KR100915796B1 - 액정표시장치의 배향막 형성장치 및 형성방법 - Google Patents

액정표시장치의 배향막 형성장치 및 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 패널 가장자리를 소수성 처리하여 배향액이 패널 가장자리에 균일하고 매끈하게 도포될 수 있도록 하는 액정표시장치의 배향막 형성장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는 균일하고 매끄러운 배향막 도포를 위해 패널 가장자리를 소수성 처리하는 액정표시장치의 배향막 형성방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명은 패널(110); 그리고, 상기 패널(110)의 가장자리를 따라 이동하며, 소수성 처리(A)를 수행하는 적어도 하나의 플라즈마 처리장치(200)를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 글라스(100)에 형성된 패널(110)의 가장자리를 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 소수성 처리(A)하는 단계; 그리고, 상기 패널(110)에 배향액(410)을 도포하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성방법을 제공한다.
Figure R1020080052384
소수성 처리, 플라즈마 처리장치

Description

액정표시장치의 배향막 형성장치 및 형성방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING ALIGNMENT FILM OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시장치의 배향막 형성장치 및 배향막 형성방법에 관한 것으로서, 특히 패널의 가장자리를 소수성 처리(A)함으로써 도포되는 배향액이 패널의 가장자리 외부로 흘러나가 패널 가장자리에 배향액이 매끈하게 도포되지 못하는 문제점을 방지할 수 있는 액정표시장치의 배향막 형성장치 및 배향막 형성방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 크게 상부 기판과 하부 기판 그리고, 상기 상하부 기판 사이에 충진되는 액정으로 이루어진다. 상기 하부 기판에는 박막 트랜지스터와 같은 스위치 소자와 이에 대응하는 화소가 매트릭스 형태로 형성되고, 상부 기판에는 공통 전극과 컬러 필터가 형성된다.
이러한 액정표시장치는 액정의 전기광학적 효과를 이용하여 도광판으로부터 입사되는 빛을 통과시키거나 차단함으로써 영상을 디스플레이하며, 상기 전기광학적 효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정된다. 따라서, 액정표시장치에서 요구되는 응답성과 균일성을 확보하기 위해서는 상하부 기판 사 이에 충진되는 액정의 분자들을 특정 방향으로 배향시켜 단결정과 같은 특성을 가지도록 하는 것이 필수적이다.
이를 위해 액정표시장치의 상하부 기판의 마주보는 면에는 배향막이 형성되며, 상기 배향막은 통상 폴리이미드계 고분자 화합물로 이루어지는 배향액이 500~1000Å의 두께로 도포된 후 경화 및 러빙(Rubbing)공정을 거침으로써 형성된다.
상기 배향막을 형성하는 방법으로는 스핀 코팅 또는 롤 코팅 방법 등이 많이 사용되고 있지만, 근래에는 정확한 위치에 원하는 두께의 배향막을 정확히 형성할 수 있다는 등의 이유에서 잉크젯 헤드를 통해 배향액을 패널에 직접 토출하는 프린팅 방법이 많이 이용되고 있다.
하지만, 이러한 종래 배향막 형성방법은 도포된 배향액이 패널의 가장자리 밖으로 흘러나가는 등의 문제로 배향액이 패널 가장자리에 매끈하게 도포되지 않아 공정불량을 야기하는 문제점이 있었다.
도 1은 종래기술에 따라 패널에 배향액이 도포된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따라 배향액(11)이 도포된 패널(10)의 가장자리 부분은 배향액(11)이 패널(10)의 가장자리 밖으로 흘러나가는 등의 문제로 인해 매끄럽지 못한 형태를 이루게 된다.
즉, 스핀 코팅, 롤 코팅 방법뿐만 아니라 잉크젯 프린팅 방법을 이용해 패널(10)의 가장자리 부분에 정확히 배향액(11)이 토출된다고 하더라도 잉크 방울 형태로 패널(10)에 도포된 배향액(11)은 패널(10) 상에서 퍼지며 패널(10)의 가장자 리 밖으로 흘러나가는 경우가 발생하고 결국, 도 1과 같이 패널(10)의 가장자리가 매끈하지 못한 형태를 이루게 된다.
이와 같이 배향액(11)이 패널(10) 가장자리에 매끄럽게 도포되지 못하면 공정불량을 야기하며, 결국 배향막이 패널(10)에 정확히 형성되지 않아 액정표시장치 전체의 불량을 야기한다.
이러한 공정불량을 방지하기 위해 패널(10)의 가장자리에 배향액(11)을 도포할 때에는 S/W 프로그램의 보정을 통해 배향액(11) 토출량을 별도로 조절하는 등의 노력을 하고 있지만, 이러한 방법으로도 배향액(11)이 패널(10) 가장자리 밖으로 흘러나가면서 발생하는 공정불량을 완전히 방지하지는 못한다.
