KR101457697B1

KR101457697B1 - 액정표시장치 제조용 약액토출장치

Info

Publication number: KR101457697B1
Application number: KR1020080049278A
Authority: KR
Inventors: 이승범; 김동욱; 함문기; 김민호
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2014-11-04
Also published as: KR20090123285A

Abstract

본 발명은 약액의 사용 효율을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 제조용 약액토출장치에 관한 것이다.

이 액정표시장치 제조용 약액토출장치는 불활성 가스를 발생하여 가스 공급배관에 공급하는 가스 공급부; 기판에 인쇄될 약액을 저장하고, 상기 가스 공급배관으로부터의 불활성 가스에 의해 상승되는 내부 압력을 이용하여 상기 약액을 약액 토출배관으로 토출하는 약액 공급부; 상기 약액 토출배관으로부터의 약액을 상기 인쇄를 위한 롤러에 공급하는 디스펜서; 상기 약액 토출배관에 취부되어 단위 시간당 상기 토출 배관을 통과하는 상기 약액의 유량 또는 유속을 감지하여 감지신호를 발생하는 유량계; 상기 감지신호에 기반하여 상기 약액 토출배관을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 제어신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 가스 공급배관을 통해 상기 약액 공급부로 공급되는 불활성 가스량을 조절하는 가스공급량 조절부를 구비한다.

PI, 점도, 정량, 토출, 유량계

Description

액정표시장치 제조용 약액토출장치 {Apparatus Injecting Chemical Liquid For LCD Manufacture}

본 발명은 액정표시장치의 제조장치에 관한 것으로, 특히 약액의 사용 효율을 향상시킬 수 있도록 한 액정표시장치 제조용 약액토출장치에 관한 것이다.

통상적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 비디오신호에 따라 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널과, 액정표시패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.

이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계방향에 따라 수직방향 전계를 용하는 TN(Twisted Nematic)모드와 수평전계를 이용하는 IPS(In Plan Switch)모드로 대별된다. TN모드는 상부기판에 대항하게 배치된 화소전극과 공통전극간의 수직전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 개구율이 큰 장점을 가지는 반면에 시야각이 좁은 단점을 가진다. 한편, IPS모드는 하부기판 상에 나란하게 배치된 화소전 극, 공통전극 간의 수평전계에 의해 액정을 구동하는 모드로 시야각이 큰 장점이 있는 반면에 개구율이 작은 단점이 있다.

도 1은 종래의 TN모드 액정표시패널을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 TN모드의 액정표시패널은 상부기판(2) 위에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(4)와, 칼라필터(6)와, 공통전극(18) 및 상부 배향막(8)으로 구성되는 상부 어레이 기판(또는 칼라필터 어레이 기판)과, 하부기판(32) 위에 형성된 TFT와, 화소전극(16) 및 하부 배향막(38)으로 구성되는 하부 어레이 기판과, 상부 어레이 기판 및 하부 어레이 기판 사이에 내부공간에 주입되는 액정(미도시)을 구비한다.

한편, IPS 모드 액정표시패널에서는 공통전극(18)이 하부기판(32) 위에 형성되고 상부기판(2) 위에 칼라필터(6)의 단차를 보상하기 위한 평탄화층(도시하지 않음)이 형성된다.

상부 어레이 기판에 있어서, 블랙 매트릭스(4)는 하부 어레이 기판의 TFT 영역과 도시하지 않은 게이트라인들 및 데이터라인들 영역에 대응되어 상부기판(2) 위에 형성되며, 칼라필터(6)가 형성될 셀영역을 마련한다. 블랙 매트릭스(4)는 빛샘을 방지함과 아울러 외부광을 흡수하여 콘트라스트를 높이는 역할을 한다. 칼라필터(6)는 블랙 매트릭스(4)에 의해 분리된 셀영역 및 블랙 매트릭스(4)에 걸쳐 형성된다. 칼라필터(6)는 R, G, B 별로 형성되어 R, G, B 색상을 구현한다. 공통전극(18)에는 액정의 움직임을 제어하기 위한 공통전압이 공급된다.

