CN101011691A - 制造显示装置的狭缝式涂敷机及显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以形成均匀质量的涂层的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机及利用该涂敷机的显示装置的制造方法。本发明所提供的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，包含：涂敷液供应部；狭缝式喷嘴，该狭缝式喷嘴包含从所述涂敷液供应部注入涂敷液的注入部和将所述涂敷液涂敷到作为处理对象的基片上的细长型狭缝部，并在所述注入部与所述狭缝部之间形成对每1mm的所述狭缝部长度具有0.13cc～0.5cc体积的内腔。

Description

制造显示装置的狭缝式涂敷机及显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造显示装置的狭缝式涂敷机及利用该涂敷机的显示装置制造方法。
背景技术
最近，代替传统的CRT广泛地使用液晶显示装置(LCD)、PDP(PlasmaDisplay Panel)、OLED(Organic Light Emitting Diode)等平板显示装置。
制造这些平板显示装置时，通常使用在基片的前面涂敷感光物质等薄膜而形成涂层的工艺。涂层根据需要通过曝光、显影等形成图案。
这种形成涂层的方法包括旋转式涂敷(spin coating)及狭缝式涂敷(slitcoating)等。狭缝式涂敷是在基片上移动具有细长型喷嘴的狭缝式涂敷机并通过喷嘴排出涂敷液的方法。
最近，随着显示装置的大型化，狭缝式涂敷机的长度也一并增加。但是，随着狭缝式涂敷机长度的增加，在不同位置排出的状态变得不均匀，使涂层的质量尤其是涂层厚度变得不均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以形成均匀质量的涂层的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机。
本发明的另一目的在于提供一种利用可以形成均匀质量的涂层的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机来制造显示装置的方法。
为了实现上述目的，依据本发明所提供的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机包含：涂敷液供应部；狭缝式喷嘴，该狭缝式喷嘴包含从所述涂敷液供应部注入涂敷液的注入部和将所述涂敷液涂敷到作为处理对象的基片上的细长型狭缝部，在所述注入部与所述狭缝部之间形成对每1mm的所述狭缝部长度具有0.13cc～0.5cc体积的内腔。
并且，所述注入部位于所述狭缝式喷嘴的中央部，所述内腔最好以所述注入部为中心按左右对称的方式设置。
并且，所述内腔最好越远离所述注入部越向下倾斜。
并且，所述内腔的横截面积最好越远离所述注入部变得越大。
并且，所述喷嘴的间隙最好为60μm～140μm。
依据本发明所提供的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，包含：涂敷液供应部；狭缝式喷嘴，该狭缝式喷嘴从所述涂敷液供应部接收涂敷液，而所供应的涂敷液经过对每1mm的排出宽度具有0.13cc～0.5cc体积的细长型内腔而排出。
依据本发明所提供的显示装置的制造方法，包含步骤：利用包含涂敷液供应部和狭缝式喷嘴的狭缝式涂敷机在绝缘基片上涂敷涂层，其中狭缝式喷嘴包含注入涂敷液的注入部、将所述涂敷液涂敷到作为处理对象的基片上的细长型狭缝部、设在所述涂敷液供应部与所述狭缝部之间的对每1mm的所述狭缝部长度具有0.13cc～0.5cc体积的内腔；对所述涂层形成图案。
并且，进一步包含在所述绝缘基片上形成格子状的黑色矩阵的步骤，所述涂层形成在所述黑色矩阵上，所述涂层最好包含滤色片物质。
并且，所述涂敷液的粘度最好为2cP～6cP。
依据本发明，提供一种可以形成均匀质量的涂层的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机。
