을 줄일 수 있어 네로우베젤을 가진 액정표시장치에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 어레이기판의 게이트 및 데이터패드단자전극이 형성된 비표시영역에 보호금속층을 더욱 형성하고, 컬러필터기판을 레이저를 이용하여 완전히 절단되도록 하는 것이다.
이를 통해, 컬러필터기판으로 조사되는 레이저에 의해 어레이기판의 게이트 및 데이터패드단자전극이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 브레이크 공정을 삭제할 수 있어, 기판의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 액정표시장치의 베젤영역이 넓어지는 것을 방지할 수 있으며, 커팅버로 인하여 회로보드 간을 연결하는 신호전달 연결 부재인 케이블이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 액정패널의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

액정패널의 제조방법{Method for fabricating liquid crystal panel}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정패널의 화상이 표시되지 않는 비표시영역을 줄일 수 있어 네로우베젤을 갖는 액정표시장치에 관한 것이다.

최근 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 좋고, 기술집약적이며, 부가가치가 높은 첨단 디스플레이 소자로서 각광받고 있다

이러한 액정표시장치는 일측에 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 상기 전극이 마주 대하도록 배치하고, 상기 두 기판의 전극 사이에 액정을 주입한 후, 상기 각 기판에 형성된 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직이게 함으로써, 상기 액정의 위치 변화에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 평면도이다.

도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T)가 형성된 어레이기판(11)과 컬러필터(미도시)가 형성된 컬러필터기판(12)이 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 마주하며 대향하고 있으며, 어레이기판(11)과 컬러필터기판(12)은 서로 이격되어 이의 가장자리부를 실패턴(seal pattern : 20)을 통해 봉지되어 합착된다.

어레이기판에는 화상을 표시하는 표시영역(AA)과 비표시영역(NA)이 정의되는데, 능동행렬 방식이라는 전제 하에 통상 하부기판이라 불리는 어레이기판(11)의 표시영역(AA) 내면에는 다수의 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하여 화소(pixel : P)가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : T)가 구비되어 각 화소(P)에 형성된 투명 화소전극(미도시)과 일대일 대응 연결되어 있다.

이때, 게이트 및 데이터배선(GL, DL)이 배치된 어레이기판(11) 일측의 비표시영역(NA)에는 게이트 및 데이터배선(GL, DL)과 각각 연결되는 게이트 및 데이터패드전극(미도시)이 형성된 패드부(DPA, GPA)가 형성되어, 게이트 및 데이터배선(GL, DL)을 외부 구동회로 기판(printed circuit board : 미도시)과 연결시킨다.

그리고 상부기판이라 불리는 컬러필터기판(12) 내면으로는 각 화소(P)에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter : 미도시) 및 이들 각각을 두르며 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL) 그리고 박막트랜지스터(T) 등과 대응되는 위치에 블랙매트릭스(black matrix : 미도시)가 구비된다.

즉, 블랙매트릭스(미도시)는 표시영역(AA) 내에서 각 화소(P)들을 분리하도록 형성되며, 또한 비표시영역(NA)인 표시영역(AA)의 가장자리에서 표시영역(AA)을 포획하는 형태로 구성된다.

그리고 컬러필터기판(12)에는 컬러필터(미도시) 및 블랙매트릭스(미도시)을 덮는 투명 공통전극(미도시)이 마련되어 있다.

여기서, 어레이기판(11)과 컬러필터기판(12)의 합착은 기판(11, 12)들 중 어느 하나의 가장자리에 UV경화성 또는 열경화성 실런트를 도포한 상태로 기판(11, 12)들 간을 압착시키고, 실런트에 적정파장을 갖는 UV광 또는 적정온도를 적정시간 동안 조사함으로써 경화시켜 실패턴(20)을 형성함으로써 합착된다.

이러한, 실패턴(20)은 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)에 형성되어, 봉지제로서의 역할을 하게 된다.

한편, 이러한 액정표시장치는 공정단축 내지는 수율향상의 효과를 위하여 복수의 셀 영역이 포지션(position) 별로 구분된 제 1 및 제 2 대면적 기판(bare or mother glass)을 대상으로 진행된다.

