KR100828455B1 - 액정표시장치의 배향막 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시장치 형성방법에 관한 것이며, 더 자세히 설명하면 액정표시장치의 하부기판 또는 상부기판에 형성되는 배향막 형성방법에 관한 것이다.

종래에는 롤러(Roller)를 이용하여 기판 상에 배향막(alignment film)을 형성하였는데, 이러한 방법은 배향물질의 분사량에 따라 배향막의 두께에 불균일이 발생하며, 러빙공정시 배향막의 표면에 스크래치(scratch)와 같은 불량이 발생하기 쉽다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로, 본 발명에서는 상기 배향막을 얇고 요철이 양각된 시트(sheet)에 배향하고 경화한 후, 기판의 상부에 테이핑 방법으로 상기 배향막을 부착하는 방법을 사용한다.

이와 같이 하면, 기판 상에 형성된 배향막의 두께가 일정하다.

또한, 상기 시트의 양각에 의해 배향막의 표면에 이미 미세한 홈이 형성된 상태이므로, 러빙공정을 별도로 진행할 필요가 없기 때문에 액정패널의 수율을 개선하는 효과가 있다.

Description

액정표시장치의 배향막 형성방법{method for fabricating an alignment film of a liquid crystal display device}

도 1은 배향막 형성공정을 개략적으로 설명한 흐름도이고,

도 2는 종래의 배향막 형성방법을 도시한 단면도이고,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 배향막 형성방법을 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 기판 121 : 배향막

126 : 필름 128 : 배향막 롤러

130 : 시트롤 132 : 양각롤

본 발명은 액정표시장치(LCD)에 관한 것으로, 더 상세하게는 액정표시장치의 상/하부기판에 형성되는 요소의 하나인 배향막(alignment film)의 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용한 장치이다.

즉, 전압이 가해지면 전계의 세기에 따라 액정의 분자배열이 바뀌고, 상기 액정의 분자배열에 따라 빛을 조절할 수 있는 특성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 상기 액정표시장치는 2매의 유리기판과 그 사이에 충진된 액정으로 구성된다.

상기와 같은 액정표시장치의 제조공정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 2매의 기판 중 하부기판은 여러 번의 증착(deposition), 노광(photolithography), 식각(etching)공정을 거쳐 박막트랜지스터(thin film transistor)와 같은 다수의 스위칭소자를 형성하고, 상기 각각의 스위칭소자(switching device)에 대응하는 화소(pixel)를 매트릭스 형태로 구성하며, 상기 스위칭소자를 중심으로 배선이 교차되고 상기 각 배선의 일단에는 패드부가 형성되는 어레이패턴이 형성된다.

또한, 상부기판에는 상기 하부기판과 마주보는 면에 공통전극을 형성하고, 컬러이미지를 표현하려는 경우에는 컬러필터를 더 부착해 준다.

다음으로, 상기 상부기판과 하부기판 사이에 충진되는 액정의 배향특성에 따라 상/하부기판에 배향막(alignment film)을 형성하는 과정을 거치게 된다.

다음으로, 상기 상부기판과 하부기판을 소정의 접착제(sealant)로 부착한 후, 상기 부착된 두 기판 사이의 공간에 임의의 액정을 충진하여 줌으로써 액정패널이 완성된다.

전술한 공정 중 기판에 배향막을 형성하는 공정은 다음과 같은 이유로 필수적이다.

액정표시장치는 액정의 전기광학적 효과를 이용한 것이고, 이러한 전기광학효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되어진다.

또한, 액정의 분자배열에 대한 제어는 액정표시장치에서의 표시품위를 안정화하는 데 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 액정에 단결정 질서를 부여하고 액정분자를 문자그대로 1매 단위로 규칙적인 응답을 할 수 있도록 하는 것이 배향막의 역할이다.

