KR100968730B1 - Method and Apparatus for scattering a spacer - Google Patents
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Abstract
컬러 액정 표시장치용 유리기판에 대하여, 컬러 필터의 블랙 매트릭스에 대응하는 위치에만 스페이서를 산포하여 부착시키는 것이다.
스페이서 캐리어액(21)의 저류조(23; 貯溜槽)에 설치된 개구판(26)에 형성된 개구(27)의 직경은 블랙 매트릭스의 폭과 동일하고, 그 간격은 블랙 매트릭스로 구분된 컬러 필터의 R, G, B의 각 구성의 가로폭과 동일하다.
피에조 효과(piezoelectric effect)판(29)을 구동하면, 개구(27)로부터 스페이서(10)가 분사되어, 배향 처리된 유리기판(32)상에 산포된다. 스페이서(10)는 블랙 매트릭스와 대응하는 위치에만 부착된다.
컬러 액정 표시장치, 유리기판, 컬러 필터, 블랙 매트릭스, 스페이서, 피에조 효과판
The glass substrate for a color liquid crystal display device spreads and attaches a spacer only at a position corresponding to the black matrix of the color filter.
The diameter of the opening 27 formed in the opening plate 26 provided in the storage tank 23 (v) of the spacer carrier liquid 21 is equal to the width of the black matrix, and the interval is R of the color filter separated by the black matrix. It is equal to the width of each configuration of, G, B.
When the piezoelectric effect plate 29 is driven, the spacer 10 is ejected from the opening 27 and scattered on the oriented glass substrate 32. The spacer 10 is attached only at the position corresponding to the black matrix.
Color liquid crystal display, glass substrate, color filter, black matrix, spacer, piezo effect plate
Description
도 1은 본 발명의 방법의 설명도.1 is an explanatory diagram of a method of the present invention.
도 2는 본 발명의 장치의 일실시예의 개략 구성도.2 is a schematic structural diagram of an embodiment of the apparatus of the present invention.
도 3은 상기 장치의 일부의 구성을 도시하는 개략도.3 is a schematic diagram showing a configuration of a part of the apparatus.
도 4는 컬러 액정 표시장치의 개략 구성도.4 is a schematic configuration diagram of a color liquid crystal display device;
도 5는 컬러 필터와 블랙 매트릭스를 도시하는 도면.5 shows a color filter and a black matrix;
도 6은 종래의 스페이서의 산포 방법의 설명도.6 is an explanatory diagram of a conventional method for distributing a spacer.
도 7은 본 발명의 장치의 다른 실시예의 개략 구성도.7 is a schematic structural diagram of another embodiment of an apparatus of the present invention.
도 8은 도 7의 장치의 일부의 구성을 도시하는 개략도.FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a part of the apparatus of FIG. 7. FIG.
도 9는 도 1의 방법에 있어서 스페이서 캐리어액의 건조 추이 과정을 도시하는 도면.9 is a view showing a drying transition process of the spacer carrier liquid in the method of FIG. 1.
도 10은 본 발명에 있어서 스페이서 캐리어액의 건조 추이 과정을 도시하는 도면.10 is a view showing a drying transition process of the spacer carrier liquid in the present invention.
도 11은 본 발명의 일례를 도시하는 설명도.11 is an explanatory diagram showing an example of the present invention.
도 12는 본 발명의 방법의 다른 예를 도시하는 설명도.12 is an explanatory diagram showing another example of the method of the present invention.
도 13은 본 발명에 있어서 스페이서 캐리어액의 건조 추이 과정을 도시하는 도면.13 is a view showing a drying transition process of the spacer carrier liquid in the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
8 : 컬러 필터 10 : 스페이서8: color filter 10: spacer
11 : 블랙 매트릭스 21 : 스페이서 캐리어액11
22 : 프로펠러 23 : 저류조22
24 : 유통로 25 : 펌프24: distribution channel 25: pump
26 : 개구판 27 : 개구26: opening plate 27: opening
28 : 진동판 29 : 피에조 효과판28: diaphragm 29: piezo effect plate
30 : 베이스 32 : 유리기판30: base 32: glass substrate
본 발명은 컬러 액정 디스플레이용 유리기판에 대한 스페이서 산포 방법 및 장치의 개량에 관한 것이다. The present invention relates to an improvement of a spacer spreading method and apparatus for a glass substrate for a color liquid crystal display.
