KR100841611B1 - 플라스틱 액정표시소자 제조장치 - Google Patents

플라스틱 액정표시소자 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 플라스틱 액정표시소자 제조장치는 플렉시블한 플라스틱기판이 감기는 롤형상의 지지대를 포함한다. 지지대 내부는 진공펌프에 의해 진공상태를 유지하며, 지지대의 표면에는 복수의 홀이 형성되어 상기 내부의 진공상태에 의해 지지대에 감기는 플라스틱기판이 부착, 고정된다. 지지재의 축에는 모터가 설치되어, 액정표시소자 공정이 진행됨에 따라 상기 지지대가 회전하여 플라스틱기판 전체에 걸쳐서 원하는 막이 형성된다. 박막트랜지스터 어레이와 컬러필터는 각각 플라스틱기판이 지지대에 감긴 상태로 형성되며, 2개의 롤형상 지지대를 맞닿은 상태로 회전시킴으로써 박막트랜지스터 어레이기판과 컬러필터기판이 실링, 합착된다.
Figure R1020010074366
액정표시소자, 플라스틱기판, 롤형상 지지대, 진공, 열선

Description

플라스틱 액정표시소자 제조장치{AN APPARATUS FOR FABRICATING PLASTIC-LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 일반적인 액정표시소자를 나타내는 평면도.
도 2는 일반적인 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.
도 3은 플라스틱기판으로 이루어진 액정패널을 카셋트에 적재한 상태에서 운송하는 것을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치에 플라스틱기판이 감겨 있는 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 이용하여 액정표시소자를 제작하는 공정을 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 제어부의 구조를 나타내는 기능블록도.
도 8은 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 이용하여 액정표시소자를 제작하는 방법을 나타내는 공정흐름도.
도 9는 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 이용하여 액정패널을 실링하는 방법을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 플라스틱기판 102 : 롤형상 지지대
104 : 축 106 : 홀
108 : 열선 111 : 격벽
160 : 진공챔버 162 : 타겟
164 : 전원공급부 165 : 히터
166 : 모터 170 : 제어부
본 발명은 플라스틱 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 플렉시블한 플라스틱기판을 롤형상의 지지대에 감은 상태에서 공정을 진행함으로써 공정이 간단해지고 공정중 플라스틱기판이 파손되는 것을 방지할 수 있는 플라스틱 액정표시소자 제조장치에 관한 것이다.
액정표시소자(Liquid Crystal Display device)는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 전자기기에 널리 적용되고 있다. 이러한 LCD는 경박단소화가 가능하고 고화질을 구현할 수 있다는 점에서 다른 평판표시장치에 비해 현재 많은 실용화가 이루어지고 있는 실정이다. 더욱이, 디지털TV나 고화질TV, 벽걸이용 TV에 대한 요구가 증가함에 따라 TV에 적용할 수 있는 대면적 LCD에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어지고 있다.
일반적으로 LCD는 액정분자를 동작시키는 방법에 따라 몇 가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 액티브매트릭스(active matrix) 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) LCD가 주로 사용되고 있다.
도 1에 상기 TFT LCD의 패널(1) 구조가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정패널(1)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소를 정의하는 복수의 게이트라인(3)과 데이터라인(5)이 형성되어 있다. 각 화소 내에는 스위칭소자인 박막트랜 지스터(Thin Film Transistor)가 배치되어 상기 게이트라인(3)을 통해 주사신호가 입력되는 경우 스위칭되어 데이터라인(5)을 통해 입력되는 신호를 액정층(9)에 인가한다. 도면에서, 도면부호 11은 축적캐패시터로서, 입력되는 데이터신호를 다음 주사신호의 인가시까지 유지하는 역할을 한다.
상기와 같은 구성된 액정패널(1)의 구조를 도 2에 도시된 단면도를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 이때, 도면에는 다수의 화소중 하나의 화소만을 도시하였다.
도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 하부 기판(20)상에는 금속으로 이루어진 게이트전극(22)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(22)이 형성된 기판(20) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(24)이 적층되어 있다. 게이트절연층(24) 위에는 반도체층(26)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속으로 이루어진 소스/드레인전극(28)이 형성되어 있다. 한편, 화소의 화상표시영역에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(30)이 형성되어, 상기 소스/드레인전극(28)과 전기적으로 접속되며, 그 위에 보호층(passivation layer;32)이 적층되어 있다.