본 발명의 과제는 패널 가장자리를 소수성 처리하여 배향액이 패널 가장자리에 균일하고 매끈하게 도포될 수 있도록 하는 액정표시장치의 배향막 형성장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는 균일하고 매끄러운 배향막 도포를 위해 패널 가장자리를 소수성 처리하는 액정표시장치의 배향막 형성방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명은 패널(110); 그리고, 상기 패널(110)의 가장자리를 따라 이동하며, 소수성 처리(A)를 수행하는 적어도 하나의 플라즈마 처리장치(200)를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 글라스(100)에 형성된 패널(110)의 가장자리를 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 소수성 처리(A)하는 단계; 그리고, 상기 패널(110)에 배향액(410)을 도포하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성방법을 제공한다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 형성장치 및 배향막 형성방법은 패널의 가장자리를 소수성 처리함으로써 도포된 배향액이 패널 가장자리 밖으로 흘러나가 공정불량을 야기하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 균일하고 가장자리가 매끈한 배향막 형성이 가능하다.
이상 설명한 내용을 통해 당 업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 이용해 패널 가장자리를 소수성 처리(A)하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 배향막 형성장치는 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 패널(110) 가장자리를 일정한 폭으로 소수성(疏水性) 처리(A)한다.
상기 패널(110)은 글라스(100) 사이즈에 따라 복수개가 형성되며, 상기 플라즈마 처리장치(200)는 각 패널(110)의 가장자리를 따라 순차적으로 이동하며 패널(110) 가장자리에 소수성 처리(A)를 수행한다.
여기서, 상기 플라즈마 처리장치(200)는 적어도 2대 이상 설치될 수 있다. 이 경우, 복수개의 패널(110)에 대한 소수성 처리(A)가 동시에 진행될 수 있어 빠른 공정진행이 가능해진다.
이와 같이 플라즈마 처리장치(200)에 의해 패널(110) 가장자리가 소수성 처리(A)되면, 소수성 처리(A)된 부분에 의해 배향액이 도포되는 패널(110)의 활성 영 역과, 배향액이 도포되지 않는 패널(110)의 비활성 영역의 경계가 명확해지고, 상기 소수성 처리(A)가 이루어진 부분이 격벽 역할을 하게 되어 패널(110)의 활성 영역에 도포된 배향액이 패널(110)의 가장자리 밖으로 흘러나가 발생하는 공정불량을 방지할 수 있다.
즉, 패널(110) 가장자리에 도포되는 배향액은 소수성 처리(A)가 이루어진 부분에 의해 패널(110) 가장자리 밖으로 흘러나갈 수 없게 되고 이에 따라 종래와 같은 패널(110) 가장자리 밖으로 배향액이 흘러나가 발생하는 공정불량을 방지할 수 있게 된다.
또한, 소수성 처리(A)된 부분이 가상의 격벽 역할을 하게 되면 패널(110)의 활성 영역에 도포된 배향액이 비활성 영역으로 흘러나가지 못하기 때문에 배향액(410)이 균일하게 퍼지도록 하는 레벨링 공정 및 배향액 건조 공정 역시 안정적이고 균일하게 진행될 수 있다. 즉, 소수성 처리(A)된 부분이 가상의 격벽 구조를 이루어 패널(110)의 활성 영역과 비활성 영역의 경계가 명확히 구분되어지면 활성영역에 도포된 배향액이 비활성 영역으로 흘러나가는 것이 방지되어 안정적이고 균일한 레벨링 및 배향액 건조 공정이 가능해진다.
이러한 패널(110) 가장자리를 소수성 처리(A)하는 상기 플라즈마 처리장치(200)는 노즐형태로 구성되며, 불소화합물(CF4 등) 등을 이용한 플라즈마에 의한 소수성 처리(A)를 수행한다.
구체적으로, 상기 플라즈마 처리장치(200)의 이동속도는 10~30mm/sec, 토출되는 플라즈마 처리폭은 1~10mm이며, 불소화합물(CF4 등) 가스유량은 50~150sccm이 되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 글라스(100)는 상술한 플라즈마 처리장치(200)를 이용한 패널(110) 가장자리의 소수성 처리(A) 전에 미리 표면이 친수성(親水性) 처리된다. 이와 같이, 글라스(100)의 표면이 친수성 처리되면 소수성 처리(A)된 패널(110) 가장자리를 제외한 부분은 친수성 처리된 상태를 이루게 되어 토출되는 배향액이 패널(110)의 활성 영역에서 균일하게 퍼질 수 있게 된다.