컬러 액정 표시장치(LCD)의 표시면의 구조는 도 4와 같이 구성되어 있다. 상기 도면에 있어서, 1 및 1’은 편광판, 2 및 3은 유리기판, 4 및 5는 투명전극, 6 및 7은 배향막, 8은 컬러 필터, 9는 액정, 10은 스페이서이다. The structure of the display surface of the color liquid crystal display (LCD) is configured as shown in FIG. 4. In the drawings, 1 and 1 'are polarizers, 2 and 3 are glass substrates, 4 and 5 are transparent electrodes, 6 and 7 are alignment films, 8 are color filters, 9 are liquid crystals, and 10 are spacers.
이와 같은 컬러 필터(8)는 도 5에 도시하는 바와 같이, R, G, B의 3종류의 구역이 교대로 존재하고, 그 구역은 블랙 매트릭스(11)로 구분되어 있다. 통상, 상기 구역의 세로는 280μ, 가로는 80μ이고, 블랙 매트릭스의 폭은 20μ이다. 또한, 스페이서(10)는 액정(9)의 갭을 균일하게 유지하기 위해서 사용되는 구형의 입자이며, 직경 2 내지 6μ 정도이고, 캐리어액 중에 혼입되어 있고, 배향 처리된 유리기판상에 산포된다. 여기서 배향 처리는 유리기판에 투명전극, 배향막 등을 설치하는 것으로, 유리기판에 필요한 처리를 실시하는 것이다.As shown in FIG. 5, such a
그런데 종래, 상기 스페이서(10)의 산포 방법은 스페이서 캐리어액을 노즐에 의해서 기판 상에 전면적으로 산포하는 것이었다. 이 때문에 스페이서(10)는 도 6에 도시하는 바와 같이 컬러 필터(8)의 R, G, B의 각 구역 중에도 산포되어 버리고, 그 결과, 발색(發色)의 밝기가 감소하거나, 발색 얼룩이 생긴다는 결점이 있었다. By the way, conventionally, the dispersion method of the said
본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 결점을 개량하기 위해서, 컬러 필터의 블랙 매트릭스의 부위에만 스페이서를 산포할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of dispersing a spacer only at a portion of a black matrix of a color filter, in order to remedy this drawback of the prior art.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 스페이서 산포 방법은, 다수의 스페이서를 포함하는 스페이서 캐리어액을 소정 간격의 개구를 통해서, 배향 처리된 컬러 액정 디스플레이용 유리기판에 분사함으로써, 컬러 필터의 블랙 매트릭스의 부위에만 스페이서를 산포하는 것을 요지로 한다. In order to achieve the above object, the spacer spreading method of the present invention, the black matrix of the color filter by spraying a spacer carrier liquid containing a plurality of spacers to the alignment glass substrate for color liquid crystal display through the opening at a predetermined interval It is a main point to distribute a spacer only at the site of.
또한 본 발명의 스페이서 산포 장치는, 다수의 스페이서를 포함하는 스페이서 캐리어액을 공급하는 공급수단과, 공급된 상기 스페이서 캐리어액을 저류하는 저류수단과, 상기 저류수단의 일측에 있어서, 배향 처리된 컬러 액정 디스플레이용 유리기판에 대향하도록 소정 간격으로 설치된 복수의 개구를 갖는 개구수단과, 상기 저류수단의 타측에 설치된 스페이서 캐리어액을 상기 개구를 통해서 상기 유리기판에 분사하는 분사수단을 구비하고, 상기 개구의 간격은 컬러 필터의 블랙 매트릭스의 부위에 대응하고 있는 것을 요지로 한다. In addition, the spacer spreading apparatus of the present invention includes a supply means for supplying a spacer carrier liquid including a plurality of spacers, a storage means for storing the supplied spacer carrier liquid, and a color that has been oriented in one side of the storage means. An opening means having a plurality of openings provided at predetermined intervals so as to face a glass substrate for a liquid crystal display, and injection means for injecting a spacer carrier liquid provided on the other side of the storage means to the glass substrate through the opening; The interval of corresponds to the portion of the black matrix of the color filter.