또한, 상부 기판(40)에는 화소의 화상 비표시영역, 즉 화소와 화소 사이 및 TFT영역으로 광이 누설되어 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 광차단층인 블랙매트릭스(42)가 형성되어 있으며, 화상표시영역에는 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(44)이 형성되어 있다. 상기 블랙매트릭스(42)와 컬러필터층(44) 위에는 ITO와 같은 투명한 금속으로 이루어진 공통전극(46)이 형성되어 있다.
상기와 같이, 박막트랜지스터가 형성된 하부 기판(20)과 컬러필터층(44)이 형성된 상부 기판(40)은 그 사이에 위치한 스페이서(spacer;52)에 의해 일정한 셀갭(cell gap)을 유지하며, 그 사이에 액정이 주입되어 액정층(50)이 형성된다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 하부 기판(20)의 보호층(32) 및 상부기판(40)의 공통전극(46) 위에는 각각 액정층(50)의 액정분자를 배향하기 위한 배향막이 적층되어 있다.
상기와 같이, 구성된 액정패널(1)에서는 게이트라인(3)을 통해 외부로부터 입력되는 주사신호가 입력됨에 따라 반도체층(26)이 활성화되어 채널층이 형성되며, 이 채널층을 통해 소스/드레인전극(28)을 통해 데이터라인(5)으로부터 입력되는 데이터신호가 액정층(50)에 인가된다. 한편, 도 1에 도시된 바와 같이 횡으로 배열된 게이트라인(3)에는 복수의 화소에 배치된 TFT의 게이트전극(22)이 각각 접속되어 있다. 따라서, 게이트라인(3)에 주사신호가 인가됨에 따라 해당 게이트라인(3)과 접속된 복수의 TFT의 반도체층이 활성화되며, 이 상태에서 데이터라인(5)을 통해 데이터신호가 입력됨에 따라 해당 화소의 액정층(50)이 동작하게 된다.
상기한 바와 같이, 일반적인 TFT LCD는 대향하는 유리기판에 포토리소그래피(photolithography)방법에 의해 TFT와 컬러필터 등을 형성한다. 그런데, 이러한 유리기판은 중량이 크기 때문에 핸드폰이나 PDA와 같은 휴대용 전자기기에 적용하는 경우 휴대성이 저하된다는 문제가 있을 뿐만 아니라 유리기판의 특성상 작은 충격에 의해서도 액정표시소자가 파손되는 등 문제가 많았다.
따라서, 근래에 중량이 가볍고 충격에 강할 뿐만 아니라 플렉시블(flexible)한 특성을 보유하여 휴대성을 강화시킨 플라스틱 액정표시소자가 개발되고 있다. 이러한 플라스틱 액정표시소자는 폴리에틸렌에테르프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리이미드 등과 같은 투명한 플라스틱기판상에 TFT와 컬러필터층과 같은 액정표시소자를 구성하는 각종 막(layer)을 형성시킨 것이다. 이러한 플라스틱기판은 유리에 비해 전이온도(transition temperature)가 낮다는 단점은 있으나, 가볍고 플렉시블하다는 장점을 보유하고 있다.
상기 플라스틱기판상에 형성되는 다양한 막들은 기본적으로 유리 액정표시소자와는 동일한 공정에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 플라스틱기판은 플렉시블하다는 그 자체의 특성 때문에 딱딱한 유리기판에 비해 제조공정상 많은 문제가 발생할 수 있다. 또한 플라스틱기판의 다른 특성들에 의해서도 공정시 어려움이 존재하였다. 예를 들면, 플라스틱기판은 유리기판에 비해 온도에 의한 팽창율이 높기 때문에 고온 공정시 플라스틱기판의 국부적인 팽창율의 차이가 발생할 수 있으며, 이 국부적인 열팽창율 차이에 의해 형성된 층이 파손되는 문제가 발생한다.
