KR101254275B1 - 폴리이미드막 도포 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리이미드막 도포 장치 및 방법이 제공된다. 폴리이미드막 도포 장치는 인쇄 테이블, 잉크젯 헤드, 폴리이미드액 공급 탱크, 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 상기 잉크젯 헤드를 세정하는 울트라소닉 세정기, 및 와이퍼를 포함한다. 폴리이미드막 도포 방법은 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 컬러 필터 기판이 놓여지는 단계, 폴리이미드액 공급 탱크에 로딩시키는 단계, 폴리이미드액을 기판 상에 분사하는 단계, 잉크젯 헤드에 남아있는 잔류물을 밀어내는 제1 세정 단계, 잉크젯 헤드를 울트라소닉 세정기의 세정액에 담그고, 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 잉크젯 헤드에 남아있는 잔류물을 제거하는 제2 세정 단계, 및 잉크젯 헤드의 분사면에 와이퍼를 접촉시키고 이동하면서 잉크젯 헤드의 노즐들을 닦아내는 제3 세정 단계를 포함한다.
잉크젯, 초음파, 폴리이미드막, 액정 표시 장치

Description

폴리이미드막 도포 장치 및 방법{Apparatus and method for coating polyimide layer on the glass}
도 1은 종래 기술에 따른 폴리이미드막 도포 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2의 초음파 세정기의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 방법의 흐름도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 인쇄 테이블 101: 압력 탱크
102: 폴리이미드액 공급 탱크 110: 잉크젯 헤드
111: 노즐(Nozzle) 120: 기판
130: 울트라소닉 세정기 131: 저장부
132: 세정액 133: 울트라소닉 발진부
134: 제어부 140: 와이퍼
본 발명은 폴리이미드막 도포 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크젯 방식을 이용한 폴리이미드막 도포 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 상하부의 투명 절연 기판인 컬러 필터 기판과 어레이 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정층을 형성한 후, 액정층에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 컬러 필터 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장치로는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 패널과, 구동 신호를 인가하여 액정 패널을 구동하는 구동부로 크게 구분되며, 이 중 액정 패널은 일정한 간격을 두고 합착된 컬러 필터 기판 및 어레이 기판과, 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.
액정 패널의 컬러 필터 기판과 어레이 기판은 수 차례의 마스크 공정을 거쳐 제조되는데, 마스크 공정이 끝난 다음 두 기판을 합착하기 이전에 두 기판 상에 액정 분자를 일정한 방향으로 배열시키기 위한 폴리이미드막을 도포하는 공정이 진행된다.
폴리이미드막 도포 공정에는 스핀, 스프레이, 잉크젯(inkjet) 방식 등 여러 가지 방식이 적용될 수 있는데, 잉크젯 방식을 이용한 폴리이미드막 도포 장치의 경우에는 폴리이미드액(polyimide; PI)을 공급 받아 기판 상에 분사하는 복수의 잉크젯 헤드들을 사용하게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 폴리이미드막 도포 장치의 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 잉크젯 방식에서 잉크젯 헤드(10)의 상태에 따른 문제점을 도시하고 있다.
잉크젯 헤드(10)는 기판이 놓인 인쇄 테이블의 상부에서 일정한 방향으로 움직이면서 폴리이미드액을 분사하여 기판 상에 폴리이미드막을 도포하는 폴리이미드막 도포 공정을 수행하게 되는데, 잉크젯 헤드(10)의 분사면이 잔류물(particle) 없이 깨끗한 경우 S1과 같이 폴리이미드액이 골고루 분사되어 기판 상에 균일한 두께의 폴리이미드막을 형성할 수 있게 된다.
그러나, 일반적으로 도포 공정이 끝나면 S2에서와 같이 잉크젯 헤드(10)의 분사면에 A1과 같은 폴리이미드액의 잔류물(particle)이 잔존하게 되어, 다음 도포 공정을 수행할 때 폴리이미드액의 분사를 방해하면서 기판 상에 폴리이미드막이 도포되지 않거나 불균일하게 도포되는 부분이 생겨나면서 핀 홀 불량이나 선 얼룩 등이 다량 발생하였다.