并且，提供一种利用可以形成均匀质量的涂层的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机来制造显示装置的方法。
附图说明
图1为依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机的示意图；
图2为按照图1的II-II线截取的截面图；
图3为按照图1的III-III线截取的截面图；
图4a及图4b为用于说明利用依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机而进行的狭缝式涂敷工艺的示意图；
图5为用于说明狭缝式涂敷机的内腔(cavity)体积和涂层厚度的分布关系的曲线图；
图6a至图6c为用于说明针对无图案基片实施的本发明第一实验例的曲线图；
图7a及图7b为用于说明针对形成有黑色矩阵(black matrix)的基片实施的本发明第二实验例的曲线图；
图8a及图8b为用于说明采用不同的涂敷速度而进行的本发明第三实验例的曲线图；
图9a至图9f为用于说明利用依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机的显示装置制造方法的示意图；
图10为依据本发明第二实施例所提供的狭缝式涂敷机的截面图；
图11为依据本发明第三实施例所提供的狭缝式涂敷机的截面图。
主要符号说明：10为狭缝式喷嘴，11、12为副本体，13为注入部，14为内腔，15为喷嘴，20为涂敷液供应部，21为涂敷液贮箱，22为质量流速控制器。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。
在下述实施例中对相同的构成要素采用了相同的参考编号。针对同一个构成要素在第一实施例中进行代表性的说明，在其它实施例中可能省略其说明。
下面参照图1至图3说明本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机。
图1为依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机的示意图，图2为按照图1的II-II线截取的截面图，图3为按照图1的III-III线截取的截面图。
依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机1包含狭缝式喷嘴10及涂敷液供应部20。
狭缝式喷嘴10按长度方向延伸，并由涂敷液供应部20供应涂敷液而在基片上形成涂层。狭缝式喷嘴10的长度W可以设为约800mm～2000mm。所述涂敷液的粘度可以为2cP～6cP。
狭缝式喷嘴10包含相互结合的第一副本体11及第二副本体12。第一副本体11的形状比第二副本体复杂，并设有注入部13、内腔14及喷嘴15。
注入部13与涂敷液供应部20相连，接收所供应的涂敷液。注入部13大致位于狭缝式喷嘴10长度方向的中心部分。
内腔14与注入部13相连，并以注入部13为中心向两侧延长。内腔14的两侧以注入部13为中心相互对称。
通过注入部13供应的涂敷液经过内腔14之后流动到喷嘴15。内腔14具有大于喷嘴15的体积，每1mm的喷嘴15长度对应0.13cc～0.5cc的内腔14体积。例如，当狭缝式喷嘴10的长度W约为1200mm时，内腔14具有约156cc～600cc的体积。至于内腔14体积取这种数值的原因，将在后面进行说明。
内腔14以注入部13为中心越远离注入部13越靠近下侧方向。倾斜的倾斜角，即悬挂角(hanger angle)θ可以为1度左右。
第一副本体11及第二副本体12相对设置并在中间留出小间隙g而形成喷嘴15。喷嘴15与内腔14连接，喷嘴15的间隙g可以为60μm～140μm。
喷嘴15的出口长度(orifice length)L根据内腔14的位置而不同。即，喷嘴15的出口长度L在内腔14位于最上部的狭缝式喷嘴10的中心部最长，在内腔14位于最下部的狭缝式喷嘴10的两个末端最短。狭缝式喷嘴10两个末端的最短的出口长度L可以为10mm～60mm。
涂敷液供应部20包含涂敷液贮箱21和质量流速控制器(mass flowcontroller)。