특히, 플라스틱기판은 공정과 공정 사이의 운송시 많은 문제가 발생할 수 있었다. 통상적으로 한 공정이 종료되면 액정패널을 도 3에 도시된 바와 같이 카셋트(55)에 적재한 상태에서 후속공정으로 운송하는데, 플라스틱기판과 같은 플렉시블한 기판의 경우에는 중력에 의해 액정패널(1)이 아래로 휘게 되며, 그 결과 액정패널(1)에 형성된 막이 기판으로부터 벗겨지거나 파손되는 경우가 발생하여 액 정패널(1)에 불량이 발생하게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 플렉시블한 플라스틱기판을 롤형상의 지지대에 감아 공정을 진행함으로써, 플라스틱기판의 굽힘성에 의한 공정상의 어려움을 제거할 수 있는 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 플라스틱기판을 롤형상의 지지대에 부착, 고정한 상태에서 공정을 진행함으로써 형성된 막이 파손되는 것을 방지할 수 있는 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 박막트랜지스터 어레이와 컬러필터 어레이가 각각 형성된 플라스틱기판들을 각각 롤형상의 지지대에 감은 상태에서 실링함으로써 제조공정을 간단하게 할 수 있는 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 일 관점에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치는 박막트랜지스터나 화소전극과 같은 액정표시소자의 하나의 공정을 수행하는 공정수단과, 롤형상으로 이루어져 양단면에 형성된 축을 중심으로 회전하도록 상기 공정수단내에 설치되며, 표면에는 진공상태를 유지하는 공동과 연결된 복수의 홀을 구비하여 표면에 감기는 적어도 하나의 플라스틱기판이 고정되는 지지대와, 상기 축에 연결되어 지지대를 회전시키는 모터와, 상기 모터에 연결되어 상기 고정수단의 공정진행 정도에 따라 지지대의 회전속도를 산출하여 모터 제어신호 를 출력하는 제어부로 구성된다.
상기 지지대의 공동은 복수의 격벽에 의해 복수의 구획으로 분할되며, 각각의 구획은 진공챔버에 연결되어 서로 다른 진공도(압력)를 유지한다. 상기 지지대의 내부에는 열선이 설치되어 특정 공정시 상기 플라스틱기판을 원하는 온도로 가열한다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치는 양단면에 형성된 축을 중심으로 회전하며, 내부에 진공상태를 유지하는 공동이 형성되어 표면에 박막트랜지스터 어레이가 형성된 제1플라스틱기판이 감기는 롤형상의 제1지지대와, 내부에 진공상태를 유지하는 공동이 형성되어 표면에 컬러필터 어레이가 형성된 제2플라스틱기판이 감기며, 상기 제1지지대와는 맞닿은 상태로 연동, 회전하여 상기 제1플라스틱기판과 제2플라스틱기판을 실링하는 롤형상의 제2지지대로 구성된다. 제1플라스틱기판에는 스페이서가 산포되어 있고 제2플라스틱기판의 외곽에는 실링재가 도포되어 있으며, 상기 제1지지대 및 제2지지대는 각각 복수의 격벽에 의해 서로 다른 압력을 유지하는 복수의 구획으로 분할되어 상기 제1지지대와 제2지지대의 회전에 따라 격벽의 압력이 달라지게 된다.
본 발명에서는 플라스틱 액정표시소자를 구성하는 플라스틱기판의 고유한 특성인 굽힘성(flexibility)을 감안한 새로운 공정장비를 제시한다. 즉, 롤형상의 지지대를 제공하여 플렉시블한 플라스틱기판을 상기 롤형상의 지지대에 감은 상태로 공정을 진행하거나 운송한다. 따라서, 플라스틱기판의 휨에 의해 발생하게 되는 각 종 문제를 미연에 방지할 수 있게 된다. 통상적으로 액정표시소자는 대면적의 플라스틱기판상에 복수의 액정패널을 제작한 후 각 액정패널을 가공하여 각각의 액정패널을 완성하기 때문에, 상기 롤형상 지지대의 원주길이는 복수의 액정패널이 제작되는 플라스틱기판의 길이 보다는 커야만 한다.
상기한 롤형상의 기판지지대는 액정표시소자의 특정 공정에만 적용되는 것이 아니라 모든 공정에 적용될 수 있다. 예를 들면, TFT기판상에 TFT를 형성하는 공정이나 컬러필터기판상에 컬러필터층과 블랙매트릭스를 형성하는 공정도 상기 롤형상의 기판지지대를 이용하여 제작할 수 있으며, 완성된 TFT기판과 컬러필터기판의 합착 역시 상기 롤형상 지지대를 이용하여 실행할 수 있다. 또한, 한 공정이 종료된 후 후속공정으로 플라스틱기판을 후송하는 경우에도 상기 롤형상의 기판지지대에 기판을 부착시킨 상태로 후송할 수 있기 때문에 플라스틱기판의 굽힘성에 의한 불량을 방지할 수 있게 된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 액정표시소자 제조장치를 나타내는 도면이다. 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제조장치(100)는 롤형상의 지지대(102)로 구성되어 있다. 상기 지지대(102)는 양단면에 형성된 축(104)을 중심으로 회전 가능하게 형성되어 있으며, 그 내부는 공동(空洞)을 형성하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(102)는 진공펌프와 연결되어 내부 공동이 진공상태를 유지하게 된다. 또한, 상기 롤형상 지지대(102)의 원주표면에는 복수의 홀(106)이 형성되어 있다. 이 홀은 진공상태를 유지하는 지지대(102)의 내부 공동과 외부를 연결시켜 공동의 진공상태에 따라 플라스틱기판을 부착, 고정하기 위한 것이다.