본 발명의 장치에 있어서, 상기 분사수단은 피에조 효과판과 진동판으로 구성하여도 좋다. In the apparatus of the present invention, the jetting means may comprise a piezo effect plate and a diaphragm.
또한, 상기 공급수단은, 스페이서 캐리어액의 탱크, 상기 탱크 내의 스페이서 캐리어액을 교반하는 프로펠러, 상기 탱크와 상기 저류수단을 연통하는 유통로 및 상기 유통로에 설치한 펌프로 구성하여도 좋다. The supply means may include a tank of the spacer carrier liquid, a propeller for stirring the spacer carrier liquid in the tank, a flow passage communicating the tank and the storage means, and a pump provided in the flow passage.
또한, 상기 개구의 직경은 20μ이며, 그 간격이 80μ으로 하는 것이 적절하다.Moreover, the diameter of the said opening is 20 micrometers, and it is appropriate that the space | interval sets it as 80 micrometers.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 스페이서 산포 방법은, 컬러 필터(8)의 R, G, B를 구분하는 블랙 매트릭스(11)에만 스페이서(10)가 산포되도록, 예를 들면, R, G, B의 구역의 가로폭 80μ과 동일한 간격의 개구[직경은 블랙 매트릭스(11)의 폭 20μ과 동일]로부터 스페이서(10)를 유리기판상에 산포한다. As shown in FIG. 1, in the spacer spreading method of the present invention, the
도 2는 상기 방법을 실시하기 위한 본 발명의 스페이서 산포 장치의 일실시예를 도시한다. 상기 도면에 있어서, 20은 스페이서 캐리어액(21)의 공급 탱크이고, 상기 탱크 내에서 다수의 스페이서(10)가 혼입되어 있는 캐리어액(21)이 프로펠러(22)에 의해 교반되고 있다.
Figure 2 shows one embodiment of the spacer spreading device of the present invention for implementing the method. In the figure,
23은 스페이서 캐리어액(21)의 저류조로서, 밀봉 고무(31)를 개재하여 연결된 유통로(24)를 통해서 탱크(20)와 연결되어 있고, 유통로(24)에 설치한 펌프(25)에 의해서 탱크(20)로부터 스페이서 캐리어액(21)이 공급되어 순환하고 있다. 23 is a storage tank of the
저류조(23)의 일측에는 개구판(26)이 설치되어 있고, 상기 개구판(26)에는 복수의 개구(27)가 형성되고, 상기 개구(27)의 직경은 20μ, 그 간격은 80μ으로, 이 값은 상술한 바와 같이 상기 R, G, B의 구역의 가로폭 및 블랙 매트릭스의 폭에 일치하는 것이다. 저류조(23)의 타측에는 진동판(28), 피에조 효과판(29), 베이스(30)가 설치되어 있다. 32는 배향 처리된 유리기판으로서, 상기 개구판(26)에 대향 근접하여 이동 가능하게 배치되어 있다. An
도 3은 도 2의 장치의 일부를 도시한다. 3 shows a part of the apparatus of FIG. 2.
