KR100929682B1 - 배향막 형성 장치 및 그 형성 방법 - Google Patents

Abstract

배향제 공급부, 배향제 공급부의 하부에 설치되어 배향제 공급부로부터 배향제를 공급받는 아니록스 롤, 아니록스 롤의 외주면의 일측에 접촉되어 회전하는 닥터 롤, 아니록스 롤의 외주면의 타측에 접촉되어 회전하며, 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤, 상면에 기판이 탑재되어 있으며, 인쇄 롤에 부착되어 있는 고무판과 기판이 접촉되도록 설치되어 있는 테이블을 포함하고, n을 2 이상의 정수라 할 때, 인쇄 롤의 외주면의 길이는 기판의 길이의 1/n인 배향막 형성 장치.

배향막, PI, 아니록스롤, 인쇄롤, 고무판

Description

배향막 형성 장치 및 그 형성 방법{ALIGNMENT FILM FORMATION APPARATUS AND FORMATION METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 측단면도이고,

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 고무판이 부착된 인쇄 롤이 기판에 배향막을 인쇄하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 인쇄 롤의 외주면에 고무판이 부착되기 전의 상태로서, 고무판에 형성되어 있는 요철 패턴을 도시한 도면이고,

도 4는 종래의 배향막 형성 장치의 측단면도이고,

도 5는 종래의 배향막 형성 장치의 인쇄 롤의 외주면에 고무판이 부착되기 전의 상태로서, 고무판에 형성되어 있는 요철 패턴을 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 측단면도이고,

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 고무판이 부착된 인쇄 롤이 기판에 배향막을 인쇄하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 액정 표시 장치의 배향막 형성 장치 및 그 형성 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.

상기와 같은 액정 표시 장치의 제조 공정을 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 두 장의 표시판 중 하부 표시판은 여러 번의 증착(deposition), 노광(photolithography), 식각(etching)공정을 거쳐 박막트랜지스터(thin film transistor)와 같은 다수의 스위칭소자를 형성하고, 각각의 스위칭소자(switching device)에 대응하는 화소(pixel)를 매트릭스 형태로 구성하며, 스위칭소자를 중심으로 배선이 교차되고, 각 배선의 일단에는 패드부가 형성되는 어레이 패턴이 형성된다. 또한, 상부 표시판에는 하부 표시판과 마주보는 면에 공통 전극을 형성하고, 그 위에 색 필터를 형성한다. 다음으로, 상부 표시판과 하부 표시판 사이에 충진되는 액정의 배향 특성에 따라 상부 및 하부 표시판에 배향막(alignment film)을 형성하는 과정을 거치게 된다. 다음으로, 상부 표시판과 하부 표시판을 소정의 접착제(sealant)로 부착한 후, 부착된 두 표시판 사이의 공간에 임의의 액정을 충진하여 줌으로써 액정 패널이 완성된다.

전술한 공정 중 표시판에 배향막을 형성하는 공정은 다음과 같은 이유로 필수적이다. 액정 표시 장치는 액정의 전기 광학적 효과를 이용한 것이고, 이러한 전 기 광학적 효과는 액정 자체의 이방성과 액정의 분자배열 상태에 의해 결정되어진다. 또한, 액정의 분자배열에 대한 제어는 액정 표시 장치에서의 표시품위를 안정화하는 데 큰 영향을 미치게 된다.

따라서, 액정에 단결정 질서를 부여하고 액정 분자를 1매 단위로 규칙적인 응답을 할 수 있도록 하는 것이 배향막의 역할이다. 이러한 배향막은 일반적으로 회전 도포법이나 인쇄 도포법으로 형성하며, 이 중 인쇄 도포 장치는 복수개가 맞물려 돌아가는 롤(Roll)을 이용하여 유리 기판위에 배향막을 코팅하는 방법으로서, 닥터 롤(doctor roll), 아니록스 롤(anilox roll), 인쇄 롤(printing roll) 및 고무판으로 구성되어 있다.