이때, 제 1 또는 제 2 대면적 기판 중 어느 하나의 셀 영역에 각각 합착을 위한 실패턴(20)을 형성한 다음 액정층(미도시)을 사이에 두고 양 기판을 대면 합착시킨 후 각각의 셀 영역 별로 절단해서 복수의 액정패널(10)을 얻는다.

이중 특히 셀 공정의 절단공정은 레이저를 이용하여 셀 영역별로 스크라이빙해서 선 모양의 흠집을 내는 스크라이빙공정 후, 브레이크바(break bar)를 이용하여 충격을 주어 실질적으로 기판을 절단하는 브레이크공정을 통해 이루어진다.

이때, 스크라이빙공정에서 레이저에 의해 형성되는 선 모양의 흠집은 약 300 ~ 400㎛의 폭으로 형성되며, 이에 기판의 절단면에는 흠집 폭에 대응하는 커팅버(cutting burr)가 형성된다.

따라서, 커팅버로 인해 비표시영역(NA)이 더욱 넓어지기 때문에, 최근 요구되고 있는 네로우베젤(narrow bezel)을 갖는 액정표시장치를 구현할 수 없는 문제점을 야기하게 된다.

또한, 커팅버는 액정표시장치에 구동신호 등을 인가하는 케이블(미도시)을 손상시키게 되고, 이를 통해 케이블(미도시)이 단선되거나 피복이 벗겨져 전선이 외부로 노출되는 등의 치명적인 문제점을 일으킨다.

이로 인하여, 액정패널(10)의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부(미도시)의 손상을 가져오게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 네로우 베젤을 갖는 액정표시장치를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.

또한, 액정표시장치의 절단공정시 패드부가 손상되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 하며, 커팅버가 발생되는 것을 방지하여, 회로보드 간을 연결하는 신호 전달 연결 부재인 케이블이 손상되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 3 목적으로 한다.

이로 인하여, 액정패널의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부가 손상되는 것을 방지하고자 하는 것을 제 4 목적으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 표시영역과 비표시영역이 정의된 제 1 및 제 2 기판을 제공하는 단계와; 상기 제 1 기판의 상기 비표시영역에 보호금속층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나의 상기 비표시영역에 실런트를 도포하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계와; 상기 실런트를 경화시켜 실패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 2 기판의 상부로부터 상기 실패턴의 외측으로 레이저를 조사하여, 상기 제 2 기판을 절단하는 단계와; 상기 보호금속층을 제거하는 단계를 포함하는 액정패널의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 비표시영역에는 게이트 및 데이터패드전극과 게이트 및 데이터링크배선 그리고 게이트 및 데이터패드전극단자가 형성되며, 상기 보호금속층은 반사율이 90% 이상인, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 금(Au) 중 선택된 하나로 이루어진다.

그리고, 상기 보호금속층은 식각액에 디핑하거나, 식각액을 스프레이 하여 제거하며, 상기 식각액은 상기 게이트 및 데이터패드단자전극과 반응하지 않는 물질로 이루어진다.

또한, 상기 제 1 기판은 게이트 및 데이터배선과 상기 게이트 및 데이터배선의 교차부에 박막트랜지스터가 위치하는 어레이기판이며, 상기 제 2 기판은 상기 표시영역에 컬러필터와 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터기판이며, 상기 제 2 기판을 절단하는 단계에서, 상기 제 1 기판의 하부로부터 상기 비표시영역의 외측으로 레이저를 조사하여, 상기 제 1 기판을 절단한다.

그리고, 상기 제 1및 제 2 기판은 각각 상기 실패턴을 포함하여 액정패널이 되는 다수의 단위 셀로 형성된다.