이로 인하여, 종래에는 잉크젯 헤드(10)의 분사면에 잔존하는 잔류물을 와이퍼로 긁어 내는 세정 방법을 사용하고 있으나, 종래의 세정 방법은 잉크젯 헤드(10)내 벽면에 적층되는 미세한 잔류물까지 완전히 제거하지 못하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 잉크젯 방식의 폴리이미드막 도포 공정에 있어 잉크젯 헤드 상에 잔존하는 잔류물을 완전히 제거하여 핀홀 불량이나 선얼룩 등을 개선할 수 있는 폴리이미드막 도포 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이와 같은 폴리이미드막 도포 장치를 이용한 폴리이미드막 도포 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치는 기판이 놓여지는 인쇄 테이블, 상기 인쇄 테이블의 상부에 위치되고, 상기 기판으로 폴리이미드액을 분사하기 위한 노즐들이 구비된 잉크젯 헤드, 상기 폴리이미드액이 채워진 용기가 로딩된 폴리이미드액 공급 탱크, 상기 잉크젯 헤드를 수용하는 세정액이 저장되고 상기 세정액에 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 상기 잉크젯 헤드를 세정하는 울트라소닉 세정기, 및 상기 잉크젯 헤드의 분사면에 접촉되어 상기 분사면에 잔존하는 잔류물을 닦아내도록 구성된 와이퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 울트라소닉 세정기는 세정액이 담겨지는 저장부와, 상기 저장부에 장착되고 상기 세정액에 울트라소닉 신호의 진동을 가하는 울트라소닉 발진부, 및 상기 울트라소닉 발진부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 세정액은 이소프로필알코올(IPA)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 울트라소닉 신호는 20㎑ 내지 400㎑인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 방법은, 인쇄 테이블에 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 컬러 필터 기판이 놓여지는 단계, 폴리이미드액가 채워진 용기를 폴리이미드액 공급 탱크에 로딩시키는 단계, 상기 폴리이미드액을 상기 인쇄 테이블 상부의 잉크젯 헤드에 공급하여 상기 기판 상에 분사하는 단계, 상기 분사 단계 후, 상기 잉크젯 헤드에 용매를 가압하여 상기 잉크젯 헤드에 남아있는 잔류물을 밀어내는 제1 세정 단계, 상기 제1 세정 단계 후, 상기 잉크젯 헤드를 울트라소닉 세정기의 세정액에 담그고, 상기 잉크젯 헤드 내부로 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 상기 잉크젯 헤드에 남아있는 잔류물을 제거하는 제2 세정 단계, 및 상기 제2 세정 단계 후, 상기 잉크젯 헤드의 분사면에 와이퍼를 접촉시키고 이동하면서 상기 잉크젯 헤드의 노즐들을 닦아내는 제3 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 울트라소닉 신호는 20㎑ 내지 400㎑ 범위의 파장을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 세정액은 이소프로필알코올(IPA)을 포함하는 것이 바람직하다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있 다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치 및 그 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 초음파 세정기의 구성을 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치는 인쇄 테이블(100), 잉크젯 헤드(110), 폴리이미드액 공급 탱크(102), 울트라소닉 세정기(130), 와이퍼(140)를 포함하여 구성된다.
폴리이미드막 도포 장치는 폴리이미드막을 도포하기 위한 기판(120)이 놓여져 고정되는 인쇄 테이블(100)을 구비하며, 인쇄 테이블(100) 상에는 폴리이미드막 형성 공정을 진행할 기판(120)이 배치된다. 여기서, 기판(120)은 액정 표시 장치를 구성하는 컬러 필터 기판이나 박막 트랜지스터 어레이 기판이 된다.