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 지지대(102) 내부에는 열선(108)이 설치되어 있다. 도면에서는 비록 상기 열선(108)이 지지대(102) 내부에 원주를 따라 형성되어 있지만, 축방향으로 상기 지지대(102) 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 상기 열선(108)은 도면에 표시되지 않은 외부 전원과 연결되어 공정 시 상기 지지대(102)를 가열하는데 사용된다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 지지대(102)의 내부는 복수의 격벽(111)에 의해 복수의 구획으로 분할되어 있다. 상기와 같이 지지대(102)의 내부를 복수의 구획으로 분할하는 것은 지지대(102) 내부의 진공상태를 달리하기 위한 것이다. 따라서, 도면에는 도시하지 않았지만, 각 구획은 다른 진공펌프와 연결되어 서로 다른 진공도를 유지할 수 있게 된다.
상기 롤형상의 지지대(102) 표면, 즉 원주표면에는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 플라스틱기판(101)이 부착된다. 상기 지지대(102)의 외주 길이는 상기 플라스틱기판(101)과 동일하거나 긴 것이 바람직하다.
이때, 지지대(102)와 플라스틱기판(101) 사이의 부착력은 지지대(102) 표면에 형성된 홀(106)에 기인한다. 즉, 플라스틱기판(101)을 지지대(102)의 표면에 접촉시킨 상태에서, 상기 지지대(102)에 연결된 진공펌프를 작동시키면 상기 지지대(102)의 내부가 진공상태로 되며, 그 결과 홀(106)에는 외부와의 압력차에 따른 흡착력이 생기게 되어 플라스틱기판(101)이 상기 지지대(102) 표면에 부착, 고정된다.
상기 지지대(102)에는 복수의 플라스틱기판(101)이 부착될 수 있다. 지지대(102) 내부에 형성된 격벽(111)은 실질적으로 복수의 플라스틱기판(101)을 지지대(102) 표면에 고정시키기 위한 것이다. 다시 말해서, 플라스틱기판(101)을 부착, 고정하기 위한 지지대(102)의 원주표면을 격벽에 의해 복수의 영역으로 분할하고 원하는 영역만을 진공상태로 만듦으로써 이 영역에만 플라스틱기판(101)을 부착, 고정시킬 수 있게 된다. 만약, 롤형상의 지지대(102) 내부가 하나의 구획으로만 형성되어 있다고 가정하면, 상기 지지대(102)의 원주표면 보다 작은 폭을 갖는 플라스틱기판(101)을 고정하는 경우 상기 플라스틱기판(101)에 접촉되는 영역 이외의 영역에 형성되는 홀(106)은 외부로 노출되기 때문에, 지지대(102) 내부의 압력은 외부의 압력과 동일하게 되어 상기 플라스틱기판(101)을 부착, 고정할 수 없게 될 것이다. 플라스틱기판(101)이 폭이 지지대(102)의 원주길이와 동일하다면 모든 홀(106)이 플라스틱기판(101)에 의해 막히기 때문에 이러한 일이 발생하지 않지만, 복수의 플라스틱기판(101)을 부착, 고정시키기 위해 원주길이를 플라스틱기판(101)의 폭 보다 훨씬 크게 형성하는 경우에는 상기와 같이 플라스틱기판(101)을 부착, 고정할 수 없게 되므로, 지지대(102)의 내부를 복수의 구획으로 구분하여 각각의 구획을 진공상태로 만듦으로써 다양한 크기의 플라스틱기판(101) 또는 복수의 플라스틱기판(101)을 부착, 고정할 수 있게 된다. 또한, 이러한 지지대의 구획은 이후 설명하는 플라스틱기판 합착공정에도 유용하게 사용될 수 있다.