위에 상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 어레이기판의 게이트 및 데이터패드단자전극이 형성된 비표시영역에 보호금속층을 더욱 형성하고, 컬러필터기판을 레이저를 이용하여 완전히 절단되도록 함으로써, 이를 통해, 컬러필터기판으로 조사되는 레이저에 의해 어레이기판의 게이트 및 데이터패드단자전극이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 브레이크 공정을 삭제할 수 있어, 기판의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 액정표시장치의 베젤영역이 넓어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 커팅버로 인하여 회로보드 간을 연결하는 신호전달 연결 부재인 케이블이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이를 통해, 액정패널의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 개략적인 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도.
도 3은 도 2의 제 2 단계가 진행된 후의 어레이기판의 일부를 간략히 도시한 평면도.
도 4a ~ 4e는 도 2의 TFT-LCD 셀 공정의 제 8 단계에서부터 제 9 단계까지의 공정 흐름에 따라 도시한 도 3의 절단선 Ⅰ-Ⅰ'와 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 액정셀의 일부를 개략적으로 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 제조공정을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

액정표시장치는 먼저, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)을 진행하는데, 이러한 셀 공정(St10)을 통해 액정셀을 형성한다.

이에 대해 좀더 자세히 살펴보면, TFT-LCD 셀 공정(St10)은 크게 컬러필터기판과 어레이기판 형성(St11), 보호금속층 형성(St12), 배향막 형성(St13), 실런트 도포 및 스페이서 형성(St14), 액정적하(St15), 합착(St16), 실런트 경화(St17), 절단(St18), 보호금속층 제거(St19) 그리고, 검사공정(St20)으로 이루어진다.

이에, TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 1 단계(St11)는, 컬러필터기판인 상부기판과 어레이기판인 하부기판을 각각 형성한 후, 배향막을 도포하기 전에 기판 상에 존재할 수 있는 이물질을 제거하기 위한 과정으로 초기세정하는 단계이다.

이때, 어레이기판의 표시영역 내면에는 다수의 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 화소가 정의되고, 각각의 교차점마다 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)가 구비되어 각 화소에 형성된 투명 화소전극과 일대일 대응 연결된다.

그리고 컬러필터기판 내면으로는 각 화소에 대응되는 일례로 적(R), 녹(G), 청(B) 컬러의 컬러필터(color filter) 및 이들 각각을 두르며 게이트배선과 데이터배선 그리고 박막트랜지스터 등의 비표시요소를 가리는 제 1 블랙매트릭스(black matrix)가 구비되고, 이들을 덮는 투명 공통전극이 구비된다.

이때, 어레이기판은 컬러필터기판에 비해 보다 큰 면적을 갖도록 형성되는데, 컬러필터기판에 비해 크게 형성되는 영역에는 게이트 및 데이터배선과 각각 연결되는 게이트 및 데이터패드전극이 형성된 패드부가 형성된다.

게이트 및 데이터패드전극은 각각 게이트배선 및 데이터배선과 링크배선을 통해 서로 연결되며, 게이트 및 데이터패드전극은 외부의 환경에 의한 영향을 최소화하고 외부의 신호배선과 각 패드와의 접착불량을 방지하기 위해 별도의 게이트 및 데이터패드단자전극이 형성된다.

다음으로 제 2 단계(St12)는, 본 발명의 액정표시장치는 컬러필터기판에 비해 큰 면적으로 형성되는 어레이기판의 비표시영역에 형성된 게이트 및 데이터패드단자전극과 링크배선 상부에 보호금속층을 형성하는 것이다.

보호금속층은 반사율이 높은(90% 이상) 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 일예로 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 금(Au) 등을 사용할 수 있다.

보호금속층은 컬러필터기판을 절단하는 과정에서 레이저에 의해 게이트 및 데이터패드단자전극과 링크배선이 손상되는 것을 방지하는 역할로서 사용된다.

이에 대해 차후 좀더 자세히 살펴보도록 하겠다.

제 3 단계(St13)는, 컬러필터기판과 어레이기판 상에 배향막을 형성하는 단계이며, 제 4 단계(St14)는, 컬러필터기판과 어레이기판 사이에 개재될 액정이 새지 않도록 실런트를 도포하고, 컬러필터기판과 어레이기판 사이의 갭을 정밀하고 균일하게 유지하기 위해 일정한 크기의 스페이서를 산포하는 공정이다.

여기서, 실런트는 컬러필터기판과 어레이기판 중 어느 하나의 가장자리에 둘러 도포하는데, 이러한 실런트는 표시영역의 가장자리를 두르는 비표시영역에 형성된다.

TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 5 단계(St15)는, 양 기판 중 선택된 한 기판 상에 액정을 적하하는 단계이며, 제 6 단계(St16)는, 컬러필터기판과 어레이기판의 합착공정 단계이며 이후, 실런트를 경화시키는 제 7 단계(St17)를 진행한다.

이로써, 원판 액정셀을 완성하게 된다.

다음으로, TFT-LCD 셀 공정(St10)의 실런트 경화 공정(St17) 이후에는 원판 액정셀을 셀 단위로 절단하는 제 8 단계(St18)를 진행한다.

여기서, 본 발명의 액정표시장치는 원판 액정셀의 절단 공정을 레이저를 이용하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

특히, 본 발명의 액정표시장치는 별도의 브레이크(break) 공정 없이 레이저를 이용하여 한번에 각 어레이기판 및 컬러필터기판을 절단하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 기판의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있어, 액정표시장치의 베젤영역이 넓어지는 것을 방지할 수 있으며, 커팅버로 인하여 회로보드 간을 연결하는 신호전달 연결 부재인 케이블이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 액정패널의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 제 9 단계(St19)는 실패턴의 외부로 노출되는 게이트 및 데이터패드단자전극 상부의 보호금속층을 제거하는 공정이다.

이때, 보호금속층은 보호금속층과 반응하는 식각액이 담긴 수조에 노출된 보호금속층 일부를 담그는 디핑(dipping)을 실시하거나, 또는 노출된 보호금속층 표면에 식각액을 스프레이 하는 등의 식각 공정을 진행함으로써, 제거하게 된다.

이때, 식각액은 보호금속층 하부에 형성되어 있는 게이트 및 데이터패드단자전극과는 반응하지 않는 식각액을 사용하는 것이 바람직하다.

마지막으로 TFT-LCD 셀 공정(St10)의 제 10 단계(St20)는 단위 액정셀의 검사 공정이다. 검사 공정을 거쳐 양질의 단위 액정셀을 선별하게 된다.

이로써, TFT-LCD 셀(cell) 공정(St10)이 완료되며, 단위 액정셀을 완성하게 된다.

다음으로, 완성된 단위 액정셀의 어레이기판 및 컬러필터기판의 각 외측으로 편광판을 부착하는 편광판 부착공정(St20)을 진행하는데, 편광판은 단위 액정셀을 중심으로 양면에서 광원을 직선광으로 바꿔주는 역할을 한다.

그리고, 다음으로 구동회로 부착공정(St30)을 진행하는데, 구동회로는 단위 액정셀의 어레이기판과 전기적 신호를 연결하는 구동회로를 테이프 캐리어 패키지(Tape carrier package : TCP) 상에 직접 실장하는 TAB방식으로, 단위 액정셀에 부착한다.

이로써, 실제 구동 가능한 액정패널을 완성하게 된다.

이 같은 구동회로는 액정패널의 게이트배선으로 박막트랜지스터의 온/오프(on/off) 신호를 스캔 전달하는 게이트구동회로 그리고 데이터배선으로 프레임별 화상신호를 전달하는 데이터구동회로로 구분되어 액정패널의 서로 인접한 두 가장자리로 위치될 수 있다.

이에 상술한 구조의 액정패널은 스캔 전달되는 게이트구동회로의 온/오프(on/off) 신호에 의해 각 게이트배선 별로 선택된 박막트랜지스터가 온(on) 되면 데이터구동회로의 신호전압이 데이터배선을 통해서 해당 화소전극으로 전달되고, 이에 따른 화소전극과 공통전극 사이의 전기장에 의해 액정분자의 배열방향이 변화되어 투과율 차이를 나타낸다.

다음은 셀 테스트 공정(St40)으로, 셀 테스트 공정은 구동회로까지 부착된 하나의 액정패널이 완성되면 이를 완전히 구동하여 디스플레이 가능한지를 검사한다.

이러한 검사 공정을 거쳐 양질의 액정패널을 선별하게 된다.

다음은 백라이트 유닛 조립 및 케이스 조립공정(St50)으로, 백라이트 유닛 조립공정은 액정패널 하면에 광원과, 광원을 가이드 하는 광원가이드와, 광원으로부터 입사된 빛을 액정패널 방향으로 진행하게 하는 도광판 및 다수의 광학시트를 포함한다.