하부 어레이 기판에 있어서, TFT는 게이트라인과 함께 하부기판(32) 위에 형 성되는 게이트전극(9)과, 게이트전극(9)과 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 중첩되는 반도체층(14, 42)과, 반도체층(14, 42)을 사이에 두고 데이터라인(도시하지 않음)과 함께 형성되는 소스/드레인전극(40, 47)을 구비한다. 이러한 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔신호에 응답하여 데이터라인으로부터 화소신호를 화소전극(16)에 공급한다. 화소전극(16)은 광투과율이 높은 투명전도성물질로 보호막(50)을 사이에 두고 TFT의 드레인전극(47)과 접촉된다.

공통전극(18) 및 화소전극(16) 상에는 각각 액정배향을 위한 상/하부 배향막(8, 38)이 형성된다.

한편, 이와 같은 액정표시장치의 제조에는 여러 가지 약액을 이용하는 공정이 다수 포함되는데, 일례로 배향막 형성공정은 복수개의 서로 연동하는 롤러와 전사판을 사용하여 각 기판 내면으로 폴리이미드 등의 액상 고분자 화합물을 고르게 전사하는 인쇄단계와, 이를 경화시키는 소성단계 그리고 이의 표면을 러빙포로 마찰시켜 일정한 방향으로 정렬하는 러빙단계로 이루어진다. 여기서, 폴리이미드 등의 약액은 통상 도 2와 같은 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 통해 해당 롤러로 공급 토출된다.

도 2를 참조하면, 종래 액정표시장치 제조용 약액토출장치(60)는 가스 공급부(62), 가스공급량 제어밸브(63), 약액 공급부(64), 및 디스펜서(65)를 구비한다.

약액 공급부(64)는 폴리이미드(PI) 등의 약액을 저장하는 병(Bottle)과 같은 단위 저장용기와, 이 저장용기를 수용하는 가압탱크를 포함하며, 가스 공급부(62)로부터 질소(N2) 등의 불활성 가스가 공급되면 내부 압력이 상승함으로써 폴리이미 드(PI) 등의 약액을 디스펜서(65)로 공급하는 역할을 한다.

디스펜서(65)는 약액 공급부(64)로부터의 약액을 노즐을 통해서 외부로 토출한다. 토출된 약액은 상호 연동되는 구동롤러 및 전사판에 의해 기판 표면으로 고르게 전사되게 된다.

가스공급량 제어밸브(63)는 가스 공급부(62)로부터 약액 공급부(64)로 공급되는 불활성가스(N2)량을 제어하는 역할을 한다. 이 가스공급량 제어밸브(63)는 오퍼레이터에 의해 수동 조작된다.

그런데, 이러한 종래 액정표시장치 제조용 약액토출장치(60)는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 가스공급량 제어밸브(63)의 조작에 의해 일정한 양의 불활성 가스가 공급되는 상태라도, 가스공급량 제어밸브(63)의 조작시 약액 공급부(64)에 저장된 약액의 점도와 그 이후 약액 공급부(64)에 입고되는 약액의 점도에 차이가 발생하면, 이 점도 차만큼 약액의 토출량에 변화가 발생한다는 것이다. 예컨대, 도 3과 같이 가스공급량 제어밸브(63)의 조작시 약액 공급부(64)에 저장된 약액의 점도가 35 cp 이고, 그 이후 약액 공급부(64)에 입고되는 약액의 점도가 대략 30 ~ 40 cp 값을 가진다면, 도 4와 같이 기준 점도값 35 cp에 미달되는 저점도의 약액은 과량 토출되어 구동롤러 옆으로 떨어지는 양이 증가하여 약액의 효율적 사용을 저해하게 되고, 기준 점도값 35 cp를 초과하는 고점도의 약액은 적게 토출되어 미인쇄 기판영역의 발생을 초래하게 된다. 도 4에서 기준 토출량 9.7 cc는 도 3의 기준 점도 데이터인 35 cp에 대응되고, 9.7 cc보다 적은 토출량을 갖는 부분은 도 3의 고점도 데이터에 대응되며, 9.7 cc보다 많은 토출량을 갖는 부분은 도 3의 저점도 데이터에 대응된다.