상술한 본 발명의 장치에 있어서, 피에조 효과판(29)은 전압이 인가되면, 상하 방향으로 신장되어, 진동판(28)을 아래 쪽을 향하여 가압한다. 이것에 의해 스페이서 캐리어액(21)을 수용하고 있는 공간이 압축되어, 스페이서 캐리어액(21)이 개구(27)로부터 분사되기 때문에, 상기 액 중에 혼입되어 있는 스페이서(10)도 함께 분사되어 유리기판(32)에 도포되어 부착된다. In the apparatus of the present invention described above, the
스페이서(10)는 직경이 수 미크론(μ)인 플라스틱구(球) 또는 유리구이며, 스페이서 캐리어액(21)은, 예를 들면, 물과 이소프로필 알콜(IPA)의 혼합액으로, 1회의 피에조 효과판(29)의 구동에 의해, 예를 들면, 약 0.001cc의 스페이서 캐리어액(21)이 1개의 개구(27)로부터 분사된다. The
따라서 예를 들면, 스페이서 캐리어액(21)의 전체의 양이 1ℓ(리터)이면 1ℓ/O.OO1cc = 106 개의 스페이서(10)를 혼입시켜 프로펠러(22)로 교반하여 캐리어액(21) 중에 가능한 한 균등하게 분산시키고, 또한 펌프(25)에 의해서 체류하지 않도록 하면, 유리기판(32)에 개구(27)로부터 스페이서(10)를 80μ의 간격으로 분사할 수 있다. 이 때, 유리기판(32)을 개구(27)의 열에 대하여 수직 방향으로 수평 이동시키고, 적당한 주기로 피에조 효과판(29)을 구동해 주면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 스페이서(10)를 컬러 필터의 블랙 매트릭스의 부위에 대응하는 위치에만 도포할 수 있다.Therefore, for example, if the total amount of the
또한, 탱크(20) 내의 스페이서 캐리어액(21)의 점성, 표면 장력, 비중 등에 따라서, 상기 캐리어액을 감압하거나 가압하도록 하는 것이 좋다. The carrier liquid may be decompressed or pressurized in accordance with the viscosity, surface tension, specific gravity, and the like of the
도 7 및 도 8은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 스페이서 산포 장치의 다른 실시예를 도시한다. 상기 도면들에 있어서, 120은 스페이서 캐리어액(122)의 공급 탱크이며, 상기 탱크 내에서 다수의 스페이서(121)가 혼입되어 있는 캐리어액(122)이 초음파 진동 장치로 이루어지는 교반기(134; 프로펠러이어도 됨)에 의해 교반되고 있다. 7 and 8 show another embodiment of a spacer dispersing device for practicing the method of the present invention. In the drawings,
123은 스페이서 캐리어액(122)이 유통되는 개구실로서, 밀봉 고무(131)를 개재하여 연결된 유통로(124)를 통해서 탱크(120)와 연결되어 있고, 유통로(124)에 설치한 펌프(125)에 의해서 탱크(120)로부터 스페이서 캐리어액(122)이 공급되어 순환하고 있다. 123 is an opening chamber through which the
개구실(123)의 일측에는 개구판(126)이 설치되어 있고, 상기 개구판(126)에 는 개구(127)가 형성되고, 상기 개구(127)의 직경은 상술한 바와 같이 블랙 매트릭스의 폭에 일치하는 것이다. 개구실(123)의 타측에는 해머(128; hammer), 피에조 효과 소자(129), 베이스(130)가 설치되어 있다. 132는 배향 처리된 유리기판으로서, 상기 개구판(126)에 대향 근접하여 이동 가능하게 배치되고, 스페이서 캐리어액(122)이 위쪽을 향하여 토출되[유리기판(132)의 아래 쪽으로부터 분사되]도록 되어 있고, 유리기판(132)은 각 블랙 매트릭스의 부위에 스페이서 캐리어액(122)이 산포되도록, 도시하지 않은 위치 결정 장치에 의해 화살표(133) 방향으로 반송되어 개구(127)에 대하여 위치 결정된다. An
상술한 본 발명의 장치에 있어서, 피에조 효과 소자(129)는 전압이 인가되면, 해머(128)는 피에조 효과 소자(129)로 구동되어 스페이서 캐리어액(122)을 밀어냄으로써 스페이서(121)가 스페이서 캐리어액(122)과 함께 개구(127)로부터 위쪽을 향하여 토출된다. 토출된 스페이서(121)와 스페이서 캐리어액(122)은 하측면이 배향 처리된 유리기판(132)의 그 배향막이 도포된 면에 부착된다. 이 때 유리기판(132)은 화살표 방향으로 이동하고 있고, 스페이서(121)와 스페이서 캐리어액(122)은 유리기판(132)의 소정의 위치에 부착하게 된다. 스페이서 캐리어액(122)은 거의 반구형의 도트(122’)로 되어 부착되고, 그 중에 스페이서(121)가 격납되는 형태로 부착된다. In the above-described apparatus of the present invention, when the