또는, 이상의 설명에 있어서 도광판을 사용하는 에지(edge)형 방식에 대해 설명하였지만, 도광판을 생략한 상태로 다수개의 광원을 액정패널 하부에 나란하게 배열하는 직하(direct)형도 가능하다.

이때, 광원으로는 음극전극형광램프(cold cathode fluorescent lamp)나 외부전극형광램프(external electrode fluorescent lamp)와 같은 형광램프가 이용될 수 있다. 또는, 이러한 형광램프 이외에 발광다이오드 램프(light emitting diode lamp)를 광원으로 이용할 수도 있다.

백라이트 유닛 조립공정 후 케이스 조립을 한다. 케이스 조립은 탑커버과 서포트메인 그리고 커버버툼을 통해 모듈화 되는데, 탑커버는 액정패널의 상면 및 측면 가장자리를 덮도록 단면이“ㄱ”형태로 절곡된 사각테 형상으로, 탑커버의 전면을 개구하여 액정패널에서 구현되는 화상을 표시하도록 구성한다.

또한, 액정패널 및 백라이트 유닛이 안착하여 액정표시장치모듈 전체 기구물 조립에 기초가 되는 커버버툼은 사각모양의 하나의 판 형상으로 이의 네 가장자리를 소정높이 수직 절곡하여 구성한다.

또한, 이러한 커버버툼 상에 안착되며 액정패널 및 백라이트 유닛의 가장자리를 두르는 서포트메인이 탑커버 및 커버버툼과 조립 체결되어 액정표시장치모듈을 완성한다.

한편, 본 발명의 액정표시장치는 TFT-LCD 셀 공정(St10)에서 컬러필터기판에 비해 큰 면적으로 형성되는 어레이기판의 비표시영역에 형성된 게이트 및 데이터패드전극과 링크배선 상부에 보호금속층을 더욱 형성함으로써(St12), 컬러필터기판을 절단하는 과정에서, 브레이크 공정 없이 레이저를 이용하여 기판을 한번에 절단할 수 있어, 컬러필터기판의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 액정표시장치의 베젤영역이 넓어지는 것을 방지할 수 있으며, 커팅버로 인하여 회로보드 간을 연결하는 신호전달 연결 부재인 케이블이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 도 2의 제 2 단계가 진행된 후의 어레이기판의 일부를 간략히 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 어레이기판(101) 상에는 화상을 표시하는 표시영역(AA)에 있어서는 제 1 방향으로 연장하여 다수의 게이트배선(GL)이 형성되어 있으며, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 연장하여 게이트배선(GL)과 더불어 화소(P)를 정의하는 데이터배선(DL)이 형성되어 있다.

그리고, 각 화소(P)에는 게이트배선(GL)과 데이터배선(DL)이 교차하는 부분에 이들 두 배선과 연결되는 스위칭소자인 구동 박막트랜지스터(T)가 각각 형성되어 있다.

그리고, 표시영역(AA)의 외측의 비표시영역(NA)에는 다수의 게이트배선(GL)의 일끝단에 구성된 다수의 게이트패드전극(124)의 게이트패드부(GPA)에 형성되어 있고, 게이트패드부(GPA)와 평행하지 않은 기판(101)의 타측인 데이터패드부(DPA)에는 다수의 데이터배선(DL)의 끝단에 연결된 다수의 데이터패드전극(125)이 형성되어 있다.

게이트 및 데이터패드전극(124, 125)은 각각 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)을 통해 게이트배선(GL) 및 데이터배선(DL)과 전기적으로 연결된다.

이때, 게이트 및 데이터패드전극(124, 125)은 외부의 환경에 의한 영향을 최소화하고 외부의 신호배선(미도시)과 각 패드전극(124, 125)과의 접착불량을 방지하기 위해 별도의 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)이 형성된다.

그리고, 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)에는 컬러필터기판(미도시)과의 합착을 위한 실패턴(120)이 형성되어 있다.