如上所述的狭缝式涂敷机1在任何位置均以均匀的厚度将所供应的涂敷液涂敷到基片上。即，在接近注入部13的部分和远离注入部13的部分均形成均匀厚度的涂层。
这是由于具有较大体积的内腔14使涂敷液的流动变得均匀，而且离注入部13越远喷嘴15的出口长度L也越小使得排出阻力变小的缘故。
下面参照图4a至图5说明狭缝式涂敷机的内腔体积。
图4a及图4b为用于说明利用依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机进行的狭缝式涂敷工艺的示意图，图5为用于说明狭缝式涂敷机的内腔(cavity)体积和涂层厚度的分布关系的曲线图。
如图4a所示，狭缝式喷嘴10朝与延长方向相垂直的方向通过基片100而形成涂层110。本发明将狭缝式喷嘴10的延长方向称为TD，狭缝式喷嘴10的移动方向称为MD。
涂层110的厚度可能会不均匀，其中MD方向的不均匀的厚度由涂敷液供应部20的性能、涂敷液的组成所决定。相反，TD方向的不均匀的厚度由狭缝式喷嘴10的性能所决定，尤其是狭缝式喷嘴10的中央部A和边缘部B之间的厚度之差成为难题。
如图4b所示，当涂层110上发生弯曲时，存在根据弯曲宽度dx和弯曲高度dy辨别斑点的问题。
当斑点的dy/dx达到一定水平以上时斑点可以被观察到，对于相同的弯曲高度dy，如果弯曲宽度dx较小，则斑点可被辨别，当弯曲宽度dx较大，则斑点不会被辨别。
另外，对于弯曲高度变化dy而言，当涂层110为蓝色滤光物质时，可以通过表示在NTSC颜色坐标上的位置变化的dBy来加以表现。这是因为测定涂层110的颜色特性的作业比直接测定涂层110厚度的作业容易。0.0012的dBy意味着约365的dy，dBy越大意味着dy也越大。
表1表示根据弯曲宽度dx和弯曲高度dBy而计算的dBy/dx×1000值(下面称“斑点指数”)。
表一
    dBy
  dx(mm)     0.008     0.0012     0.0015     0.002
    3     2.667     4.000     5.000     6.667
    5     1.600     2.400     3.000     4.000
    10     0.800     1.200     1.500     2.000
    15     0.533     0.800     1.000     1.333
    20     0.400     0.600     0.750     1.000
    25     0.320     0.480     0.600     0.800
    30     0.267     0.400     0.500     0.667
    35     0.229     0.343     0.429     0.571
    40     0.200     0.300     0.375     0.500
    45     0.178     0.267     0.333     0.444
    50     0.160     0.240     0.300     0.400
表1中，当斑点指数为约0.25以下时斑点不会被辨别，当斑点指数为约0.7以上时斑点被辨别。下面以斑点指数0.7作为不合格的基准来进行说明。
图5为用于说明狭缝式喷嘴的内腔体积和涂层厚度的分布关系的曲线图。
在实验中，在将狭缝式喷嘴10的长度W设定为1100mm的情况下，改变狭缝式喷嘴10内腔14的体积来测定中心部和边缘部的涂敷液流量。
如图5所示，内腔14体积越小，中心部的流量(Qcenter)越大于边缘部(Qedge)的流量。此时，涂层的中心部厚度与边缘部厚度不同，而且导致弯曲程度加大而产生斑点。
内腔14体积越大，中心部的流量(Qcenter)与边缘部的流量(Qedge)之差越少，当内腔14体积为约150cc以上时流量之差几乎为零。
这是因为当内腔14体积约为150cc以上时，内腔14作为缓冲器而起到有效的作用，从而与位置无关地使喷嘴15末端的压力变均匀。
使流量与位置无关地变得均匀的内腔14体积可以由对应于狭缝式喷嘴10长度W的比率来表示，根据实验该值为150cc/1100mm，约为0.13cc/mm。