둘째, 이러한 약액의 점도 차이에 따른 약액의 비효율성 및 기판인쇄불량을 방지하기 위해서는 약액 교체시마다 약액의 토출량을 측정하여 가스공급량 제어밸브(63)를 재조작함으로써 약액 공급부(64)로 공급되는 불활성 가스량을 새로 셋팅해야 한다. 그러나, 약액 교체시마다 상기 셋팅 작업을 수행하는 데는 큰 불편이 따르며, 또한 제조 공정 TACT 타임 측면에서 큰 손실을 초래한다.

셋째, 약액의 토출량 변화는 약액의 점도 차이에 상관없이 약액의 토출시기에 의존하는 경향을 갖는다. 다시 말해, 약액의 한 토출기간을 다수의 단위기간(t)으로 분할할 때, 초기 기간(T1)에 있어서의 약액의 토출량은 도 5와 같이 동일 내부 압력 및 동일 점도 하에서 그 이후 기간(T2)에 있어서의 약액의 토출량보다 크다. 이러한 토출량 변화 역시 약액의 효율적 사용 측면에서는 분명 저해요인으로 작용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 약액의 사용 효율을 향상시킴과 아울러 기판인쇄불량을 방지할 수 있도록 한 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 작업 손실을 줄일 수 있도록 한 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치는 불활성 가스를 발생하여 가스 공급배관에 공급하는 가스 공급부; 기판에 인쇄될 약액을 저장하고, 상기 가스 공급배관으로부터의 불활성 가스에 의해 상승되는 내부 압력을 이용하여 상기 약액을 약액 토출배관으로 토출하는 약액 공급부; 상기 약액 토출배관으로부터의 약액을 상기 인쇄를 위한 롤러에 공급하는 디스펜서; 상기 약액 토출배관에 취부되어 단위 시간당 상기 토출 배관을 통과하는 상기 약액의 유량 또는 유속을 감지하여 감지신호를 발생하는 유량계; 상기 감지신호에 기반하여 상기 약액 토출배관을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 제어신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 가스 공급배관을 통해 상기 약액 공급부로 공급되는 불활성 가스량을 조절하는 가스공급량 조절부를 구비한다.

상기 유량계는 초음파 센서를 구비한다.

상기 초음파 센서는 상기 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 직류 레벨의 감지신호를 발생한다.

상기 제어부는 미리 정해진 제1 기준값과 상기 감지신호를 비교하여 이들이 서로 다르면 상기 제어신호를 발생한다.

상기 유량계는 임펠라 센서를 구비한다.

상기 임펠라 센서는 상기 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 전기적 펄스신호를 감지신호로 발생한다.

상기 제어부는 단위 시간당 상기 전기적 펄스신호를 카운트하고, 상기 단위 시간당 카운트값이 미리 정해진 제2 기준값과 다르면 상기 제어신호를 발생한다.

본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치는 유량계로부터의 직류신호 또는 전기적 펄스신호에 기반하여 토출배관을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 전공 레귤레이터를 제어함으로써, 약액의 사용 효율을 향상시켜 산포량의 손실을 줄임과 아울러 기판인쇄불량을 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치는 다른 토출기간들 사이에서의 약액의 점도 차이에 따른 토출량 변화와, 동일 토출기간 내에서의 토출시기에 따른 토출량 변화를 실시간적으로 자동으로 보상함으로써 작업 손실을 줄여 제조 공정 TACT 타임을 크게 줄일 수 있다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 나타낸다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치(160)는 제어부(161), 가스 공급부(162), 가스공급량 조절부(163), 약액 공급부(164), 유량계(165) 및 디스펜서(166)를 구비한다.

가스 공급부(162)는 질소(N2) 등의 불활성 가스를 발생하고 이 불활성 가스를 가스 공급배관(TU1)을 경유하여 약액 공급부(164)에 공급한다.