그 후, 스페이서 캐리어액(122)은 증발, 즉 건조되어 스페이서(121)만이 유리기판(132)상에 잔류한다.Thereafter, the
도 9는 도 1의 실시예에 있어서, 상술한 유리기판(32)상에 부착된 스페이서 캐리어액(21)의 도트(21’)의 건조 추이 과정을 도시한다.FIG. 9 shows the process of drying the dots 21 'of the
도 9로부터 분명해지는 바와 같이, 도 1의 실시예의 의한 스페이서 산포 방법에 의하면, 상기 과정에 있어서, 스페이서(10)가 스페이서 캐리어액(21)의 도트(21’) 중에서, 불규칙하게 이동하여, 스페이서 캐리어액 건조 후에 있어서 스페이서(10)가 도 9d와 같이 여기저기의 위치에 잔류하게 되어 버려, 유리기판상의 소정 부위에 산포할 수 없는 경우가 있다.As is apparent from FIG. 9, according to the spacer spreading method according to the embodiment of FIG. 1, in the above process, the
그래서, 스페이서 캐리어액 건조 후에 있어서도 스페이서가 정위치에 잔류하도록 하여 유리기판상의 소정의 부위에 산포할 수 있도록 하기 위해서 사용되는 스페이서(10)와 스페이서 캐리어액(21)이 다음의 특징을 갖도록 하면 좋다.Therefore, the
즉, (a) 스페이서(10)의 비중이 스페이서 캐리어액(21)의 비중보다 작은 것, 적절하게는, 약간 작은(가벼운) 것으로 한다. That is, (a) The specific gravity of the
이와 같은 스페이서(10) 및 스페이서 캐리어액(21)을 사용하면, 도 10에 도시하는 바와 같이 스페이서(10)는 반구형의 스페이서 캐리어액(21)의 도트(21’)의 중앙 상측면으로 이동하고 그 위치에서 건조가 진행되어, 유리기판(32)상에서 소정의 위치에 잔류시킬 수 있다. 여기서, 예를 들면, 스페이서 캐리어액(21)으로서 비중 1.1의 에틸렌 글리콜을 선택한 경우, 스페이서(10)는 비중 약 0.9의 플라스틱구가 적절하다. When such a
단, 비중의 차가 지나치게 크면, 저류조(23) 중에 있어서의 스페이서(10)의 분산성이 나빠지기 때문에, 비중의 차이는 약간의 정도로 하여, 실험적으로 정한다.
However, when the difference in specific gravity is too large, since the dispersibility of the
다음에 상기 (a) 대신에, 또는 이것과 함께, 하기 (b)의 방법을 채용한다. Next, instead of (a) or together with this, the following method (b) is employed.
즉, (b) 스페이서 캐리어액(21)의 건조 중, 즉 증발 중에는 가시광선을 차폐한다. 예를 들면 도 11에 도시하는 바와 같이 암실(40) 내에서 스페이서 캐리어액(21)을 건조한다.That is, (b) visible light is shielded during the drying of the
유리기판(32) 상측면의 배향막은, 예를 들면, 폴리이미드로 대표되듯이, 가시광선이 조사되면, 광학 반응이 유기되는 물성을 갖고 있다. 따라서, 스페이서 캐리어액(21)의 건조 중에 가시광선이 조사되면, 배향막으로부터 주어지는 에너지에 의해 스페이서 캐리어액(21) 중의 스페이서(10)가 랜덤하게 이동하여, 건조 종료 후에 있어서의 스페이서(10)의 위치는 도 9에 도시하는 바와 같이 흩어지게 되어 소정의 위치에 잔류하지 않는다. The alignment film on the upper surface of the
그래서, 상술한 바와 같이 가시광선을 차폐한 상태로 건조를 하면, 건조 중에서의 스페이서(10)의 램덤 이동이 억제되어, 유리기판(32)상의 소정의 위치에 잔류시킬 수 있다. (b)방법은 (a)방법과 병용하면, 더 한층 효과적이다. Therefore, when drying in the state which shielded visible light as mentioned above, the random movement of the
또한, 스페이서 캐리어액(21)을 신속하게 건조시켜 생산성을 높이기 위해서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, (b)의 방법에 있어서 가시광선이 적거나 또는 전무한 적외선 히터(50)로 건조를 하는 것이 좋다.In addition, in order to increase the productivity by rapidly drying the
또한, 도 7의 실시예에 있어서는, 사용되는 스페이서(121)와 스페이서 캐리어액(122)이 다음의 특징을 갖는 것으로 한다.In the embodiment of Fig. 7, the
즉, (a) 스페이서(121)의 비중이 스페이서 캐리어액(122)의 비중보다 큰 것, 적절하게는, 약간 큰(무거운) 것으로 한다.