상기와 같이, 롤형상의 지지대(102)의 원주표면에 부착, 고정된 플라스틱기판(101)에는 일반적인 포토리소그래피공정에 의해 박막트랜지스터나 화소전극 또는 컬러필터층이 형성될 수 있다. 한편, 이러한 포토리소그래피공정은 통상적으로 진공챔버내에서 이루어진다. 따라서, 본 발명의 액정표시소자 제조장치 역시 도 6에 도시된 바와 같이 진공챔버내에 장착된다. 상기 도면에 도시된 진공챔버는 액정표시소자 제작공정중 박막트랜지스터의 전극층이나 화소전극 등과 같은 금속층을 제작하는 공정에 관한 것으로, 대부분의 액정표시소자 제작공정은 상기 공정과 유사할 것이다. 따라서, 상기 도면에 도시된 바와 같은 금속층 제조공정을 기초로 본 발명에 따른 액정표시소자 제조장치를 설명한다.
도면에 도시된 바와 같이, 진공챔버(도면표시하지 않음)에 연결되어 진공상태를 유지하는 진공챔버(160) 내부에는 롤형상의 기판지지대(102)가 장착되어 있으며, 상기 지지대(102)의 외주 표면에는 플렉시블한 플라스틱기판(101)이 감겨 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 지지대(102)는 내부 공동(공간)은 진공챔버와 연결된 진공펌프와는 다른 진공펌프와 연결되어, 상기 지지대(102) 내부의 공동이 진공챔버(160)와는 다른 진공도를 유지하게 된다. 이때, 지지대(102) 공동은 진공챔버(160) 보다는 높은 진공도를 유지하여, 상기 플라스틱기판(101)이 지지대(102)의 외주 표면에 형성된 홀(106)에 의해 부착, 고정된다.
예를 들면, 금속층을 형성하기 위해 진공챔버(160)의 내부를 약 10-7Torr의 진공도로 만들 경우, 상기 지지대(102) 내부는 이보다 더 낮은 약 10-8∼10-9Torr의 진공도를 유지함으로써 플라스틱기판(101)이 지지대(102)에 부착, 고정될 수 있을 것이다. 이러한 지지대(102) 내부의 진공도는 특정 진공도로 고정되는 것이 아니 라, 특정 공정시 형성되는 진공챔버(160)의 진공도에 따라 다르게 설정될 수 있을 것이다.
상기 지지대(102)는 축(104)에 의해 외부와 연결된다. 외부로 연장된 축(104)에는 모터(166)가 장착되어 있기 때문에, 상기 모터(166)의 구동에 의해 롤형상의 지지대(102)가 축(104)을 중심으로 회전하게 된다.
진공챔버(160)의 상부에는 스퍼터링(sputtering)용 타겟(target;162)이 설치되어 있다. 이 스퍼터링용 타겟은 플라스틱기판(101) 상에 형성되는 막의 종류에 따라 선택될 수 있는데, 박막트랜지스터의 금속층이나 화소전극을 형성하는 경우에는 예를 들면, Cu, Mo, Al, Al합금, Cr, ITO(Indium Tin Oxide) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 타겟(162)은 진공챔버(160) 외부의 전원공급부(164)와 연결되어 고전압이 인가된다. 상기 진공챔버(160) 내부에는 도면에 표시되지 않은 가스주입구를 통해 아르곤가스(Ar)가 충진된다.
상기와 같이 구성된 장치에서, 전원공급부(164)를 통해 타겟(162)에 고전압이 인가되면, 진공챔버(160)내에 충진된 Ar가스가 플라즈마상태로 되고 상기 플라즈마상태의 Ar+이온이 가속되어 상기 타겟(162)에 충돌하게 된다. 상기 Ar+이온의 충돌에 의해 타겟(162)으로부터 입자가 방출되어 상기 롤형상의 지지대(102)에 고정된 플라스틱기판(101)상에 적층된다.
한편, 상기 지지대(102)는 타겟(162)에 전압이 인가되어 타겟물질이 플라스틱기판(101)상에 적층됨과 동시에 모터(166)의 구동에 의해 회전하게 된다. 이러한 회전에 의해, 지지대(102)의 외부 표면을 감고 있는 플라스틱기판(101) 전체에 걸 쳐 균일한 두께의 금속층(타겟물질로 이루어진)이 형성된다. 지지대(102)의 회전속도는 플라스틱기판(101)의 적층속도에 따라 달라진다. 통상적으로 적층속도는 타겟(162)에 인가되는 전압에 따라 달라지기 때문에, 상기 전원공급부(164)와 모터(166)의 구동은 제어부(170)의 제어신호에 의해 연동되어 작동한다. 또한, 롤형상의 지지대(102) 내부에 설치된 전열선(111)은 외부의 히터(165)와 연결되어 전원공급부(164)의 전압 인가시 플라스틱기판(101)을 원하는 온도(공정에 필요한 온도)로 가열한다.