약액 공급부(164)는 폴리이미드(PI) 등의 약액을 저장하는 병(Bottle)과 같은 단위 저장용기(164a)와, 이 저장용기(164a)를 수용하는 가압탱크(164b)를 포함하며, 가스 공급부(162)로부터 질소(N2) 등의 불활성 가스가 공급되면 내부 압력이 상승함으로써 폴리이미드(PI) 등의 약액을 디스펜서(166)로 공급하는 역할을 한다. 이를 위해, 약액 공급부(164)에는 불활성 가스를 공급받기 위한 가스 공급배관(TU1)과, 약액을 디스펜서(166)로 토출하기 위한 약액 토출배관(TU2)이 체결된다.

디스펜서(166)는 약액 공급부(164)로부터의 약액을 노즐을 통해서 외부로 토출한다. 토출된 약액은 상호 연동되는 구동롤러 및 전사판에 의해 기판 표면으로 고르게 전사되게 된다.

유량계(165)는 약액 공급부(164)와 디스펜서(166) 사이에서 약액을 이동시키는 약액 토출배관(TU2)에 취부되어, 단위 시간당 이 토출 배관(TU2)을 통과하는 약액의 유량 또는 유속을 계측한다. 이러한 유량계(165)는 초음파센서 또는 임펠라 센서로 구현 가능하다. 초음파센서에 의하는 경우 유량계(165)는 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 일정한 감지신호 예컨대, 4 ~ 20 ㎃ 직류신호를 발생한다. 또한, 임펠라 센서에 의하는 경우 유량계(165)는 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 전기적 펄스신호를 발생한다.

가스공급량 조절부(163)는 제어부(161)로부터의 제어신호에 응답하여 통과되는 가스량을 제어하는 전공 레귤레이터(163a)와, 가스 공급배관(TU1)과 전공 레귤레이터(163a) 사이를 개폐하는 솔레노이드밸브(163b)를 포함하여, 가스 공급배관(TU1)을 통해 약액 공급부(164)로 공급되는 불활성 가스량을 조절한다.

제어부(161)는 유량계(165)로부터의 직류신호 또는 전기적 펄스신호에 기반하여 약액 토출배관(TU2)을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 가스공급량 조절부(163)내의 전공 레귤레이터(163a)를 제어한다.

예컨대, 제어부(161)는 약액 공급부(164)에 입고되는 약액의 점도가 도 3과 같이 35 cp를 기준으로 대략 30 ~ 40 cp 사이에서 변동되더라도, 유량계(165)로부터의 직류신호의 크기와 미리 정해진 기준값을 비교하고, 비교 결과 양자가 다르면 전공 레귤레이터(163a)를 통한 약액 공급부(164)내로 공급되는 불활성 가스량을 제어함으로써, 도 7과 같이 점도에 따른 약액의 토출량 변화폭을 크게 줄인다. 도 7을 참조하면, 점도에 따른 약액의 토출량은 도 3의 기준 점도 데이터인 35 cp에 대응되는 8.76 cc를 사이에 두고 그 변화폭이 종래에 비해 크게 줄어듦을 알 수 있다.

또한, 제어부(161)는 도 8과 같이 단위 시간(t) 당 유량계(165)로부터 공급되는 전기적 펄스신호를 카운트하여 동일한 점도로 유지되는 동일한 토출기간 내에서 일지라도 초기 기간과 그 이후 기간에 있어서의 미세한 토출량 변화를 억제한 다. 이를 위해, 제어부(161)는 미리 정해진 기준 카운트값에 기반하여 전기적 펄스신호들의 수가 이 기준 카운트값을 초과하는 초기 기간 동안, 전공 레귤레이터(163a)를 통해 약액 공급부(164)내로 공급되는 불활성 가스량을 제어함으로써, 도 8과 같이 동일 토출기간 내에서의 토출시기에 따른 약액의 토출량 변화를 억제한다.