기판(120)의 상부에는 기판(120)의 일측을 지나는 방향으로 복수의 잉크젯 헤드(110)들이 나란히 배열되고, 잉크젯 헤드(110) 각각에는 폴리이미드액이 채워진 용기를 로딩하는 방식으로 압력 탱크(101)로부터 폴리이미드액을 공급받아 일정한 압력과 양으로 잉크젯 헤드(110)에 공급하는 폴리이미드액 공급 탱크(102)가 연결되어 있다. 폴리이미드(polyimide; PI)액은 열에 강하고, 화학적 안정성과 신뢰성이 높은 강점을 가진다.
압력 탱크(101)의 상부에는 외부로부터 질소 가스(N2)가 공급되는 가스 공급관과, 잉크젯 헤드(110)로부터 폴리이미드액이 회수되어 공급되는 회수관, 가스 공급관에서 필터(Filter)를 거쳐 입력되는 질소 가스(N2)에 의해 폴리이미드액 공급 탱크(102)로 가압되는 폴리이미드액 공급관 등의 연결관들이 설치되며, 각 연결관에는 공급량이나 압력을 제어하기 위한 밸브(valve)들이 사이사이에 설치된다.
잉크젯 헤드(110)들은 폴리이미드액이 분사되는 여러 개의 노즐(도5의 111) 들을 각각 구비하고, 인쇄 테이블(100)의 상부에서 기판(120)을 일정한 방향으로 스캔하면서 폴리이미드액을 분사하여 기판(120) 상에 폴리이미드막을 도포한다.
이러한 폴리이미드막 형성 공정이 수행되고 나면, 잉크젯 헤드(110)의 분사면이 폴리이미드액에 의해 젖게 되므로, 후술하는 울트라소닉(ultrasonic) 신호의 진동 및 와이핑(wiping) 동작에 의해 이를 제거하여 잉크젯 헤드를 통한 폴리이미드액의 분사가 양호한 상태로 유지될 수 있도록 한다.
울트라소닉 세정기(130)는 울트라소닉 신호에 의한 진동 발생을 통하여 잉크젯 헤드(110)를 세정하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 세정액(132)이 담겨지는 저장부(131)와, 저장부(131)에 장착되고 세정액(132)에 울트라소닉 신호의 진동을 가하는 울트라소닉 발진부(133), 및 울트라소닉 발진부(133)의 동작을 제어하는 제어부(134)를 포함하여 구성된다.
저장부(131)는 잉크젯 헤드(110)의 하측에 구비되며, 세정 공정시 세정액(132)을 저장할 수 있는 구조로 이루어져 있다. 또한, 저장부(131)는 잉크젯 헤 드(110)의 로딩 및 언로딩을 방해하지 않는 구조로 형성 및 배치된다.
여기서, 도시된 잉크젯 헤드(110)는 일 예로 하나만 도시하였으나, 도 2에 도시된 복수 개의 잉크젯 헤드(110)들을 모두 포함한다.
울트라소닉 발진부(133)는 저장부(131)의 하부 또는 측부에 배치되고, 제어부(134)로부터 울트라소닉 신호를 인가받아 세정액(132)에 울트라소닉 신호에 해당되는 진동을 발생시킨다. 이러한 울트라소닉 발진부(133)는 통상, 제어부(134)로부터 인가되는 전기적인 울트라소닉 신호를 기계적인 신호로 변환하고 변환된 기계 신호를 세정액(132)의 매질을 통하여 진동하는 진동자를 포함하게 된다.
울트라소닉 발진부(133)는 도시된 바와 같이 피세정물인 잉크젯 헤드(110)의 분사면 뿐만 아니라 내벽을 세정할 수 있도록 잉크젯 헤드(110)의 분사면과 대향되게 배치하는 것이 바람직하다.
제어부(134)는 울트라소닉 발진부(133)를 동작시키기 위한 울트라소닉 신호를 인가하는데, 여기서의 울트라소닉 신호는 20㎑ 내지 400㎑ 범위의 파장을 포함한다.