이때, 실패턴(120)은 컬러필터기판(미도시)에 형성될 수도 있으며, 이 경우도 합착시에는 도면에 표시한 바와 같이 어레이기판(101)과 접촉하게 되므로 어레이기판(101)에 형성한 것처럼 도면에 나타낸 것이다.

이때, 어레이기판(101)의 실패턴(120)의 외측으로는 컬러필터기판(미도시)에 비해 더욱 크게 형성되는 영역으로, 실패턴(120)의 외측 가장자리를 둘러서는 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)과 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129) 상부로 보호금속층(200)이 형성된다.

보호금속층(200)은 TFT-LCD 셀 공정(St10)의 셀 절단 공정(St18)시, 레이저에 의해 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)과 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 보호금속층(200)은 셀 절단 공정 이후 제거된다.

도 4a ~ 4e는 도 2의 TFT-LCD 셀 공정의 제 8 단계에서부터 제 9 단계까지의 공정 흐름에 따라 도시한 도 3의 절단선 Ⅰ-Ⅰ'와 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 자른 액정셀의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

설명에 앞서, 이러한 액정셀은 화상이 표시되는 표시영역(AA)과 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)으로 나뉜다.

도 4a는 도 2의 제 7 단계가 진행된 후의 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102)의 일부로써, 도시한 바와 같이, 어레이기판(101) 상의 표시영역(AA)의 내면으로는 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)이 교차하여 화소(P)가 정의되는데, 이들 각 화소(P)에는 화소전극(123)이 형성된다.

또한 이들 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)의 교차지점에는 게이트전극(111), 게이트절연막(113), 반도체층(115), 소스 및 드레인전극(117, 119), 보호층(121)으로 이루어진 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 구비되어 있다.

이때, 반도체층(115)은 순수 비정질 실리콘의 액티브층(115a)과 불순물을 포함하는 비정질 실리콘의 오믹콘택층(115b)으로 구성되며, 이때, 박막트랜지스터(T)는 도면에서는 순수 및 불순물의 비정질질실리콘(115a, 115b)으로 이루어진 보텀 케이트(bottom gate) 타입을 예로써 보이고 있으며, 이의 변형예로써 폴리실리콘 반도체층을 포함하여 탑 게이트(top gate) 타입으로 형성될 수도 있다.

그리고, 컬러필터기판(102)에 비해 큰 면적으로 형성되는 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)에는 게이트 및 데이터배선(미도시)과 연결되는 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)과 게이트 및 데이터패드전극(124, 125) 그리고 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)이 구비되는 게이트 및 데이터패드부(GPA, DPA)가 구비된다.

이때, 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)의 게이트 및 데이터패드부(GPA, DPA)에는, 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)과 게이트 및 데이터전극단자(128, 129)를 완전히 감싸도록 보호금속층(200)이 형성되어 있다.

이러한 어레이기판(101)과 마주보는 컬러필터기판(102)의 내면으로는 박막트랜지스터(T) 및 게이트배선(미도시)과 데이터배선(미도시)을 비롯하여 화소전극(123)의 가장자리와 같이 액정구동과 무관한 비표시영역을 가리면서 화소전극(123) 만을 노출시키도록 화소(P)를 두르는 격자 형상의 블랙매트릭스(131)가 구성된다.

블랙매트릭스(131)의 격자 내부에서 각 화소(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열되는 일례로 R(red), G(green), B(blue) 컬러필터(133) 그리고 이들 블랙매트릭스(131)와 컬러필터(133)를 덮으며 공통전극(135)이 구비되어 있다.

이때, 액정층(150)과 화소전극(123) 그리고 공통전극(135) 사이로는 각각 액정을 향하는 표면이 각각 소정 방향으로 러빙(rubbing)된 제 1 및 제 2 배향막(미도시)이 개재되어 액정분자의 초기배열상태와 배향 방향을 균일하게 정렬한다.

그리고, 어레이기판(101)과 컬러필터기판(102)의 가장자리로는 실런트가 도포되어 액정층(150)의 누설을 방지하는데, 실런트란 에폭시수지와 경화촉진제 등이 혼합된 고분자 혼합물로서, 가열 내지는 UV광 조사에 의해 경화되어 두 기판(101, 102)의 합착 상태를 유지시키는 접착제 역할의 실패턴(120)을 이루게 된다.