即使内腔14体积增加为150cc以上，也能使流量与位置无关地维持均匀状态。但是，当内腔14体积大于约0.5cc/mm时，会发生因涂敷液停滞而带来的问题，因此内腔14体积最好小于约0.5cc/mm。
下面通过实验说明本发明所提供的狭缝式涂敷机1的性能。
<实验例1>
本实验以在未形成图案的玻璃基片上涂敷蓝色滤色片的方法进行。蓝色滤色片的粘度为约4.2cP，狭缝式喷嘴的长度为1100mm。
表2中将实验中所使用的狭缝式喷嘴的条件进行了整理。
表2
  项划分   单位     比较例     实施方式
  内腔容量   cc 26 202
  出口长度(L)   mm 47.5 31
  喷嘴间隙(g)   μm 100 100
  喷嘴前端   μm a：500、b：50 a：500、b：50
  悬挂角(θ)   度 1.41 0.94
如表2所示，依据本发明实施方式所提供的喷嘴涂敷机设有体积约为202cc的内腔，即设有体积为0.183cc/mm的内腔，而比较例的喷嘴涂敷机设有体积约为26cc的内腔，即设有体积为0.023cc/mm的内腔。
图6a至图6c为实验例1的结果示意图，表示了沿TD方向的By值。图6a及图6b为有关比较例的示意图，表示涂敷第1张和涂敷第580张时的厚度分布。图6b为图6a的“C”部分的放大示意图。图6c为有关实施方式的示意图，表示涂敷第1张和涂敷第120张时的厚度分布。
如有关比较例的图6a及图6b所示，可以观察到斑点指数dBy/dx×1000超过0.7的部分。尤其，在边缘部分涂敷第1张时斑点指数为0.6，该值在基准值以内，但涂敷第580张时斑点指数为1.0，可知该值增加到了基准值以外。
相反，如有关实施方式的图6c所示，虽然周边的厚度变化较大，但由于经过较大的范围而变化，因此斑点指数具有0.1或0.35等基准值以内的数值。
<实验例2>
本实验以在形成黑色矩阵的玻璃基片上涂敷蓝色滤色片的方法进行。蓝色滤色片的粘度约为4.2cP，狭缝式喷嘴的长度为1100mm。所使用的喷嘴涂敷机与实验例1相同。
图7a及图7b为实验例的结果示意图，表示了沿TD方向的By值。图7a为有关比较例的示意图，表示涂敷第1张时和涂敷第400张时的厚度分布。图7b为有关实施方式的示意图，表示涂敷第1张、涂敷第400张、涂敷第600张以及涂敷第800张时的厚度分布。
如有关比较例的图7a所示，涂敷第400张时可以观察到0.5～0.55的斑点指数。尤其，涂敷第400张时的厚度变化比第一次涂敷时的厚度变化剧烈。
相反，如有关实施方式的图7b所示，虽然周边的厚度变化较大，但由于经过较大的范围而变化，因此斑点指数为0.33左右。尤其，与涂敷的张数无关，厚度曲线基本一致。
表3为将上述实验例1和实验例2的结果进行整理而得出的。
表3
                实验例1 实验例2(600张)
      比较例     实施方式     实施方式
  1张   580张   1张   120张
最大斑点指数   0.6   1.0   0.35   0.35     0.33
弯曲数   50   6     4
如表3所示，可知采用依据本发明实施方式所提供的喷嘴涂敷机时可能产生斑点的弯曲点数量较少，而且斑点指数与涂敷的张数无关在0.35以下。并且，喷嘴涂敷机无论对无图案的基片还是对形成黑色矩阵的基片均具有优秀的性能。
<实验例3>
本实验以实施方式所提供的喷嘴涂敷机为对象将涂敷速度变更为120mm/秒及150mm/秒。并且，以150mm/秒的速度涂敷一段时间之后，停止涂敷2个小时，然后再以150mm/秒的速度进行涂敷。
图8a为实验例3的结果示意图，表示了沿TD方向的By值。如图8a所示，虽然在三种情况下大小多少不同，但可以得知整体上厚度曲线类似。
图8b为图8a中用四角形表示的发生弯曲的六个部分的斑点指数示意图。可知所有斑点指数在0.35以下而属于基准值范围内。因此，可知依据实施方式所提供的喷嘴涂敷机以150mm/秒的速度也可以使用，该速度相当于现有的喷嘴涂敷机的运行速度。
另外，现有的喷嘴涂敷机在涂敷待机时发生在喷嘴的内部壁面和涂敷液之间的界面发生污染的问题。但是，由实验例3可知，依据实施方式所提供的喷嘴涂敷机不会发生这种污染问题。
