KR101340230B1 - 액정표시소자용 배향막 형성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시소자용 배향막 형성장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 액정표시소자용 배향막 형성장치는 액정표시소자용 배향막 형성장치에 있어서, 기판이 적재되는 테이블; 및, 외측면에 러빙포가 형성되어 상기 기판의 상측에서 회전하는 러빙롤;을 포함하며, 상기 러빙롤은 내측에 배향액을 수용하는 수용공간이 형성된 통형 몸체와, 수용공간으로부터 외측의 러빙포를 향해 배향액을 공급하도록 통형 몸체에 다수 형성되는 분출공을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 배향액을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 러빙 공정을 동시에 수행함으로써, 공정의 단순화와 함께, 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.

Description

액정표시소자용 배향막 형성장치 {Apparatus of forming an alignment layer for a liquid crystal display device}
본 발명은 액정표시소자용 배향막 형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배향액을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 러빙 공정을 동시에 수행함으로써, 공정의 단순화와 함께, 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치에 관한 것이다.
최근, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 컴퓨터, 대형 TV와 같은 각종 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다.
이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정 셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 액정 셀들의 광 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.
이러한 액정표시장치는 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 형성하는 박막 트랜지스터 기판 제조 공정과, 컬러 필터 및 공통 전극을 형성하는 컬러 필터 기판 제조 공정과, 상기 두 기판 사이에 액정을 형성하는 셀 공정을 거쳐 완성된다. 셀 공정은 액정 분자의 배향을 위한 배향막 형성 공정, 합착 공정, 셀 절단 공정, 액정 주입 공정을 포함한다. 여기서, 배향막 형성 공정은 배향막 도포, 배향막 소성, 배향 결정, 세정 단계를 포함한다.
도 1은 종래의 배향막 형성 공정을 도시한 것으로, 배향막 형성 공정은 배향액 도포 공정(2), 소성 공정(4), 배향 공정(6), 그리고 세정 공정(8)으로 구성된다.
배향액 도포 공정(2)은 로딩된 기판 상에 배향 물질, 예를 들면 폴리이미드(PI; Polyimid)를 롤러 코팅 방법으로 도포하여 초기 배향막을 형성한다. 여기서, 로딩된 기판은 전술한 바와 같이 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성된 박막 트랜지스터 기판, 또는 칼러 필터와 공통 전극이 형성된 칼라 필터 기판을 의미한다.
소성 공정(4)은 기판 위에 형성된 초기 배향막을 핫 플레이트(Hot Plate) 등을 이용하여 소성한다.
배향 공정(6)은 소성된 배향막의 표면을 러빙(Rubbing)하는 것으로, 배향 공정(6)은 롤러에 부착된 러빙포를 이용하여 배향막을 일정한 방향으로 문질러 배향막의 표면 형태를 결정함으로써 배향 방향을 결정하게 된다.
세정 공정(8)은 러빙이 완료된 배향막의 표면을 세정하여 이물질을 제거한다.
이러한 종래의 배향막 형성 장치는 적어도 4개의 공정을 포함함에 따라 배향막 형성 공정이 복잡하다는 단점을 갖는다.
또한, 종래의 배향막 형성 장치의 배향 공정(6)이 러빙포를 이용하여 러빙하는 경우 러빙포와 건조된 배향막의 접촉으로 배향막이 손상되거나, 소자에 악영향을 미치는 정전기가 발생되는 문제가 있다.
또한, 배향액 도포 공정과 러빙 공정 사이에 버퍼를 거쳐야 하기 때문에 시간적 공간적 손실이 많은 문제가 있다.