도 7은 상기 제어부(170)의 구조를 나타내는 블록도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(170)는 플라스틱기판(101)상에 형성하고자 하는 막의 두께를 설정하는 목표값 설정부(172)와, 진공챔버(160)에 충진되는 가스의 농도, 진공정도, 플라스틱기판의 온도, 타겟에 인가되는 전압의 크기 등과 같은 공정조건이 입력되는 조건입력부(174)와, 상기 조건입력부(174)로부터 입력되는 각종 공정조건을 기초로 적층속도를 산출하는 적층속도 산출부(176)와, 상기 적층속도 산출부(176)에서 산출된 적층속도와 목표값 설정부(172)로부터 입력되는 막의 목표 두께값을 기초로 롤형상의 지지대(102)의 회전속도값을 산출하는 회전속도 산출부(179)와, 설정된 전압과 산출된 회전속도값을 출력하는 출력부(178)로 구성된다.
상기한 구조로 이루어진 제조장치를 이용한 액정표시소자 제조방법이 도 8에 도시되어 있는데, 이를 설명하면 다음과 같다.
우선, 이전 공정(예를 들면, 절연층 형성공정)으로부터 운송된 플라스틱기판(101)이 부착, 고정된 롤형상의 지지대(102)를 진공챔버(160)내에 장착한 후 진공펌프(도면에 표시하지 않음)를 구동하여 진공챔버(160)를 진공상태로 만든다. 이후, 도면에 도시된 바와 같이, 플라스틱기판(101)상에 형성될 막의 목표 두께값을 설정한 후, 가스의 농도, 진공정도, 플라스틱기판의 온도, 타겟에 인가되는 전압의 크기 등과 같은 공정조건을 입력한다(S101,S102). 이어서, 제어부(170)에서 공정조건에 기초하여 상기 플라스틱기판(101)에 적층되는 적층물질의 시간당 적층량을 산출하여 설정된 목표 두께값을 적층하기 위한 적층시간을 산출한다(S103,S104).
그후, 롤형상 지지대(102)를 감고 있는 플라스틱기판(101)의 폭과 상기 적층시간을 기초로 지지대(102)의 회전속도값을 산출한 후(S105), 상기 설정된 전압값을 타겟(162)에 인가함과 동시에 구동신호를 모터(166)로 출력하여 구동시킨다.(S106) 이때, 히터(165)에 의해 플라스틱기판(101)이 가열되어 설정된 온도까지 상승된다.
상기와 같이, 타겟(162)에 전압값이 인가됨에 따라 진공챔버(160)내에 충진된 가스가 플라즈마상태로 되어 플라스틱기판(101)상에 타겟물질이 적층되기 시작하며 동시에 모터(166)의 구동에 의해 지지대(102)가 회전하기 시작하여 플라스틱기판(101) 전체에 걸쳐 타겟물질(금속)이 적층된다.(S107)
엄밀하게 말해서, 플라스틱기판(101)에 적층되는 금속은 롤형상의 지지대(102)가 회전하는 동안 균일하게 적층되는 것은 아니다. 지지대(102)에 감긴 플라스틱기판(101)의 일정 영역이 타겟(162)의 바로 아래에 위치할 때와 지지대(102)가 회전하여 상기 영역이 타겟(162)과는 일정한 각도를 형성하고 있을 때에 플라스틱기판(101)상에 적층되는 금속의 적층속도값이 달라질 것이다. 따라서, 원하는 두께의 금속층을 정확하게 형성하기 위해서는 이러한 상이한 적층속도의 차이를 감안하여 지지대(102)의 회전속도값을 산출해야만 할 것이다.
상기한 바와 같은 방법에 의해 플라스틱기판(101)에는 원하는 두께의 금속층이 형성된다. 이 금속층을 에칭하여 게이트라인이나 데이터라인, TFT의 게이트전극이나 소스/드레인전극, 화소전극이나 공통전극을 형성하기 위해서는 포토레지스트를 이용한 일반적인 포토리소그래피공정을 사용하는데, 이러한 공정 역시 플라스틱기판(101)을 롤형상의 지지대(102)에 감은 상태에서 진행될 것이다. 그러나, 이러한 공정은 앞서 설명한 공정과 실질적으로 동일하기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 롤형상의 지지대(102)를 포함하는 제조장치는 TFT기판과 컬러필터기판을 제조하는데 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 이때, 이들 TFT기판과 컬러필터기판의 제조공정은 실질적으로 동일하다.