图9a至图9f为用于说明利用依据本发明第一实施例所提供的狭缝式涂敷机的显示装置制造方法的示意图。图9a至图9f为用于液晶显示装置的滤色片基片的制造方法示意图。
首先，如图9a及图9b所示，在绝缘基片120上形成格子状的黑色矩阵121。
其次，如图9c所示，在形成黑色矩阵121的绝缘基片120上利用本发明所提供的狭缝式涂敷机1形成蓝色滤色片122a，并如图9d所示，对所涂敷的蓝色滤色片122a形成图案。
其次，如图9e所示，在形成图案的蓝色滤色片122a上使用狭缝式涂敷机1涂敷红色滤色片122b。
然后，形成红色滤色片122b的图案之后，经过同样的过程形成绿色滤色片122c而完成如图9f所示的滤色片基片。所完成的滤色片基片的滤色片122与位置无关地具有一定的厚度，从而减少斑点的发生。
上述例子仅将本发明所提供的狭缝式涂敷机1用于形成滤色片，但狭缝式涂敷机1可以用于形成显示装置上所使用的各种有机层、保护膜等。本发明中的显示装置包含液晶显示装置、有机电致发光装置、PDP等。
图10及图11分别为依据本发明第二实施例及第三实施例所提供的狭缝式涂敷机的截面图。
图10所示的第二实施方式中，内腔14的直径越靠近边缘变得越大。即，边缘部的直径R2比中心部的直径R1更大。因此，内腔14的对应于单位长度的体积也是越靠近边缘变得变大，从而使边缘部的排出压力均匀。
图11所示的第三实施方式中内腔14上没有形成悬挂角，因此喷嘴15的出口长度L与位置无关均相同。
以上虽然通过附图说明了本发明的几个实施方式，但本发明所属技术领域的具有通常知识的工作者应该知道，在不脱离本发明的原则和思想的情况下可以对实施方式进行变更。本发明的保护范围根据权利要求书及其等同物来确定。

Claims (9)

1、一种制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于包含：
涂敷液供应部；
狭缝式喷嘴，该狭缝式喷嘴包含从所述涂敷液供应部注入涂敷液的注入部和将所述涂敷液涂敷到作为处理对象的基片上的细长型狭缝部，并在所述注入部与所述狭缝部之间形成对每1mm的所述狭缝部长度具有0.13cc～0.5cc体积的内腔。
2、根据权利要求1所述的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于所述注入部位于所述狭缝式喷嘴的中央部，所述内腔以所述注入部为中心按左右对称的方式设置。
3、根据权利要求2所述的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于所述内腔越远离所述注入部越向下倾斜。
4、根据权利要求2所述的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于所述内腔的横截面积越远离所述注入部变得越大。
5、根据权利要求1所述的用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于所述狭缝部的间隙为60μm～140μm。
6、一种用于制造显示装置的狭缝式涂敷机，其特征在于包含：
涂敷液供应部；
狭缝式喷嘴，该狭缝式喷嘴从所述涂敷液供应部接收涂敷液，而所供应的涂敷液经过对每1mm排出长度具有0.13cc～0.5cc体积的细长型内腔而排出。
7、一种显示装置的制造方法，其特征在于包含步骤：
利用包含涂敷液供应部和狭缝式喷嘴的狭缝式涂敷机在绝缘基片上涂敷涂层，其中狭缝式喷嘴包含注入涂敷液的注入部、将所述涂敷液涂敷到作为处理对象的基片上的细长型狭缝部、设在所述涂敷液供应部与所述狭缝部之间的对每1mm的所述狭缝部长度具有0.13cc～0.5cc体积的内腔；
对所述涂层形成图案。
8、根据权利要求7所述的显示装置的制造方法，其特征在于还包含在所述绝缘基片上形成格子状的黑色矩阵的步骤，所述涂层形成在所述黑色矩阵上，所述涂层包含滤色片物质。
9、根据权利要求7所述的显示装置的制造方法，其特征在于所述涂敷液的粘度为2cP～6cP。
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