그러나, 기판이 대형화될수록 아니록스롤, 인쇄롤 및 고무판 등이 커지게 되므로, 전체적인 배향막 형성 장치의 크기 및 무게가 커지게 되어 설비 제작에 한계가 발생한다.

본 발명의 기술적 과제는 대형 기판에 적용가능한 배향막 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 배향막 형성 장치는 배향제 공급부, 상기 배향제 공급부의 하부에 설치되어 상기 배향제 공급부로부터 배향제를 공급받는 아니록스 롤, 상기 아니록스 롤의 외주면의 일측에 접촉되어 회전하는 닥터 롤, 상기 아니록스 롤의 외주면의 타측에 접촉되어 회전하며, 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤, 상면에 기판이 탑재되어 있으며, 상기 인쇄 롤에 부착되어 있는 고무판과 상기 기판이 접촉되도록 설치되어 있는 테이블을 포함하고, n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 인쇄 롤의 외주면의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n인 것이 바람직하다.

또한, 상기 고무판의 길이는 인쇄 롤의 외주면의 길이와 동일한 것이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 배향막을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고무판에는 상기 기판에 형성되어 있는 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 요철 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 닥터 롤은 상기 아니록스 롤의 외주면과 접촉되어 회전하는 동시에 축방향을 따라 왕복 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 테이블은 상기 인쇄 롤의 축에 수직한 방향으로 왕복 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아니록스 롤의 하부에 설치되어 아니록스 롤로부터 떨어지는 여분의 배향제가 바닥에 떨어지는 것을 방지하는 바스켓을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 배향막 형성 방법은 아니록스 롤, 닥터 롤 및 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤을 통해 배향막을 기판에 형성하는 배향막 형성 방법에 있어서, n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 고무판에는 상기 기판에 형성되어 있는 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 요철 패턴이 형성되어 있고, 상 기 고무판의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n이며, 상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 배향막 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 배향막 형성 방법은 아니록스 롤, 닥터 롤 및 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤을 통해 배향막을 기판에 형성하는 배향막 형성 방법에 있어서, n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 고무판에는 요철 패턴이 형성되어 있지 않고, 상기 고무판의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n이며, 상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 배향막을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 형성된 배향막을 노광 및 식각함으로써 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 배향막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 배향막 형성 장치 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 고무판이 부착된 인쇄 롤이 기판에 배향막을 인쇄하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 인쇄 롤의 외주면에 고무판이 부착되기 전의 상태로서, 고무판에 형성되어 있는 요철 패턴을 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 장치는 서로 평행하게 배치된 3개의 롤러, 즉, 아니록스 롤(10), 닥터 롤(20) 및 인쇄 롤(30), 그리고, 배향제 공급부(40)와, 바스켓(50) 및 테이블(60)로 구성되어 있다.

배향제 공급부(40)는 아니록스 롤(10)의 상부에 설치되어 배향제를 아니록스 롤(10)의 외주면으로 흘려주고, 닥터 롤(20)은 그의 외주면이 아니록스 롤(10)의 외주면의 일측과 접촉된 상태에서 축방향으로 왕복이동되며 배향제 공급부(40)로부터 공급된 배향제를 아니록스 롤(10)의 외주면에 고르게 펴주는 역할을 한다.

이러한 배향제는 무기 배향제와 유기 배향제로 나누어지며 특히 유기 배향제 중 폴리이미드계 배향제가 많이 사용되고 있다.

인쇄 롤(30)의 외주면에는 임의의 패턴이 형성되어 있는 고무판(70)이 부착되어 있다.