이러한 배향막은 무기 배향막과 유기 배향막으로 나누어지며 특히 유기배향막 중 폴리이미드계 배향막이 많이 사용되고 있다,

상기 유기배향막은 회전도포법이나 인쇄도포법으로 기판 상에 유기고분자막을 형성하고 경화시킨 후 러빙(Rubbing)공정을 거치게 된다.

상기 러빙공정은 배향막의 표면에 배향각도를 정의하여 액정분자에 배향방향을 부여하는 역할을 하게 된다.

이하, 도 1은 배향막의 형성공정을 간략히 정리한 흐름도이다.

도시한 바와 같이 배향막 형성공정은 크게 3 단계로 나눌 수 있다.

첫째, 기판에 배향물질을 도포하여 배향막을 형성하는 공정이다(ST1). 둘째, 상기 배향막에 강도를 주기 위해 소정의 온도에서 경화한다(ST2).

셋째, 경화된 배향막의 표면에 러빙처리를 함으로써 미소한 홈이 형성된 배향막을 완성할 수 있다(ST3).

이하 도면을 참조하여 종래의 배향막 형성방법을 알아보도록 한다.

도 2는 복수개가 맞물려 돌아가는 롤(Roll)을 이용하여 유리기판(10)위에 배향막을 코팅하는 종래의 방법으로서, 닥터롤(doctor roll)(11), 아닐록스롤(anilox roll)(13), 인쇄롤(printing roll)(15)과 고무판(17)으로 구성된 인쇄장비를 사용한다.

상기 복수개의 롤 중, 상기 닥터롤(11)은 상기 아닐록스롤(13)과 맞물려 돌아가게 되어 있고, 상기 인쇄롤(15)은 상기 아닐록스롤(13)과 맞물려 돌아가도록 구성되어 있다.

상기 아닐록스롤(13)의 측면은 도시한 바와 같이, 미세한 홈(13a)이 형성되어 있다.

또한, 상기 인쇄롤(15)의 한 면에는 임의의 패턴이 형성되어 있는 고무판(17)이 부착되어 있다.

상기 고무판(17)의 패턴은 양각패턴으로서, 어레이기판에서 접착제를 도포할 부분과 패드를 형성할 부분을 제외한 부분에 배향막이 인쇄될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 인쇄장비를 이용하여 유리기판 위에 배향막을 형성하는 방법을 살펴보면 아래와 같다.

먼저 임의의 고정장치(12)에 유리기판(10)을 고정한다.

다음으로, 전술한 구성에서 상기 아닐록스롤(13)에 임의의 배향물질을 분사한다.

전술한 바와 같이 복수개의 롤(roll)로 구성된 인쇄장비가 동작되면, 상기 닥터롤(11)은 상기 아닐록스롤(13)과 맞붙어 돌아가면서 상기 아닐록스롤(13)에 분사된 배향물질을 상기 아닐록스롤(13)의 미세홈(13a)에 침적(沈積)시키게 되고, 연속으로 아닐록스롤(13) 내부에 침적된 배향물질은 상기 아닐록스롤(13)과 상기 인쇄롤(15)이 맞붙어 돌아가면서 상기 인쇄롤(15)의 고무판(17)에 다시 전사(轉寫)된다.다음으로 상기 고무판에 전사된 배향물질은 상기 인쇄롤(15)이 돌아가면서 다시 상기 유리기판(10)위에 상기 고무판(17)의 양각(??)패턴대로 배향막이 형성되어 진다.

다음으로, 상기 기판(10)에 형성된 배향막(21)을 소정의 온도로 경화하는 공정을 행하게 되며, 상기 경화된 배향막(21)의 표면을 러빙롤(23)을 이용하여 러빙하는 공정이 진행 된다.

전술한 바와 같은 방법으로 유리기판 위에 배향막을 형성할 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 배향막 형성방법은 인쇄장치의 구성에서도 알 수 있듯이 상기 인쇄롤에 고무판을 부착하는 작업을 포함하여 각 롤을 깨끗하게 세척해야 하는 철저한 사전 준비작업이 필요하다.