즉, 패널(110)의 활성 영역에 잉크 방울 형태로 적하되는 배향액은 패널(110) 표면에 떨어지면 퍼지게 되는데 이때, 글라스(100) 표면이 친수성 처리되면 배향액이 패널(110)에서 균일하게 퍼지게 되고, 결국 균일한 두께의 배향막 형성이 이루어진다.
이러한 글라스(100) 표면의 친수성 처리는 소수성 처리와 동일한 방식으로 이루어지므로 패널(110) 가장자리를 소수성 처리(A)하는 본 발명의 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 이루어질 수 있다.
한편, 상기 글라스(100) 외곽부에는 상기 플라즈마 처리장치(200)를 이용한 패널(110) 가장자리의 소수성 처리(A)가 정확한 위치에서 진행되는지 여부를 확인하기 위한 센서(300)가 설치됨이 바람직하다.
상기 센서(300)는 플라즈마 처리장치(200)를 따라 이동하며, 플라즈마 처리장치(200)의 위치를 실시간으로 측정한다. 이를 위해 글라스(100) 외곽부에는 가이드 프레임(310)이 설치되며, 상기 센서(300)는 가이드 프레임(310)에 수평 이동 가능하게 설치된다. 비록 도시되지는 않았지만 일반적으로 글라스(100)는 배향막 형 성공정시 스테이지와 같은 평판 플레이트에 안착되기 때문에 상기 가이드 프레임(310) 역시 평판 플레이트 상면에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 센서(300)는 플라즈마 고정장치(200)의 X, Y 좌표를 각각 측정할 수 있도록 적어도 2개가 설치됨이 바람직하다. 이 경우, 상기 가이드 프레임(310)은 도면에 도시된 바와 같이 글라스(100)의 상하 둘레면 및 좌우 둘레면에 각각 하나씩 설치되고, 상기 센서(300)는 각 가이드 프레임(310)에 수평 이동 가능하게 설치되어 플라즈마 처리장치(200)의 X, Y 좌표를 각각 측정한다.
이러한 센서(300)에 의해 측정된 플라즈마 처리장치(200)의 위치 정보는 제어부(미도시)에 입력되고, 제어부는 플라즈마 처리장치(200)가 패널(110)의 정확한 위치에 소수성 처리(A)를 수행하고 있는지 여부를 실시간으로 점검한다.
물론, 상기 센서(300)는 플라즈마 처리장치(200)의 위치 정보뿐만 아니라 플라즈마 처리장치(200)를 이용한 소수성 처리(A) 공정의 시작과 끝을 알려주는 역할도 수행할 수 있다.
도 3은 가장자리가 소수성 처리(A)된 패널에 배향액이 토출되는 상태를 나타내는 도면이다.
상술한 바와 같이, 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 패널(110) 가장자리에 소수성 처리(A)가 이루어지면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 패널(110)에는 노즐 형태의 잉크젯 헤드(400)를 통해 배향액(410)이 도포된다.
여기서, 친수성 처리되어 있는 패널(110)의 활성 영역에 떨어지는 배향액(410)은 균일하게 퍼지게 되는데, 이때 소수성 처리(A)된 부분이 격벽 역할을 하 기 때문에 패널(110) 가장자리 밖으로 흘러나가는 것이 방지된다.
특히, 잉크젯 헤드(400)에서 토출된 배향액(410)이 도 3과 같이 패널(110) 가장자리 부분 즉, 소수성 처리(A)된 부분에 떨어지면, 배향액(410)은 소수성 처리(A)된 부분에 머물지 못하고 패널(110) 가장자리 안쪽으로 흘러들어가거나 패널 (110) 가장자리 바깥쪽 또는 패널(110) 사이로 흘러나가게 되어 종래와 같이 패널(110) 가장자리에 떨어진 배향액(410)이 떨어진 위치에서 퍼지면서 발생하는 공정불량이 방지될 수 있다.
좀더 상세히 설명하면, 소수성 처리(A)된 부분에 떨어진 배향액(410)이 패널(110) 가장자리 안쪽으로 흘러들어오면 결과적으로 배향액(410)이 패널(110)의 활성 영역에 도포된 것과 동일해지며, 또한 배향액이 패널(110) 가장자리 밖 즉, 비활성 영역으로 흘러나갈 경우에도 소수성 처리(A)된 부분에 의해 패널(110)의 활성 영역과 비활성 영역의 경계가 명확히 구분되어지기 때문에 종래와 같은 공정 불량은 발생하지 않는다.
이와 같이, 패널(110)의 가장자리가 소수성 처리(A)되면, 상기 소수성 처리(A) 부분이 격벽 역할을 하여 배향액(410)이 패널(110) 가장자리 밖으로 흘러나가는 것이 방지될 뿐만 아니라 소수성 처리(A) 영역에 배향액(410)이 떨어지더라도 그 자리에 머물지 않고 도 3과 같이 패널(110) 안쪽으로 흘러들어가거나 패널(110)과 패널 사이로 흘러나가기 때문에 종래와 같은 공정불량이 발생하지 않는다. 이러한 패널(110)의 가장자리를 소수성 처리하는 방식은 배향막 도포용 롤러 프린팅 방식 등 다양한 배향막 형성방법에 적용하는 것이 가능하다.