본 발명은 상기와 같이 TFT기판과 컬러필터기판을 제조한 후 이들을 실링, 합착하는데 유용하게 사용될 수 있다. 도 9에 기판의 실링, 합착방법이 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 2개의 롤형상 지지대(102a,102b)에는 각각 플라스틱기판(101a,101b)이 감겨 있다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만 제1지지대(102a)에 부착, 고정된 제1플라스틱기판(101a)은 이전 공정에서 TFT와 화소전극 등이 형성된 TFT기판이고 제2지지대(102b)에 부착, 고정된 제2플라스틱기판(101b)은 이전 공정에서 컬러필터와 공통전극 등이 형성된 컬러필 터기판이다. 이러한 제1플라스틱기판(101a)과 제2플라스틱기판(102b)은 앞서 설명한 공정에 의해 각종 막들이 형성된 것이다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 제1플라스틱기판(101a)에는 액정표시소자의 셀갭을 일정하게 유지하기 위한 스페이서가 산포되어 있으며, 제2플라스틱기판(101b)의 외곽에는 실링재가 도포되어 있다.
상기 2개의 롤형상 지지대(102a,102b)를 접촉시켜 압력을 가함에 따라 상기 제1플라스틱기판(101a)과 제2플라스틱기판(101b)이 실링재에 의해 합착되며, 롤형상 지지대(102a,102b)가 접촉된 상태에서 동시에 회전함에 따라 상기 제1플라스틱기판(101a)과 제2플라스틱기판(101b) 역시 서로 맞닿은 형태로 회전하게 되어, 결국 상기 제1플라스틱기판(101a)과 제2플라스틱기판(101b)이 실링재에 의해 합착된다.
이때, 상기 제1지지대(102a)와 제2지지대(102b)는 각각 격벽(111a,111b)에 의해 복수의 구획으로 분할되어 있으며, 각각의 구획은 지지대(102a,102b)가 회전하여 플라스틱기판(101a,101b)이 실링됨에 따라 서로 다른 압력을 유지하게 된다. 도면에 도시된 바와 같이, 플라스틱기판(101a,101b)이 부착, 고정된 지지대(102a,102b)의 구획(P1,P2,P3)은 진공상태를 유지하고 있지만, 제1지지대(102a) 및 제2지지대(102b)가 회전하여 제1플라스틱기판(101a) 및 제2플라스틱기판(101b)이 접촉하여 실링되는 순간, 상기 접촉되는 지점의 구획(P1)에는 진공상태가 깨져 외부의 압력과 동일한 압력이 된다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이, 제1지지대(102a) 및 제2지지대(102b)가 계속 회전함에 따라 제1플라스틱기판(101a) 및 제2플라스틱기판(101b)이 실링된 상태로 상기 지지대(102a,102b)로부터 배출된다.
상기 제1지지대(102a) 및 제2지지대(102b)가 계속 회전함에 따라 다음의 구획(P2)의 플라스틱기판(101a,101b)이 실링되며, 이와 동시에 상기 구획(P2)의 진공상태가 깨지게 된다. 제1지지대(102a) 및 제2지지대(102b)가 회전함에 따라 상기 동작을 반복하게 되며, 결국 제1플라스틱기판(101a) 및 제2플라스틱기판(101b) 전체가 실링되어 지지대(102a,102b)로부터 배출되게 된다.
상기와 같이, 롤형상의 지지대(102a,102b)를 이용하여 플라스틱기판(101a,101b)을 실링, 합착하는 경우, 플라스틱기판(101a,101b)의 특성인 굽힘성에 의한 합착력의 불균일한 인가에 의한 불완전한 기판실링이 발생하지 않을 뿐만 아니라 롤형상의 지지대(102a,102b)에 감겨 있는 상태로 제작된 TFT기판과 컬러필터기판을 다른 부가의 장치없이 그대로 실링하기 때문에 간단한 공정이 가능하게 된다.