이러한 고무판(70)은 EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers)재질인 것이 바람직하다. EPDM은 에틸렌(Ethylene), 프로필렌(Propylene), 비결합 디엔(Non-conjugated Diene)으로 이루어진 합성고무로서, 설퍼(Sulfur), 페록사이드(Peroxide), 페놀 레진(Phenol Resin), 방사선 등으로 가황할 수 있으며, 특히 디엔(Diene)은 설퍼(Sulfur) 가황이 가능하도록 하기 위한 것이다. 이러한 EPDM은 내오존성, 내후성, 내열성, 내용제성 등이 뛰어나고 다른 합성고무에 비하여 비중이 작으며, 충전제, 오일 등의 고충전이 가능하여 경제성이 매우 뛰어난 합성고무이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고무판(70)에는 기판(1)에 형성되어 있는 복수개의 액정 표시 패널 패턴(1a)에 대응하는 요철 패턴(70a)이 형성되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고무판(70)이 아니록스 롤(10)의 외주면과 접촉됨으로써 아니록스 롤(10)의 외주면에 묻은 배향제가 고무판(70)의 표면으로 옮겨지게 된다. 즉, 닥터 롤(20)은 아니록스 롤(10)과 맞물려 돌아가게 되어 있고, 인쇄 롤(30)은 아니록스 롤(10)과 맞물려 돌아가도록 구성되어 있다.

그리고, 고무판(70)에 형성되어 있는 요철 패턴(70a)은 기판(1) 위에 즉, 접착제를 도포할 부분과 패드를 형성할 부분 등을 제외한 부분인 복수개의 액정 표시 패턴(1a)에 선택적으로 배향제가 인쇄되도록 하여 배향막 패턴(2)(도 2 참조)을 형성한다.

이 때, 테이블(60)은 인쇄 롤(30)의 하부에서 전후방 즉, 인쇄 롤(30)의 회전축(31)과 수직한 방향으로 이동한다. 즉, 테이블(60)의 상면에는 복수개의 액정 표시 패널 패턴(1a)이 형성되어 있는 기판(1)이 탑재되어 있다. 테이블(60)이 기판(1)을 탑재하고 인쇄 롤(30)의 하부로 이동하는 동안 고무판(70)은 기판(1)의 표면에 고무판(70)의 요철 패턴(70a)대로 배향제를 코팅하여 배향막 패턴(2)을 형성하게 된다.

도 4에는 종래의 배향막 형성 장치의 측단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 인쇄 롤의 외주면에 고무판이 부착되기 전의 상태로서, 고무판에 형성되어 있는 요철 패턴이 도시되어 있다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 종래에는 인쇄 롤(30)의 지름(D2)의 π배인 외주면의 길이가 기판의 길이(L3)와 동일하도록 인쇄 롤(30)을 제작하였다.

따라서, 인쇄 롤(30)의 외주면을 따라 부착되는 고무판(70)의 길이(L4)도 기판(1)의 길이(L3)와 동일하게 제작되었다.

따라서, 인쇄 롤(30)의 1회전만으로 기판(1)의 모든 영역에 배향막을 형성할 수 있었다. 그러나, 기판이 대형화됨에 따라, 인쇄 롤(30), 아니록스 롤(10) 및 닥터 롤(20)의 크기가 함께 대형화된다는 문제점이 발생하게 되므로, 본 발명의 한 실시예에서는 인쇄 롤(30)의 크기를 작게 제작하고, 인쇄 롤(30)을 여러 번 회전함으로써 대형화된 기판에 배향막을 형성할 수 있는 배향막 형성 장치를 예시하고 있으며, 이하에서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, n을 2 이상의 정수라 할 때, 인쇄 롤(30)의 지름(D1)의 π배인 외주면의 길이는 기판(1)의 길이(L1)의 1/n이 되도록 인쇄 롤(30)을 제작한다.

그리고, 인쇄 롤(30)의 외주면의 길이는 인쇄 롤(30)의 외주면을 따라 부착되어 있는 고무판(70)의 길이(L2)와 동일하므로, 고무판의 길이(L2)도 기판의 길이(L1)의 1/n이 되도록 고무판(70)을 제작한다.

이 경우, 인쇄 롤(30)이 n번 회전하면, 기판(1)의 모든 영역, 즉, L1에 해당하는 영역을 지나가며 배향막을 형성하게 된다.