세정액(132)은 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol; IPA) 등을 이용한다.
이와 같이 구성되는 울트라소닉 세정기(130)는 울트라소닉 발진부(133)에 울트라소닉 신호가 인가되면 울트라소닉 신호를 기계적인 신호로 변환하여 세정액(132)에 담겨진 잉크젯 헤드(110)을 향해 울트라소닉 신호의 진동을 발생시킨다. 진동 발생으로 세정액(132) 내에는 공동 현상(cavitation)이 일어나는데, 이 현상을 통하여 잉크젯 헤드(110)의 분사면 뿐만 아니라 내벽에 잔존하는 잔류물을 박리 또는 제거하는 동작을 수행한다.
다시 도 2를 참조하면, 와이퍼(140)는 잉크젯 헤드(110)의 분사면에 접촉하도록 이동하면서 잉크젯 헤드(110)의 분사면에 잔존하는 잔류물 및 세정액을 닦아내는 와이핑 동작을 수행한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치는 폴리이미드막 도포 공정시 다음과 같은 단계를 거침으로써 잉크젯 헤드(110)에 잔존하는 잔류물을 세정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 방법의 흐름도이고, 도 5 내지 도 7은 도 4의 각 단계를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, S20 단계에서, 인쇄 테이블(100) 상에 기판(120)을 놓고 고정한다. 여기서, 기판(120)은 액정 표시 장치로 제조되는 박막 트랜지스터 어레이 기판이나 컬러 필터 기판이 된다.
다음으로, S21 및 S22 단계에서, 폴리이미드액이 채워진 용기를 폴리이미드액 공급 탱크(102)에 로딩시킨 후, 폴리이미드액을 인쇄 테이블(100) 상부에 설치된 잉크젯 헤드(110)들로 공급하여 기판(120) 상에 폴리이미드액을 도포한다.
다음으로, S23 단계에서는, 도 5에 도시된 것처럼, 잉크젯 헤드(110)에 고압 가스를 이용하여 용매를 가압함으로써 잉크젯 헤드(110)에 남아있는 잔류물(A2)을 밀어내는 1차 세정 동작을 수행한다. 고압 가스는 질소(N2) 가스를　포함한다．
그리고, 용매는 폴리이미드액 또는 물 등을 이용한다.
1차 세정 동작 이후에는, 잉크젯 헤드(110)에 잔존하는 잔류물(A2)이 충분히 제거되지 않고, 잉크제 헤드(110)의 노즐(111) 내벽에 미세한 잔류물이 잔존하게 된다.
다음으로, S24 단계에서, 잉크젯 헤드(110)를 울트라소닉 세정기(130)의 저장부(131)로 로딩하여 세정액(132)에 담근 후, 도 6에 도시된 것처럼, 울트라소닉 발진부(133)를 통해 세정액(132)에 울트라소닉 신호의 진동을 발생시킴으로써 잉크젯 헤드(110) 내벽에 남아있는 미세한 잔류물(A2)을 제거하는 2차 세정 동작을 수행한다.
잉크젯 헤드(110)를 향해 세정액(132)에 진동을 발생시키면 음압의 변화에 의해 기포가 형성되고, 기포가 잉크젯 헤드(110)의 내벽으로 이동하다가 미세한 잔류물(A2)과 충돌하게 되면 터지면서 강한 음파를 발산하는데, 이러한 현상에 의해 잉크젯 헤드(110) 내벽에 남아있는 미세한 잔류물(A2)을 박리 또는 제거한다.
마지막으로, S25 단계에서는, 도 7에 도시된 바와 같이, 와이퍼(140)를 잉크제 헤드(110)의 분사면에 접착하도록 이동하면서 잉크젯 헤드(110)의 노즐(111)들을 닦아내는 3차 세정 동작을 수행한다.