특허문헌 1. 대한민국 공개특허 제10-1997-0076004호, 오리온전기 (1997.12.10)
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배향액을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 러빙 공정을 동시에 수행함으로써, 공정의 단순화와 함께, 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 액정표시소자용 배향막 형성장치에 있어서, 기판이 적재되는 테이블;과, 외측면에 러빙포가 형성되어 상기 기판의 상측에서 회전하는 러빙롤;을 포함하며, 상기 러빙롤은 내측에 배향액을 수용하는 수용공간이 형성된 통형 몸체와, 수용공간으로부터 외측의 러빙포를 향해 배향액을 공급하도록 통형 몸체에 다수 형성되는 분출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 러빙롤은 수용공간으로 배향액을 공급하는 공급라인이 통형 몸체의 일측에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러빙롤은 통형 몸체와 러빙포의 사이에 접착부재가 개재되며, 상기 접착부재는 판면에 다수의 통공이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러빙롤과 접촉한 상태로 회전하면서 러빙롤의 외측면으로 분출된 배향액을 균일한 두께로 분산시키는 분산롤;을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 러빙롤의 전방과 후방에는 러빙롤이 회전하는 과정에서 러빙롤 외측면의 배향액이 원심력에 의해 주변으로 비산하는 것을 방지하는 커버;가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 러빙롤의 후방에 배치되어 배향막을 가열하는 가열부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 테이블은 기판의 온도를 유지하는 냉각부가 하부에 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 배향액을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 러빙 공정을 동시에 수행함으로써, 공정의 단순화와 함께, 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
또한, 통형 몸체의 수용공간으로 배향액을 연속적으로 공급하는 공급라인을 형성하여 배향액 도포 공정 및 러빙 공정을 연속적으로 수행할 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
또한, 러빙롤의 통형 몸체와 러빙포의 사이에 개재되어 러빙포를 통형 몸체측에 고정하는 접착부재에도 다수의 통공을 형성함으로써, 배향액의 분출압력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
또한, 러빙롤의 일측에 분산롤을 배치하여 분출공을 통해 러빙롤의 외측면으로 분출되는 배향액이 균일한 두께로 분산되도록 함으로써, 기판상에 일정한 두께로 배향액을 도포할 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
또한, 러빙롤의 전방과 후방에 커버를 각각 인접 배치함으로써 러빙롤의 회전시 원심력에 의해 러빙롤의 외측면에 묻어있는 배향액이 기판의 다른 곳으로 비산하는 것을 방지할 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
또한, 러빙롤의 후방에 기판에 도포된 액상의 배향막을 건조시키는 가열부를 배치함으로써, 배향홈이 형성된 액상의 배향막이 중력에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있는 액정표시소자용 배향막 형성장치가 제공된다.
도 1은 종래의 배향막 형성 공정을 나타낸 개략구성도,
도 2는 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치의 단면도,
도 3은 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치에 따른 러빙롤의 단면도,
도 4는 도 3의 "A"부분의 적층 구조를 나타내는 확대도,
도 5는 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치의 사용상태를 나타내는 단면도이고,
도 6은 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치에 따른 분산롤의 전방과 후방의 배향액 상태를 나타내는 단면도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 액정표시소자용 배향막 형성장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 2는 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치의 개략구성도이고, 도 3은 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치에 따른 러빙롤의 단면도이고, 도 4는 도 3의 "A"부분의 적층 구조를 나타내는 확대도이다.
상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치는 테이블(110), 러빙롤(120), 분산롤(130), 커버(140) 및, 가열부(150)를 포함하여 구성된다.
상기 테이블(110)은 기판(G)을 적재한 상태로 일방향으로 이동하는 것으로, 하부에 냉각부(112)가 마련되며, 냉각부(112)에는 냉각수의 유입공과 유출공이 형성되어 냉각부(112)의 내측을 순환하는 냉각수에 의해 기판(G)을 소정온도로 유지시킨다.
상기 러빙롤(120)은 상기 기판(G)의 상측에 접촉한 상태로 회전하는 것으로, 내측에 폴리이미드(PI; polyimide)와 같은 고분자 계열의 배향막 형성용 배향액(P)을 수용하는 수용공간(121a)이 형성된 통형 몸체(121)와, 수용공간(121a)으로부터 외측면을 향해 배향액(P)을 공급하도록 통형 몸체(121)에 다수 형성되는 분출공(121b)과, 통형 몸체(121)의 일측에 형성되어 수용공간(121a)으로 배향액(P)을 연속적으로 공급하는 공급라인(127)과, 상기 통형 몸체(121)의 외측면에 권포되는 벨벳과 같은 러빙포(125)(rubbing cloth)와, 러빙포(125)가 통형 몸체(121)에 고정되도록 상기 통형 몸체(121)와 러빙포(125)의 사이에 개재되며 판면에 다수의 통공(123a)이 형성된 접착부재(123)를 포함하여 구성된다.
상기 분산롤(130)은 상기 러빙롤(120)과 접촉한 상태로 회전하면서 러빙롤(120)의 외측면으로 분출된 배향액(P)을 균일한 두께로 분산시키는 것으로, 러빙롤(120)과의 접촉 마찰에 의해 러빙롤(120)의 회전과 함께 연동하도록 구성하는 것이 가능하며, 독립적인 구동력에 의해 러빙롤(120)과 반대방향으로 회전하도록 설정되는 것도 가능하다.