이하, 상술한 본 발명에 따른 배향막 형성장치를 이용한 배향막 형성방법에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 복수개의 패널(110)이 형성되는 글라스(100)의 표면을 친수성 처리한다. 상기 친수성 처리공정은 패널(110)에 도포되는 배향액(410)이 쉽게 퍼지도록 하여 배향막이 균일하게 형성될 수 있도록 한다. 이러한 친수성 처리는 상술한 바와 같이 패널(110) 가장자리에 소수성 처리를 수행하는 플라즈마 처리장치(200)를 이용해서 이루어질 수 있다.
이후, 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 패널(110)의 가장자리를 소수성 처리한다. 상기 플라즈마 처리장치(200)는 각 패널(110)의 가장자리를 따라 이동하며 노즐 등을 통해 불소화합물(CF4 등) 가스를 방출함으로써 패널(110) 가장자리가 일정 폭으로 소수성 처리(A)되도록 한다.
이때, 플라즈마 처리장치(200)가 정확한 위치에 소수성 처리(A)를 수행하고 있는지 여부를 확인하기 위해 센서(300)가 플라즈마 처리장치(200)의 위치를 실시간으로 측정한다. 상기 센서(300)는 플라즈마 처리장치(200)의 위치를 정확히 측정하기 위해 가이드 프레임(310)에 수평이동 가능하게 설치되어 플라즈마 처리장치(200)를 따라 이동한다.
이러한 센서(300)가 측정한 플라즈마 처리장치(200)의 위치 정보는 제어부로 실시간 전달되고, 제어부는 상기 위치 정보를 통해 소수성 처리공정이 정확히 이루어지고 있는지 여부를 확인한다.
이러한 과정을 거쳐 패널(110) 가장자리에 소수성 처리(A)가 완료되면, 센 서(300)가 공정이 완료되었다는 신호를 제어부로 전달하고, 제어부는 잉크젯 헤드(400)를 제어하여 패널(110)에 배향액(410)이 도포되도록 한다.
이때, 패널(110)의 활성 영역에 도포되는 배향액(410)은 소수성 처리(A)된 부분에 의해 패널(110) 가장자리 밖으로 흘러나가지 못하며, 소수성 처리(A)된 부분에 도포되는 배향액(410)은 패널(110) 가장자리 안쪽으로 흘러들어가거나 패널 (110) 가장자리 바깥쪽 또는 패널(110) 사이로 흘러나가게 된다. 따라서, 패널(110) 가장자리에는 매끈한 형태로 배향액(410)이 도포되어 진다.
이와 같이 패널(110)에 배향액(410) 도포가 완료되면, 건조 및 러빙(Rubbing)공정을 거쳐 패널(110)에 배향막이 형성된다.
지금까지 상술한 액정표시장치의 배향막 형성장치 및 형성방법은 잉크젯 프린팅 장치 및 방법에 근거하여 설명하였지만, 스핀 코팅 또는 롤 코팅장치 및 방법 등에도 사용될 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래기술에 따라 패널에 배향액이 도포된 상태를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치를 이용해 패널 가장자리를 소수성 처리(A)하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3은 가장자리가 소수성 처리(A)된 패널에 배향액이 토출되는 상태를 나타내는 도면이다.

Claims (8)

  1. 패널(110); 그리고,
    상기 패널(110)의 가장자리를 따라 이동하며, 소수성 처리(A)를 수행하는 적어도 하나의 플라즈마 처리장치(200)를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치(200)는 불소화합물 등을 이용한 플라즈마에 의한 소수성 처리(A)를 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치(200)를 따라 이동하며, 플라즈마 처리장치(200)의 위치를 실시간으로 측정하는 적어도 하나의 센서(300)를 더 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패널(110)의 표면은 친수성 처리되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성장치.
  5. 글라스(100)에 형성된 패널(110)의 가장자리를 플라즈마 처리장치(200)를 이용해 소수성 처리(A)하는 단계; 그리고,
    상기 패널(110)에 배향액(410)을 도포하는 단계를 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치(200)는 불소화합물 등을 이용한 플라즈마에 의한 소수성 처리(A)를 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치(200)의 위치는 플라즈마 처리장치(200)를 따라 이동하는 센서(300)에 의해 실시간으로 측정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    패널의 가장자리를 소수성 처리하기 전에 상기 글라스의 표면을 친수성 처리하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 액정표시장치의 배향막 형성방법.
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