실패턴(120)은 액정층(150)의 두께로 정의되는 양 기판(101, 102) 사이의 셀 갭을 균일하게 제어하는 간극제 역할 또한 하게 된다.

즉, 실런트는 표시영역(AA)의 가장자리를 두르는 비표시영역(NA)에 형성되어, 액정셀의 봉지제로서의 역할을 하게 된다.

다음으로, 도 2의 제 8 단계의 기판(101, 102)을 셀 단위로 절단하는 공정을 진행하는데, 단위 액정셀을 제작함에 있어서 수율을 향상시키기 위하여 대면적의 모기판에 복수의 단위 액정셀을 동시에 형성하는 방식이 일반적으로 적용되고 있다. 따라서, 복수의 액정셀이 제작된 모기판을 절단 및 가공하여 대면적의 모기판으로부터 단위 액정셀을 분리하는 공정이 요구된다.

그리고, 어레이기판(101)은 게이트 및 데이터배선(미도시)이 배치된 어레이기판(101) 일측의 비표시영역(NA)에 게이트 및 데이터배선(미도시)과 각각 연결되는 게이트 및 데이터패드전극(124, 125)이 형성된 게이트 및 데이터패드부(GPA, DPA)가 형성됨으로써, 컬러필터기판(102) 보다 큰 면적을 갖도록 형성되므로, 절단 공정은 컬러필터기판(102)과 어레이기판(101) 각각을 레이저(LB)를 사용하여 절단함으로써, 원판 액정셀을 단위 액정셀로 분리하게 된다.

여기서, 도 4b에 도시한 바와 같이, 컬러필터기판(102)을 절단하는 과정에서 절단라인(A)은 실패턴(120)의 외측 가장자리에 대응하여 형성되어, 레이저발진기(160)로부터 조사되는 레이저(LB)는 실패턴(120)의 외측 가장자리에 대응하여 컬러필터기판(102)을 절단한다.

그리고, 어레이기판(101)의 절단라인(B)은 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)의 외측에 대응하여 레이저(LB)가 조사되어, 어레이기판(101)을 절단한다. 이로써, 원판 액정셀을 단위 액정셀로 분리하게 된다.

여기서, 컬러필터기판(102)으로 조사되는 레이저(LB)는 컬러필터기판(102)을 완전히 절단할 수 있는 세기로 조사된다.

이때 컬러필터기판(102)을 완전히 절단할 수 있는 세기로 조사되는 레이저(LB)는 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)이 형성된 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)까지 조사될 수 있다. 그러나 이때, 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)의 상부에는 보호금속층(200)이 형성되어 있어, 도 4c에 도시한 바와 같이, 어레이기판(101)의 비표시영역(NA)까지 조사되는 레이저(LB)는 보호금속층(200)에 의해 반사되어, 그 하부에 위치하는 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129) 및 게이트 및 데이터링크배선(126, 127)이 레이저(LB)에 의해 손상되는 것을 방지하게 된다.

여기서, 레이저발진기(160)는 CO2 레이저, YAG 레이저, 펨토초 레이저 등을 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 액정표시장치는 컬러필터기판(102) 및 어레이기판(101)을 레이저(LB)를 통해 완전히 절단되도록 함으로써, 별도의 브레이크 공정을 진행할 필요가 없다.

이를 통해, 기판(101, 102)의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 액정표시장치의 베젤영역이 넓어지는 것을 방지할 수 있으며, 커팅버로 인하여 회로보드 간을 연결하는 신호전달 연결 부재인 케이블(미도시)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 액정패널의 구동 동작 불량이 발생하거나 회로부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 4d는 도 2의 제 9단계가 진행되는 단위 액정셀의 일부로써, 도시한 바와 같이, 컬러필터기판(102)과 어레이기판(101)의 절단 공정을 거친 단위 액정셀의 어레이기판(101) 비표시영역(NA)에 노출된 의 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)와 게이트 및 데이터링크배선(126, 127) 상부에 보호금속층(200)이 노출되는데, 이렇게 노출된 보호금속층(200)을 제거한다.