상기 커버(140)는 러빙롤(120)의 전방과 후방에 각각 인접 배치되어 러빙롤(120)이 회전하는 과정에서 배향액(P)이 원심력에 의해 비산하는 것을 방지하는 것으로, 러빙롤(120)과 대향하는 면이 러빙롤(120)과 동심을 이루는 곡면(141) 또는 경사면으로 이루어질 수 있으며, 상기 곡면(141)은 러빙롤(120)의 외측면으로부터 소정간격 이격된다. 한편, 도면에는 도시하지 않았으나 곡면(141)의 하단부에는 배향액(P)이 흘러내려 기판(G)에 떨어지는 것을 방지하기 위한 배향액(P) 회수홈이 형성될 수 있을 것이다. 한편, 본 실시예에서는 상기 커버(140)가 러빙롤(120)의 전방과 후방에 각각 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 러빙롤(120)의 외측면 중에서 기판(G)과 접촉하는 영역과 분산롤(130)과 접촉하는 영역을 제외한 나머지 전체 영역을 감싸도록 배치되는 것도 가능할 것이다.
상기 가열부(150)는 러빙롤(120)의 후방에 배치되며, 러빙롤(120)과 접촉하면서 배향액(P)의 도포와 동시에 배향홈이 형성된 액상의 배향막에 열을 제공하여 건조시키는 것으로, 가열가스를 분사하는 노즐이나, 히팅 램프나, 핫 플레이트와 같은 열 제공수단이 적용될 수 있을 것이다.
한편, 본 실시예에서는 러빙포(125)가 다수의 털을 갖는 천과 같은 형태로 이루어져 접착부재(123)에 의해 러빙롤(120)에 고정되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 스폰지와 같이 배향액(P)을 흡수하였다가 기판(G)측으로 방출시키는 스펀지와 같은 형태로 적용되는 것도 가능할 것이다.
지금부터는 상술한 액정표시소자용 배향막 형성장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
첨부도면 중 도 5는 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치의 사용상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명 액정표시소자용 배향막 형성장치에 따른 분산롤의 전방과 후방의 배향액 상태를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 5를 참조하면, 테이블(110)의 상측에 기판(G)이 안착된 상태로 테이블(110)이 이송하는 과정에서, 기판(G)의 상측에서 회전하는 러빙롤(120)의 하단부가 기판(G)의 상측면에 접촉하게 된다.
상기 러빙롤(120)은 도 3과 같이 통형 몸체(121)의 내부 수용공간(121a)에 채워진 배향액(P)이 통형 몸체(121)의 외측면에 다수 관통 형성된 분출공(121b) 및 접착부재(123)의 통공(123a)을 통해 분출되어 러빙포(125)에 묻어나게 되며, 통형 몸체(121)의 일측에 형성되어 수용공간(121a)과 연통되는 공급라인(127)으로부터 배향액(P)이 공급되므로, 배향액(P)을 충전하기 위해 공정의 진행을 멈추지 않아도 된다. 아울러, 상기 배향액(P)의 분출량은 분출공(121b)의 크기와 간격, 그리고 러빙롤(120)의 회전속도에 따라 수용공간(121a)의 배향액(P)에 작용하는 원심력과, 공급라인(127)으로부터 공급되는 배향액(P)의 공급압력, 배향액(P)의 점도 등에 의해 설정될 수 있다.
한편, 상기 러빙롤(120)의 통형 몸체(121)와 러빙포(125)의 사이에 개재되어 러빙포(125)를 통형 몸체(121)측에 고정하는 접착부재(123)에도 다수의 통공(123a)이 형성되어 배향액(P)이 러빙포(125)측으로 원활하게 분출된다.
상기와 같은 러빙롤(120)은 별도의 구동수단에 의해 회전하며, 하부영역으로 테이블(110)과 함께 기판(G)이 반입되면 러빙롤(120)이 기판(G)의 상측면에 접촉하는 과정에서 러빙롤(120)의 외측면에 묻어있던 배향액(P)이 기판(G)의 상측면에 도포되는 것과 동시에 러빙포(125)가 배향액(P)의 표면을 문질러 배향홈을 형성한다.
특히, 상기 러빙롤(120)의 상부 일측에는 분산롤(130)이 러빙롤(120)의 외측면에 접촉한 상태를 유지하면서 러빙롤(120)과 함께 회전하게 되며, 분산롤(130)에 의해 러빙롤(120)의 표면에 묻어있는 배향액(P)이 일정한 두께로 분산된다.