3차 세정은 1차 및 2차 세정 동작을 마친 후 잉크젯 헤드(110)의 분사면에 남아있는 잔류물(A2)뿐만 아니라, 2차 세정을 통해 묻어난 세정액을 깨끗이 세정해 준다.
이와 같이, 잉크젯 방식에 의하여 폴리이미드막을 형성하는 폴리이미드막 도포 장치의 잉크젯 헤드(110)를 세정하기 위해, 1차는 용매를 이용하여, 2차는 울트 라소닉 신호에 의한 진동 발생으로, 3차는 와이퍼(140)를 이용하여 각각 3차례에 걸쳐 세정을 수행함으로써 잉크젯 헤드(110)들에 남아있는 미세한 잔류물까지 깨끗하게 제거할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드막 도포 장치 및 방법에 따르면, 잉크젯 방식의 폴리이미드막 도포 공정에 있어 잉크젯 헤드의 노즐 내벽에 잔존하는 미세한 잔류물까지 효율적으로 제거하여 핀홀 불량이나 노즐 막힘으로 인한 선 얼룩 등을 개선할 수 있다. 나아가, 잉크젯 헤드의 수명을 연장할 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판이 놓여지는 인쇄 테이블;
    상기 인쇄 테이블의 상부에 위치되고, 상기 기판으로 폴리이미드액을 분사하기 위한 노즐들이 구비된 잉크젯 헤드;
    상기 폴리이미드액이 채워진 용기가 로딩된 폴리이미드액 공급 탱크;
    고압 가스를 이용하여 용매를 가압하여 상기 잉크젯 헤드 내부에 남아 있는 잔류물을 밀어내는 잉크젯 헤드 세척기;
    상기 잉크젯 헤드를 수용하는 세정액이 저장되고 상기 세정액에 20㎑ 내지 400㎑ 범위의 파장을 갖는 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 상기 잉크젯 헤드 세척기 작동 후 상기 잉크젯 헤드의 내벽을 세정하기 위한 것으로, 상기 세정액이 담겨지는 저장부와, 상기 저장부에 장착되고 상기 세정액에 울트라소닉 신호의 진동을 가하는 울트라소닉 발진부, 및 상기 울트라소닉 발진부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 울트라소닉 세정기; 그리고
    상기 울트라소닉 세정기 작동 후, 상기 잉크젯 헤드의 분사면에 접촉되어 상기 분사면에 잔존하는 잔류물을 닦아내도록 구성된 와이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드막 도포 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 세정액은 이소프로필알코올(IPA)을 포함하는 특징으로 하는 폴리이미드막 도포 장치.
  4. 삭제
  5. 인쇄 테이블에 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 컬러 필터 기판이 놓여지는 단계;
    폴리이미드액가 채워진 용기를 폴리이미드액 공급 탱크에 로딩시키는 단계;
    상기 폴리이미드액을 상기 인쇄 테이블 상부의 잉크젯 헤드에 공급하여 상기 기판 상에 분사하는 단계;
    상기 분사 단계 후, 상기 잉크젯 헤드에 용매를 가압하여 상기 잉크젯 헤드에 남아있는 잔류물을 밀어내는 제1 세정 단계;
    상기 제1 세정 단계 후, 상기 잉크젯 헤드를 울트라소닉 세정기의 세정액에 담그고, 상기 잉크젯 헤드 내부로 20㎑ 내지 400㎑ 범위의 파장을 갖는 울트라소닉 신호를 인가하여 진동 발생으로 상기 잉크젯 헤드의 내벽에 남아있는 잔류물을 제거하는 제2 세정 단계; 및
    상기 제2 세정 단계 후, 상기 잉크젯 헤드의 분사면에 와이퍼를 접촉시키고 이동하면서 상기 잉크젯 헤드의 노즐들을 닦아내는 제3 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드막 도포 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제5항에 있어서,
    상기 세정액은
    이소프로필알코올(IPA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드막 도포 방법.
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