이때, 보호금속층(200)은 노출된 보호금속층(200) 표면에 식각액(S)을 스프레이 하는 등의 식각 공정을 진행함으로써, 도 4e에 도시한 바와 같이 보호금속층(200)을 제거한다.

또는 도면상에 도시하지는 않았지만, 보호금속층(200)과 반응하는 식각액(S)이 담긴 수조(미도시)에 노출된 보호금속층(200)이 형성된 기판(101)의 일부를 담그는 디핑(dipping)을 실시함으로써 제거할 수 있다.

이때, 식각액(S)은 보호금속층(200) 하부에 형성되어 있는 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)과는 반응하지 않는 식각액(S)을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 TFT-LCD 셀(cell) 공정에서 어레이기판(101)의 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)이 형성된 비표시영역(NA)에 보호금속층(200)을 형성하고, 컬러필터기판(102)을 레이저(도 4c의 160)를 이용하여 완전히 절단되도록 함으로써, 브레이크 공정을 삭제할 수 있어 기판(101, 102)의 절단면에 커팅버(cutting burr)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 컬러필터기판(102)으로 조사되는 레이저(LB)에 의해 컬러필터기판(102)에 비해 큰 면적으로 형성되는 어레이기판(101)의 게이트 및 데이터패드단자전극(128, 129)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

101 : 어레이기판, 102 : 컬러필터기판
111 : 게이트전극, 113 : 게이트절연막
115 : 반도체층(115a : 액티브층, 115b: 오믹콘택층)
117 : 소스전극, 119 : 드레인전극, 120 : 실패턴
121 : 보호막, 123 : 화소전극, 124 : 게이트패드전극, 125 : 데이터패드전극
126 : 게이트링크배선, 127 : 데이터링크배선, 128 : 게이트패드단자전극
129 : 데이터패드단자전극, 131 : 블랙매트릭스, 133 : 컬러필터, 135 : 공통전극
150 : 액정층, 160 : 레이저발진기, 200 : 보호금속층
T : 구동 박막트랜지스터, AA : 표시영역, NA : 비표시영역
P :화소, GPA : 게이트패드부, DPA : 데이터패드부

Claims

표시영역과 비표시영역이 정의된 제 1 및 제 2 기판을 제공하는 단계와;
상기 제 1 기판의 상기 비표시영역에 보호금속층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 중 하나의 상기 비표시영역에 실런트를 도포하는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 기판을 합착하고, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 개재하는 단계와;
상기 실런트를 경화시켜 실패턴을 형성하는 단계와;
상기 제 2 기판의 상부로부터 상기 실패턴의 외측으로 레이저를 조사하여, 상기 제 2 기판을 절단하는 단계와;
상기 보호금속층을 제거하는 단계를 포함하고,
상기 비표시영역에는 게이트 및 데이터패드전극과 게이트 및 데이터링크배선 그리고 게이트 및 데이터패드전극단자가 형성되며, 상기 보호금속층은 상기 게이트 및 데이터패드전극과 상기 게이트 및 데이터링크배선 그리고 상기 게이트 및 데이터패드전극단자를 덮는 액정패널의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 보호금속층은 반사율이 90% 이상인, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 및 금(Au) 중 선택된 하나로 이루어지는 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 보호금속층은 식각액에 디핑하거나, 식각액을 스프레이 하여 제거하는 액정패널의 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 식각액은 상기 게이트 및 데이터패드단자전극과 반응하지 않는 물질로 이루어지는 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 기판은 게이트 및 데이터배선과 상기 게이트 및 데이터배선의 교차부에 박막트랜지스터가 위치하는 어레이기판이며, 상기 제 2 기판은 상기 표시영역에 컬러필터와 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터기판인 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 기판을 절단하는 단계는, 상기 제 1 기판의 하부로부터 상기 비표시영역의 외측으로 레이저를 조사하여 상기 제 1 기판을 절단하는 단계를 포함하는 액정패널의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1및 제 2 기판은 각각 상기 실패턴을 포함하여 액정패널이 되는 다수의 단위 셀로 형성되는 액정패널의 제조방법.