예컨대, 인쇄 롤(30)의 외주면의 길이가 기판(1)의 길이(L1)의 1/3인 경우에는 인쇄 롤(30)이 3번 회전하면 기판(1)의 모든 부분을 지나가며 배향막을 형성하 게 된다.

따라서, 인쇄 롤(30), 아니록스 롤(10) 및 닥터 롤(20) 등을 대형 기판에 대응되게 크게 제작하지 않고도 작은 지름의 인쇄 롤(30)을 여러 번 회전함으로써 배향막을 형성할 수 있다.

그리고, 작은 길이의 고무판(70)을 사용함으로써 고무판(70)의 제작에 드는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 아니록스 롤(10)의 하부에 설치되어 있는 바스켓(50)은 아니록스 롤(10)에 공급된 배향제가 고르게 펴지는 과정에서 아니록스 롤(10)로부터 떨어지는 여분의 배향제를 받아 모으는 역할을 한다.

이러한 배향막 형성 과정을 완료한 후에는 기판(10)에 형성된 배향막을 소정의 온도로 경화하는 공정을 행하게 되며, 경화된 배향막의 표면을 러빙 롤을 이용하여 러빙(Rubbing)하는 공정을 진행하여 배향막을 완성한다.

러빙 공정은 배향막의 표면에 배향각도를 정의하여 액정분자에 배향방향을 부여하는 역할을 하게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.

배향제 공급부(40)는 배향제를 아니록스 롤(10)의 외주면으로 흘려주고, 닥터 롤(20)은 그의 외주면이 아니록스 롤(10)의 외주면의 일측과 접촉된 상태에서 축방향으로 왕복이동되며 배향제 공급부(40)로부터 공급된 배향제를 아니록스 롤(10)의 외주면에 고르게 펴주는 역할을 한다.

인쇄 롤(30)의 외주면에 부착된 고무판(70)이 아니록스 롤(10)의 외주면과 접촉됨으로써 아니록스 롤(10)의 외주면에 묻은 배향제가 고무판(70)의 표면으로 옮겨지게 된다.

그리고, 고무판(70)에 형성되어 있는 요철 패턴(70a)은 복수개의 액정 표시 패턴(1a)에 선택적으로 배향제가 인쇄되도록 하여 배향막 패턴(2)을 형성한다.

이 때, 테이블(60)은 인쇄 롤(30)의 하부에서 전후방 즉, 인쇄 롤(30)의 회전축(31)과 수직한 방향으로 이동한다. 즉, 테이블(60)이 기판(1)을 탑재하고 인쇄 롤(30)의 하부로 이동하는 동안 고무판(70)은 기판(1)의 표면에 고무판(70)의 요철 패턴(70a)대로 배향제를 코팅하여 배향막 패턴(2)을 형성하게 된다.

그리고, 인쇄 롤(30)의 외주면의 길이가 기판(1)의 길이(L1)의 1/n이 되도록 제작되어 있고, 고무판의 길이(L2)도 기판의 길이(L1)의 1/n이 되도록 제작되어 있으므로, 인쇄 롤(30)이 n번 회전하면, 기판(1)의 모든 영역, 즉, L1에 해당하는 영역을 지나가며 배향막을 형성하게 된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 측단면도가 도 6에 도시되어 있고, 도 7에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 장치의 고무판이 부착된 인쇄 롤이 기판에 배향막을 인쇄하는 상태를 개략적으로 도시하였다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 장치는 본 발명의 제1 실시예와 거의 유사하며, 고무판(70) 위에 요철 패턴(70a)이 형성되어 있지 않은 점이 다르다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 배향막 형성 방법은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배향막 형성 방법과 거의 유사하며, 인쇄 롤(30)의 외주면의 길이가 기판(1)의 길이(L1)의 1/n이 되도록 제작되어 있고, 고무판(70)의 길이(L2)도 기판(1)의 길이(L1)의 1/n이 되도록 제작되어 있으므로, 인쇄 롤(30)이 n번 회전하면, 기판(1)의 모든 영역, 즉, L1에 해당하는 영역을 지나가며 배향막을 형성하게 된다.