도면에 도시하지는 않았지만, 상기와 같이 제 1 플라스틱 기판(101a) 및 제 2 플라스틱 기판(101b)을 실링, 합착한 이후에 제 1 플라스틱 기판(101a)과 제 2 플라스틱 기판(101b) 사이의 공간에 액정을 주입하여 액정층을 형성한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 플라스틱 액정표시소자를 제조하기 위해 롤형상의 지지대를 포함하는 액정표시소자 제조장치를 사용하였다. 이러한 액정표시소자는 플라스틱기판상에 모든 액정표시소자의 구성요소들을 형성하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기한 상세한 설명에 예시된 특정 공정은 단지 본 발명의 특정한 공정을 설명하는 것이 아니라 모든 액정표시소자 공정을 대표하여 설명하는 것으로, 이 설명에 의해 본 발명의 장치를 이용하여 다른 공정들을 수행하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에 종사하는 사람이라면 누구나 용이하게 적용할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 액정표시소자 제조장치 역시 본 발명의 기본적인 개념(플라스틱기판이 감겨지는 롤형상의 지지대)을 이용하면, 유사한 구조의 제조장치를 용이하게 창안할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자 제조장치에서는 플렉시블한 플라스틱기판이 감겨진 상태에서 공정이 진행되는 롤형상의 기판지지대를 구비한다. 따라서, 플라스틱기판이 기판지지대에 안전하게 부착, 고정되므로, 플라스틱기판의 굽힘성에 의해 발생하는 막의 파손이 발생하지 않게 된다. 또한, TFT나 컬러필터층을 형성한 플라스틱기판을 기판지지대에 감겨진 상태 그대로 실링공정을 진행할 수 있게 때문에 공정이 간편해지며, 그 결과 제조비용을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

Claims (16)

  1. 액정표시소자의 적어도 하나의 공정을 수행하는 제1공정수단; 및
    롤형상으로 이루어져 양단면에 형성된 축을 중심으로 회전하도록 상기 제1공정수단내에 설치되며, 표면에는 진공상태를 유지하는 제1공동과 연결된 복수의 홀을 구비하여 표면에 감기는 적어도 하나의 제1플라스틱기판이 고정되는 제1지지대;
    를 포함하여 구성된 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1지지대의 외주 길이는 상기 제1플라스틱기판과 동일하거나 긴 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1지지대의 제1공동은 복수의 격벽에 의해 서로 다른 압력을 유지하는 복수의 구획으로 분할된 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지대 내에 설치되어 상기 제1플라스틱기판을 가열하는 열선; 및
    상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 열선에 신호를 인가하여 상기 제1플라스틱기판을 원하는 온도로 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축에 연결되어 제1지지대를 회전시키는 모터; 및
    상기 모터에 연결되어 상기 공정수단의 공정진행 정도에 따라 제1지지대의 회전속도값을 산출하여 모터 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    공정의 원하는 목표값을 설정하는 목표값 설정부;
    공정조건을 입력하는 조건입력부;
    상기 조건입력부로부터 입력되는 공정조건을 기초로 공정속도값을 산출하는 공정속도 산출부;
    상기 목표값 설정부와 공정속도 산출부로부터 각각 입력되는 공정 목표값과 공정속도값을 기초로 제1지지대의 회전속도값을 산출하는 회전속도 산출부; 및
    상기 산출된 회전속도값에 대응하는 제어신호를 출력하는 출력부로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1공정수단은 금속층을 형성하는 진공챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1공정수단은 컬러필터 기판을 제조하기 위한 공정을 수행하는 챔버 또는 컬러필터 기판을 제조하기 위한 공정을 수행하는 챔버인 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 액정표시소자의 적어도 하나의 공정을 수행하는 제2공정수단; 및
    롤형상으로 이루어져 양단면에 형성된 축을 중심으로 회전하도록 상기 공정 수단내에 설치되며, 표면에는 진공상태를 유지하는 제2공동과 연결된 복수의 홀을 구비하여 표면에 감기는 적어도 하나의 제2플라스틱기판이 고정되는 제2지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  10. 제9항에 있어서, 제1플라스틱기판에는 박막 트랜지스터 어레이 기판이 형성되고 제2플라스틱기판에는 컬러필터 기판이 형성되며,
    상기 제1지지대와 제2지지대는 맞닿은 상태로 연동, 회전되면서 상기 제1플라스틱기판과 제2플라스틱기판을 실링하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1지지대의 제1공동과 제2지지대의 제2공동은 복수의 격벽에 의해 서로 다른 압력을 유지하는 복수의 구획으로 분할되며,
    제1플라스틱기판과 제2플라스틱기판이 실링된 경우 상기 해당 영역 구획의 압력이 외부의 압력과 동일하게 되어 실링된 기판이 제1지지대 및 제2지지대로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 액정표시소자 제조장치.
  12. 삭제
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