즉, 도 6의 (a)와 같이, 분산롤(130)이 접촉하지 않은 영역의 러빙롤(120)은, 이격 배치된 분출공(121b)을 통해 러빙롤(120)의 외측으로 분출되는 것이므로, 분출공(121b)이 형성된 영역의 배향액(P)이 분출공(121b)이 형성되지 않은 영역의 배향액(P)보다 두껍게 형성되면서 불균형을 이루게 된다. 이러한 상태에서, 분산롤(130)이 러빙롤(120)의 외측면에 접촉한 상태로 회전하게 되면, 도 6의 (b)와 같이 분출공(121b)이 형성된 영역과 분출공(121b)이 형성되지 않은 영역의 배향액(P)의 두께가 서로 동일하게 설정되므로, 기판(G)에 일정한 두께로 배향액(P)을 도포하는 것이 가능하게 된다.
한편, 상기 러빙롤(120)의 전방과 후방에는 커버(140)가 각각 인접 배치되어, 러빙롤(120)의 회전시 러빙롤(120)의 외측면에 묻어있는 배향액(P)이 원심력에 의해 비산하는 것이 방지된다.
아울러, 상기와 같이 기판(G)의 상측에서 회전하는 러빙롤(120)을 통과한 기판(G)에는 표면에 배향홈이 형성된 상태의 배향액(P)이 균일한 두께로 도포되며, 이러한 배향액은 러빙롤(120)의 후방에 배치되어 있는 가열부(150)에 의해 건조, 경화되어 배향막을 이루게 된다.
즉, 상기와 같이 배향액(P)이 도포되는 공정과 러빙포(125)에 의해 배향홈이 형성되는 공정이 동시에 이루어지고, 기판의 상측에 도포된 배향액(P)이 러빙롤(120)의 후방에 배치되어 있는 가열부(150)에 의해 곧바로 건조되므로, 배향액(P)이 중력에 의해 평평하게 퍼져 배향홈의 형태가 변형되는 것이 방지된다.
아울러, 테이블(110)의 하부에 배치된 냉각부(112)에 의해 기판(G)이 소정온도로 유지되므로, 배향액(P)을 건조하는 과정에서 기판(G)이 가열되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 러빙롤(120)의 외측면에 배향액(P)이 묻어있는 상태로 러빙 공정이 진행되므로, 배향액(P)을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 공정을 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 종래와 같이 배향액(P)을 도포하는 공정과 배향홈을 형성하는 공정 사이의 버퍼영역을 생략할 수 있는 이점을 제공한다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:테이블, 112:냉각부, 120:러빙롤,
121:통형 몸체, 121a:수용공간, 121b:분출공,
123:접착부재, 123a:통공, 125:러빙포,
130:분산롤, 140:커버, 141:곡면,
150:가열부, G:기판, P:배향액

Claims (7)

  1. 액정표시소자용 배향막 형성장치에 있어서,
    기판이 적재되는 테이블;
    외측면에 러빙포가 형성되어 상기 기판의 상측에서 회전하는 러빙롤; 및,
    상기 러빙롤의 후방에 배치되는 가열부;를 포함하며,
    상기 러빙롤은 내측에 배향액을 수용하는 수용공간이 형성된 통형 몸체와, 수용공간으로부터 외측의 러빙포를 향해 배향액을 공급하도록 통형 몸체에 다수 형성되는 분출공이 형성되어 배향액의 도포와 동시에 배향액의 상측에 배향홈을 형성하고,
    상기 가열부는 러빙롤의 후방에서 배향홈이 형성된 배향액을 향해 열을 제공하여 배향액을 건조시키는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 러빙롤은 수용공간으로 배향액을 공급하는 공급라인이 통형 몸체의 일측에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 러빙롤은 통형 몸체와 러빙포의 사이에 접착부재가 개재되며, 상기 접착부재는 판면에 다수의 통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 러빙롤과 접촉한 상태로 회전하면서 러빙롤의 외측면으로 분출된 배향액을 균일한 두께로 분산시키는 분산롤;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 러빙롤의 전방과 후방에는 러빙롤이 회전하는 과정에서 러빙롤 외측면의 배향액이 원심력에 의해 주변으로 비산하는 것을 방지하는 커버;가 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 테이블은 기판의 온도를 유지하는 냉각부가 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자용 배향막 형성장치.
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