That is, (a) The specific gravity of the
이러한 스페이서(121) 및 스페이서 캐리어액(122)을 사용하면, 도 13에 도시하는 바와 같이 스페이서(121)는 반구형의 스페이서 캐리어액(122)의 도트(122’)의 중앙 하측면으로 이동하고 그 위치에서 건조가 진행되어, 유리기판(132)의 하측면의 소정의 위치에 바르게 잔류시킬 수 있다. 여기서, 예를 들면, 스페이서 캐리어액(122)으로서 비중 1.1의 에틸렌 글리콜을 선택한 경우, 스페이서(121)는 비중 약 1.3 정도의 플라스틱구가 적절하다. When the
단, 비중의 차가 지나치게 크면, 개구실(123) 중에 있어서의 스페이서(121)의 분산성이 나빠지기 때문에, 비중의 차이는 약간의 정도로 하여, 실험적으로 정한다. However, when the difference of specific gravity is too large, since the dispersibility of the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 컬러 필터의 블랙 매트릭스에 대응하는 유리기판상의 위치에만 스페이서를 도포할 수 있기 때문에, 컬러의 발색이 감소하는 것도, 얼룩이 생기는 것도 없어지고, 실용상의 효과는 막대하다. As described above, according to the present invention, the spacer can be applied only to the position on the glass substrate corresponding to the black matrix of the color filter, so that color development and color unevenness are eliminated. Do.
또, 본 발명에서는, 특히, 스페이서 캐리어액을 유리기판에 대하여 그 아래쪽으로부터 위쪽을 향하여 중력에 역행하여 토출시키고 있기 때문에, 안정되게 일정한 부피의 토출량을 얻을 수 있다. In the present invention, in particular, the spacer carrier liquid is discharged against the glass substrate from the lower side to the upper side in the reverse direction of gravity, whereby a constant volume discharge amount can be obtained stably.
스페이서 캐리어액을 유리기판의 위쪽으로부터 아래쪽을 향하여 토출시키면, 개구로부터 스페이서 캐리어액이 중력에 의해 낙하하기 쉽고, 이 낙하의 정도는 개구의 직경의 격차나 스페이서의 분산의 격차 등의 영향에 의해 크게 변화한다. 그 결과, 일정한 부피의 캐리어액의 토출량을 얻기 어렵지만, 본 발명에 의하면, 이 점이 개선되어 더욱 실용적인 것이 된다.When the spacer carrier liquid is discharged from the upper side to the lower side of the glass substrate, the spacer carrier liquid easily falls from the opening by gravity, and the degree of the drop is largely influenced by the difference in the diameter of the opening and the dispersion of the spacer. Change. As a result, although it is difficult to obtain the discharge amount of the carrier liquid of a constant volume, this point improves and it becomes more practical according to this invention.
또한, 스페이서 캐리어액의 건조에 의해 스페이서가 랜덤하게 이동하지 않고, 소정 위치에 잔류시킬 수 있기 때문에 유리기판의 배향막의 면의 소정의 부위에 스페이서를 산포할 수 있다.In addition, since the spacers can be left at a predetermined position without being randomly moved by drying the spacer carrier liquid, the spacers can be scattered at predetermined portions of the surface of the alignment film of the glass substrate.
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