이외에도, 제어부(161)는 약액 공급부(164)에서의 약액 잔량별 토출량 변화를 보상할 수도 있다. 약액의 토출이 진행되는 동안 약액 공급부(164)에서의 약액 잔량은 계속해서 줄어들게 된다. 그런데, 일정 잔량까지는 약액의 토출량이 어느 정도 일정하게 유지되지만, 상기 일정 잔량 미만에서는 약액의 토출량이 크게 줄어 들게 된다. 이에, 제어부(161)는 유량계(165)로부터의 직류신호의 크기와 미리 정해진 기준값을 비교하고, 비교 결과 양자가 다르면 전공 레귤레이터(163a)를 통한 약액 공급부(164)내로 공급되는 불활성 가스량을 제어함으로써, 이러한 약액 잔량별 토출량 감소를 보상할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치는 유량계로부터의 직류신호 또는 전기적 펄스신호에 기반하여 토출배관을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 전공 레귤레이터를 제어함으로써, 약액의 사용 효율을 향상시켜 산포량의 손실을 줄임과 아울러 기판인쇄불량을 방지할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 일반적인 TN모드 액정표시패널을 나타내는 단면도.

도 2는 종래 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 나타내는 블럭도.

도 3은 입고되는 약액의 점도 차이를 데이터로 보여주는 도면.

도 4는 종래 점도 차이에 따른 토출량 변화를 보여주는 도면.

도 5는 약액의 토출량 변화가 약액의 점도 차이에 상관없이 약액의 토출시기에 의존하는 것을 보여주는 도면.

도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 약액토출장치를 나타내는 블럭도.

도 7은 본 발명에 따라 점도 차이에 따른 토출량 변화가 억제되는 것을 보여주는 도면.

도 8은 점도가 일정하게 유지되는 동일 토출기간 내에서의 토출시기에 따른 약액의 토출량 변화가 억제되는 것을 보여주는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

161 : 제어부 162 : 가스 공급부

163 : 가스공급량 조절부 163a : 전공 레귤레이터

163b : 솔레노이드밸브 164 : 약액 공급부

164a : 저정용기 164b : 가압탱크

165 : 유량계 166 : 디스펜서

Claims

불활성 가스를 발생하여 가스 공급배관에 공급하는 가스 공급부;

기판에 인쇄될 약액을 저장하고, 상기 가스 공급배관으로부터의 불활성 가스에 의해 상승되는 내부 압력을 이용하여 상기 약액을 약액 토출배관으로 토출하는 약액 공급부;

상기 약액 토출배관으로부터의 약액을 상기 인쇄를 위한 롤러에 공급하는 디스펜서;

상기 약액 토출배관에 취부되어 단위 시간당 상기 토출 배관을 통과하는 상기 약액의 유량 또는 유속을 감지하여 감지신호를 발생하는 유량계;

상기 감지신호에 기반하여 상기 약액 토출배관을 통해 토출되는 약액이 정유량, 정유속을 유지하도록 제어신호를 발생하는 제어부; 및

상기 제어신호에 응답하여 상기 가스 공급배관을 통해 상기 약액 공급부로 공급되는 불활성 가스량을 조절하는 가스공급량 조절부를 구비하고;

상기 가스공급량 조절부는 상기 제어신호에 응답하여 통과되는 가스량을 제어하는 전공 레귤레이터와, 상기 가스 공급배관과 상기 전공 레귤레이터 사이를 개폐하는 솔레노이드밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유량계는 초음파 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 2 항에 있어서,

상기 초음파 센서는 상기 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 직류 레벨의 감지신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제어부는 미리 정해진 제1 기준값과 상기 감지신호를 비교하여 이들이 서로 다르면 상기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유량계는 임펠라 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 5 항에 있어서,

상기 임펠라 센서는 상기 약액의 유량 또는 유속에 대응하여 실시간적으로 전기적 펄스신호를 감지신호로 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제어부는 단위 시간당 상기 전기적 펄스신호를 카운트하고, 상기 단위 시간당 카운트값이 미리 정해진 제2 기준값과 다르면 상기 제어신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조용 약액토출장치.