그러나, 고무판(70)에 요철 패턴(70a)이 형성되어 있지 않으므로, 테이블(60)이 기판(1)을 탑재하고 인쇄 롤(30)의 하부로 이동하는 동안 고무판(70)은 기판(1)의 표면에 패턴없이 배향제를 코팅하여 배향막(3)을 형성한다.

즉, 기판(1) 위의 복수개의 액정 표시 패턴(1a)과 그 나머지 영역에도 배향제가 인쇄된다.

그리고, 배향막 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 기판(1) 위에 형성된 배향막(3)을 노광한 후 건식 식각함으로써 복수개의 액정 표시 패널 패턴(1a)에 대응하는 배향막 패턴(2)을 형성한다.

이 경우, 인쇄 롤(30)에 부착된 고무판(70)에 요철 패턴이 없으므로 세정작업이 간단해진다는 장점이 있고, 인쇄 롤(30) 및 기판(1)사이의 미세한 정렬이 요구되지 않는다는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 배향막 형성 장치는 고무판의 길이가 기판의 길이의 1/n인 고무판을 인쇄 롤에 부착하고, 인쇄 롤을 n번 회전하여 기판 위에 배향막 패턴을 형성함으로써 대형 기판에 적용 가능하다는 장점이 있다.

Claims (9)

1. 배향제 공급부,

   상기 배향제 공급부의 하부에 설치되어 상기 배향제 공급부로부터 배향제를 공급받는 아니록스 롤,

   상기 아니록스 롤의 외주면의 일측에 접촉되어 회전하는 닥터 롤,

   상기 아니록스 롤의 외주면의 타측에 접촉되어 회전하며, 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤,

   상면에 기판이 탑재되어 있으며, 상기 인쇄 롤에 부착되어 있는 고무판과 상기 기판이 접촉되도록 설치되어 있는 테이블을 포함하고,

   n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 인쇄 롤의 외주면의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n인 배향막 형성 장치.
2. 제1항에서,

   상기 고무판의 길이는 인쇄 롤의 외주면의 길이와 동일한 배향막 형성 장치.
3. 제1항에서,

   상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 배향막을 형성하는 배향막 형성 장치.
4. 제1항에서,

   상기 고무판에는 상기 기판에 형성되어 있는 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 요철 패턴이 형성되어 있는 배향막 형성 장치.
5. 제1항에서,

   상기 닥터 롤은 상기 아니록스 롤의 외주면과 접촉되어 회전하는 동시에 축방향을 따라 왕복 이동하는 배향막 형성 장치.
6. 제1항에서,

   상기 테이블은 상기 인쇄 롤의 축에 수직한 방향으로 왕복 이동하는 배향막 형성 장치.
7. 제1항에서,

   상기 아니록스 롤의 하부에 설치되어 아니록스 롤로부터 떨어지는 여분의 배향제가 바닥에 떨어지는 것을 방지하는 바스켓을 더 포함하는 배향막 형성 장치.
8. 아니록스 롤, 닥터 롤 및 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤을 통해 배향막을 기판에 형성하는 배향막 형성 방법에 있어서,

   n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 고무판에는 상기 기판에 형성되어 있는 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 요철 패턴이 형성되어 있고, 상기 고무판 의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n이며, 상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 배향막 패턴을 형성하는 배향막 형성 방법.
9. 아니록스 롤, 닥터 롤 및 외주면에 고무판이 부착되어 있는 인쇄 롤을 통해 배향막을 기판에 형성하는 배향막 형성 방법에 있어서,

   n을 2 이상의 정수라 할 때, 상기 고무판에는 요철 패턴이 형성되어 있지 않고, 상기 고무판의 길이는 상기 기판의 길이의 1/n이며, 상기 인쇄 롤이 n번 회전하여 상기 기판 위에 배향막을 형성하는 단계,

   상기 기판 위에 형성된 배향막을 노광 및 식각함으로써 복수개의 액정 표시 패널 패턴에 대응하는 배향막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 배향막 형성 방법.

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