만일 세정이 깨끗이 되지 않았다면, 오염에 의해 상기 배향막이 코팅된 유리기판은 얼룩이 지거나 경화과정 중 핀홀(pin hole)이 발생할 가능성이 매우 크다.

또한, 상기 아닐록스롤(13)의 표면에는 전술한 바와 같이 미세홈이 형성되어 있기 때문에 상기 닥터롤과 동작하면서 일정시간이 지날수록 상기 아닐록스롤(13)은 마모되어 미세홈의 형태가 변하게 된다.

물론 상기 닥터롤 또한 마모되기 때문에 상기 아닐록스롤(13)과 닥터롤(11) 은 일정시간이 지나면 교환해 주어야 한다.

따라서, 상기 아닐록스롤(13)과 닥터롤(11)을 교환하는 동안에는 연속적인 생산이 불가능하여 작업능률이 현저하게 떨어지며 동시에 제조 단가도 높아지는 단점이 있다.

더욱이, 상기 인쇄롤(15)에 부착하는 고무판(17)은 다른 구성요소에 비해 강도(hardness)가 낮으므로 수명이 짧고 또한 어레이기판의 모델에 따라 패턴을 변경해 주어야 하므로 작업능률의 상당한 저하를 가져온다.

또한, 상기 배향막의 원료인 폴리이미드의 분사량에 따라 폴리이미드를 인쇄하는 동안 막두께의 불균일이 발생할 수 있으며, 러빙공정 시 러빙 스크래치(rubbing scratch)와 같은 문제가 발생한다.

따라서, 전술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 새로운 배향막 형성기술을 도입하여, 배향막에 발생할 수 있는 불량을 낮추는 동시에, 보다 낮은 비용으로 배향막을 형성하여 제품의 수율(yield)을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 형성방법은, 기판을 준비하는 단계와; 배향막이 형성된 시트를 사용하여, 상기 기판 상에 상기 시트의 배향막을 부착시키는 단계와; 양각롤을 사용하여, 상기 기판의 원하는 영역에 상기 배향막이 부착시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배향막이 형성된 상기 시트를 형성하는 단계는, 투명 필름을 준비하는 단계와; 상기 투명 필름에 배향물질을 도포하고 경화시켜 배향막을 형성하는 단계와; 상기 제 1 롤에 상기 배향막이 형성된 상기 투명필름을 감는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 액정표시장치의 배향막 형성방법에 있어서, 상기 투명 필름은 배향막을 경화하는 온도에 견딜 수 있는 플라스틱 재질로 형성한다.

상기 배향막은 폴리이미드계 물질을 도포하여 형성한다.

상기 기판 상에서 상기 양각롤이 상기 배향막이 형성된 상기 시트를 구르면서 눌러주는 것을 특징으로 한다.

감는 수단을 사용하여, 상기 배향막이 이탈된 상기 시트를 감는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 형성방법은, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판의 일측에 배향막이 형성된 시트가 감겨진 제 1 롤을 배치하고, 상기 배향막을 상기 기판에 부착하는 단계와; 양각롤을 사용하여, 상기 기판의 원하는 영역에 상기 배향막이 부착시키는 단계; 상기 배향막이 이탈된 상기 시트를 상기 기판의 타측에 배치된 제 2 롤에 감는 단계와;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시트의 홈에 의해, 상기 기판 상에 상기 배향막의 형성과 동시에 러빙공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

-- 실시예 --

본 발명은 기판 상에 배향막을 테이핑 방식으로 부착하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 배향막 형성방법을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법으로 배향막(121)을 형성하기 위해서는 먼저, 유연성이 있고 표면에 미세한 홈(123)이 형성된 필름형태의 시트(sheet)(126)를 준비한다.

상기 시트(126)에 폴리이미드(PI)와 같은 배향물질을 도포하고, 도포된 배향물질의 두께를 일정하게 조정하여 배향막(121)을 형성한 후, 소정의 온도로 경화하는 과정을 거친다.

상기 경화된 배향막(121)이 형성된 시트(126)를 소정의 틀에 감아 배향막이 감겨진 롤(128)을 준비한다.

이때, 상기 시트(126)의 재질로는 배향막을 경화하는 온도에 견딜 수 있는 유연한 재질을 사용할 수 있다.

도 4는 상기 필름시트에 형성한 배향막을 기판에 부착하는 방법을 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 상기 배향막을 부착하기 위한 방법은 먼저, 상기 기판에 부착되는 배향막(121)에서 이탈되는 시트(126)를 감는 시트롤(sheet roll)(130)을 상기 배향막(121)이 감겨진 롤(128)에 대응하는 방향에 위치하도록 하여, 상기 배향막(121)에서 연속하여 이탈되는 필름형태의 시트(126)를 감는 역할을 한다.

상기 기판(110)상에 부착되는 배향막(121)의 상부에는 양각롤(132)이 위치하여 기판의 일측으로부터 기판의 타측까지 상기 배향막(121)을 누르면서 구르게 된다.

이때, 상기 양각롤(132)의 표면에 형성된 양각패턴(미도시)은 상기 기판(110)상에 배향막이 부착되어야 할 부분과 부착되지 않아야 할 부분의 경계를 눌러주어 원하는 영역에만 배향막(121)이 부착되도록 하는 역할을 하게 된다.

상기 부착된 배향막(121)의 표면에는 시트(126)에 형성한 미세홈에 의해 미세한 홈이 형성된 상태이다.

따라서, 별도의 러빙공정을 생략하여 공정을 진행한다.

즉, 시트(126) 형성시 시트(126)의 표면에 형성된 미세홈에 의해 배향막 형성과 러빙을 동시에 행할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 배향막 형성방법을 통해 기판에 배향막을 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배향막 형성방법은 다음과 같은 특성이 있다.

첫째, 배향막 얼룩이나 핀홀(pin hole)에 의한 불량율을 낮출 수 있으므로 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 사전 준비작업이 간단하고 생산도중 장비를 교체할 필요가 없으므로 연속생산이 가능하여 설비 가동율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 교환부품이 적어 유지비를 낮출 수 있는 효과가 있다.

넷째, 부착된 배향막의 표면에는 이미 미세한 다수의 홈이 형성되어 있기 때문에 별도의 러빙공정을 하지 않아도 되므로 전체적인 액정패널의 제작시간과 공정을 단축하는 효과가 있다.

더불어, 러빙공정시 발생하는 스크래치와 같은 불량을 방지할 수 있다.

다섯째, 전술한 효과에 의해 제품의 수율을 개선하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 기판을 준비하는 단계와;

   배향막이 형성된 시트를 사용하여, 상기 기판 상에 상기 시트의 배향막을 부착시키는 단계와;

   양각롤을 사용하여, 상기 기판의 원하는 영역에 상기 배향막이 부착시키는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배향막이 형성된 상기 시트를 형성하는 단계는,

   투명 필름을 준비하는 단계와;

   상기 투명 필름에 배향물질을 도포하고 경화시켜 배향막을 형성하는 단계와;

   상기 배향막이 형성된 상기 투명필름을 제 1 롤에 감는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판 상에서 상기 양각롤이 상기 배향막이 형성된 상기 시트를 구르면서 눌러주는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   감는 수단을 사용하여, 상기 배향막이 이탈된 상기 시트를 감는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 투명 필름에는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
6. 기판을 준비하는 단계와;

   상기 기판의 일측에 배향막이 형성된 시트가 감겨진 제 1 롤을 배치하고, 상기 배향막을 상기 기판에 부착하는 단계와;

   양각롤을 사용하여, 상기 기판의 원하는 영역에 상기 배향막이 부착시키는 단계;

   상기 배향막이 이탈된 상기 시트를 상기 기판의 타측에 배치된 제 2 롤에 감는 단계와;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 시트는 그 표면에 미세한 홈이 형성되어 있어, 상기 기판 상에 상기 배향막의 형성과 동시에 러빙공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.

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